10. Juli 2012

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  • Genauigkeit von CO2-Gassensoren zur Raumluftüberwachung - CO2-Sensoren nur bedingt geeignet
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Genauigkeit von CO2-Gassensoren zur Raumluftüberwachung - CO2