Напишіть нам повідомлення!

Газосигналізатори

Газоаналізатори

Периферійні прилади

Каталог продукції

Газосигналізатори для керування системою вентиляції у житлових приміщеннях

 

Др. техн. наук, В.Р.Козубовський, УжНУ, Ужгород,

Dr. of Eng., V.Kozubovskyy. UzNU, Uzhgorod

Інж. І.Алякшев, МП”Атмос”, Ужгород

Eng. I.Alyakshev, SB”Atmos”, Uzhgorod

 

ГАЗОСИГНАЛІЗАТОРИ ДЛЯ КЕРУВАННЯ СИСТЕМОЮ ВЕНТИЛЯЦІЇ У ЖИТЛОВИХ ПРИМІЩЕННЯХ

GAS ALARM FOR CONTROL OF VENTILATION SYSTEM IN LIVING QUARTERS

 

Methods of control air quality in domestic purpose are presented. Influence of toxic gases on human, circuit design of gas alarms are considered.

 

Останнім часом велика увага приділяється питанням техніки безпеки та забруднення оточуючого середовища. Особливо актуальним є питання забруднення повітря житлових приміщень. Зараз масово проводиться модернізація цих приміщень, встановлюються системи індивідуального опалення. Як показують дослідження, в результаті неповного згорання палива в системах опалення, випаровування свіжих ремонтних матеріалів, концентрація шкідливих для здоров’я людини компонентів у житлових приміщеннях більш ніж в 20 разів перевищує допустимі санітарні норми на протязі місяця після проведення ремонтних робіт. Тому зараз широко застосовують побутові газосигналізатори для діагностики повітря в житлових приміщеннях. Уведені у дію Європейські стандарти EN 50194, EN 50291, які регламентують вимоги до побутових газосигналізаторів. В Україні існують вимоги Держбуду України та інших нормативних документів (СНіПів, ДБН) щодо застосування газосигналізаторів паливних газів та чадного газу в житлових та громадських будівлях. Відповідно до технічних вимог Держбуду України у житлових будинках газифікованих населених пунктів повинен здійснюватись автоматичний контроль довибухонебезпечних концентрацій паливних газів та мікроконцентрацій чадного газу і відповідно їх усунення за допомогою вентиляційних систем приміщень.

 

Крім того, все більш актуальними стають проблеми енергозбереження. При будівництві нового житла і при реконструкції старого встановлюють високо щільні вікна і двері, проводять утеплення стін будинків, встановлення автономного газового опалення, і т.п.. Усе це, звичайно, дає позитивний ефект у плані енергозбереження, однак призводить до значного зменшення, або навіть до відсутності природної вентиляції приміщень. Звичайно, при проектуванні нових будинків вимагається відповідно до ДСТУ наявність вентканалів. Вентканали є й у старих будинках. Однак для наявності тяги необхідний і приток повітря. Як правило приток повітря забезпечується простим відкриттям фрамуг вікон, або встановленням вентиляційних решіток. Але це зменшує ефекту енергозбереження і тому вентиляцією часто просто нехтують. Примусова ж вентиляція з рекуператорами тепла витяжного повітря як правило не встановлюється в житлових будинках. Усе це призводить до погіршення якості повітря в приміщенні – наявності в приміщенні значної кількості вуглекислого газу (СО2), а інколи при відсутності тяги внаслідок поганого притоку повітря, або при певних погодних умовах (від’ємна тяга) і чадного газу (СО). Наявність значної кількості (більше 0,1 %) вуглекислого газу призводить до зменшення працездатності, втоми, загального дискомфорту. Присутність чадного газу концентрацією більше 0,03% може привести до важких отруєнь і навіть до смертельних випадків. Тому примусова вентиляція приміщень є дуже актуальним питанням [1, 2].

 

Таким чином погіршенню якості повітря у приміщеннях сприяють такі фактори:

- проведення ремонтних робіт у приміщенні;

- встановлення автономного опалення у житловому приміщенні;

- життєдіяльність самих мешканців приміщення;

- відсутність вентиляції приміщення.

 

Звичайно, для керування примусовою вентиляцією необхідні газосигналізатори. Про недисперсійні інфрачервоні (NDIR) газосигналізатори СО2 згадувалось в [1]. Однак оптичні прилади, як правило дуже дорогі, і із цієї причини масово не можуть застосовуватись для керування вентиляцією в житлових будинках. На сьогодні є відносно дешеві напівпровідникові сенсори СО і електрохімічні сенсори СО2 та О2 на базі яких можуть бути створені побутові газосигналізатори для керування вентиляцією житлових приміщень. Розглянемо спочатку властивості цих газів - СО, СО2 та їх вплив на людський організм.

 

Роль кисню у життєдіяльності людини важко переоцінити. Концентрація кисню в приміщеннях не має бути суттєво нижче за нормальне значення – 20,9 % об. Концентрацію кисню 15% об. слід розглядати як шкідливу, а концентрація кисню 10% об. становить загрозу життю людини.

 

Диоксид вуглецю є нормальною складовою повітря, яка необхідна для життєдіяльності рослин. Вміст СО2 у атмосферному повітрі в середньому складає 320 ppm і весь час збільшується за рахунок згорання антропогенних джерел палива.. Людський організм та його дихальні функції майже не залежить від коливань СО2 у атмосфері. У закритих приміщеннях може мати місце значне підвищення концентрації СО2 , яке призводить до отруєння і навіть до миттєвої смерті при концентрації більше 60% об. Звичайною ознакою насичення повітря СО2 є угасання свічки при концентрації СО2 8% об. При концентрації порядку 2 % об. полум’я набирає червоного відтінку. Перевищення значення ГДК СО2 у закритих приміщеннях відбувається при значній кількості людей у ньому. Симптоми отруєння – в'ялість, нудота.

 

Оксид вуглецю – газ без кольору та запаху. Він є найбільш поширеною отрутою, що вдихається людиною і позбавляє тканини тіла кисню. Давно відомо, що оксид вуглецю призводить до смерті при вдиханні повітря з великою концентрацією СО (СО>750 ppm). Отруйна дію СО базується на його здатності утворювати з гемоглобіном стійку сполуку. Спорідненість СО до гемоглобіну у 200 разів більша ніж у кисню. Тому 0,1 % об. СО зв'язує таку ж кількість гемоглобіну, що і кисень. Таким чином СО є дуже сильною отрутою.

 

Як бачимо, розглянуті вище газові компоненти є пріоритетними при контролі якості повітря в житловому приміщенні. Тому нами розроблені газосигналізатори на основі електрохімічних сенсорів. Електрохімічні сенсори не є дуже дорогими хоча забезпечують високу селективність, чутливість газового аналізу. Звичайно, в деяких випадках для керування системою примусової вентиляції зовсім не обов’язково проводити аналіз одночасно всіх цих газових компонентів. Наприклад, у залі засідань, де немає газових опалювальних приладів достатньо мати газосигналізатор СО2. Тому нами розроблений цілий ряд приладів ГСБ-02 на різні гази і у різних їх комбінаціях.

 

Сучасні електрохімічні газові сенсори являють собою електрохімічні комірки, на індикаторних електродах яких протікають реакції відновлення або окислення аналізованого газу при певному, характерному для даного газу потенціалі. Мірою концентрації аналізованого газу є сила струму, яка протікає між індикаторним та допоміжними електродами. У сенсорах електроди розділені неорганічними або органічними електролітами, які згущують аеросилом або іншою речовиною. В якості індикаторних електродів використовують дорогоцінні метали, звичайно платину, як універсальний каталізатор. Сенсори відрізняються між собою складом електролітів та потенціалів, при яких діють індикаторні електроди.

 

 

Рис 1. Реакція газоаланізатора на подачу 10% концентрації кислороду

 

В приладі для аналізу оксиду, діоксиду вуглецю та кисню у повітрі, що видихається людиною використовувався електрохімічні сенсори Фірми Hanwei Electronics Co. (Китай) різних типів [3]. Так для аналізу кисню використовується двоелектродний сенсор ME3-O2 на основі багатокомпонентного електролітичного розчину кислоти. Сенсор складається з гальванічної батареї зі свинцевим анодом, золотим плівковим катодом з нанесеною на нього тефлоновою мембраною та електролітом. Значення струму, що протікає через електроліт пропорційно концентрації кисню а аналізованій газовій суміші. Між анодом та катодом включений термістор для температурної компенсації та резистор, з якого знімається напруга, пропорційна концентрації аналізованого газу. Сенсор має значний термін служби, високу точність та невелику інерційність (див. Рис.1).

 

Для вимірювання концентрації вуглекислого газу використовується електрохімічний сенсор на основі твердого електроліту MG811. Сенсор складається з твердого електроліта, який знаходиться між двома електродами і носіями заряду в ньому є катіони натрію (Na+), а також підігрівного елементу у вигляді платинової підкладки. Катод (електрод порівняння) виготовлений з карбонату літію та золота, анод (вимірювальний електрод) – із золота. У сенсорі є внутрішній термістор для компенсації температурної залежності.

 

Рис 2. Реакція газоаналізатора на подачу 2% концентрації вуглекислого газу

 

Для підтримки оптимальної температури сенсора на підігрівний елемент подається напруга. Вихідний сигнал сенсора перетворюється за допомогою операційного підсилювача з високим вхідним опором (більше 100 ГОм) і малим струмом зміщення ( ≥ 1пкА). Сенсор має хорошу лінійну залежність від концентрації у діапазоні (350 – 30000) млн -1, хоча він досить інерційний – час відгуку 2 хв. (див. Рис.2).

 

Для аналізу чадного газу ми використовували двохелектродний електрохімічний сенсор ME3-CO, який відрізняється зручною конструкцією, високою лінійністю, стабільністю та незначною інерційністю.

 

Рис 3. Реакція аналізатора на подачу 100 ppm чадного газу.

 

Газоаналізатор розміщений у стандартному каркасі. Блок схема приладу приведена на рис.4. Прилад складається із блоку вимірів, що включає датчик й підсилювач, блоку обробки інформації, який включає аналоговий комутатор, АЦП і контролер, що обробляє інформацію, блоку уведення-виведення, який складається з індикатора й модуля зв'язку із ПК за допомогою інтерфейсу RS232.

 

Живлення приладу здійснюється від мережі або від вмонтованого акумулятора. В однокомпонентних приладах аналізоване повітря поступає на сенсор тільки за рахунок дифузії, алгоритм обробки сигналу фіксований і замість цифрового їндикатора можуть встановлюватись сигнальні світлодіоди та може бути призутня звукова сигналізація перевищення допустимої концентрації. Вага приладу з вмонтованими акумуляторами – до 1 кГ.

 

Однокомпонентні прилади досить зручні для використання у побуті. Причому у приміщеннях, де нема опалальних пристроїв значення концентрації СО2 може бути визначено по зменшенню концентрації О2. Справа в тому, що електрохімічні сенсори О2 менш інерційні, більш дешеві і мають кращі експлуатаційні параметри.

 

Рис 4. Блок схема однокомпонентного газоаналізатора

Зовнішній вигляд однокомпонентного газоаналізатора приведений на рис.5.

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Словінські П. Керування системою вентиляції в сучасних будівлях// Ринок інсталяцій. – 2007. - №5. – С. 11–13.

2. Барон В.Г. Взаємовплив рекуператорів тепла витяжного повітря і вентиляційних каналів у сучасних будинках// Ринок інсталяцій. – 2008. - №1. – С. 13–15.

3. http://www.hwsensor.com Рис 5. Зовнішній вигляд однокомпонентого газоаналізатора

 

ПП  "АНАЛІЗЕР"

 е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.  

е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

www.analyzer.com.ua 

 

 

 Тел.:+38 (0312) 44-91-90

Факс: +38 (0312) 61-68-41

Моб.: 050 317 87 18

094 918 91 90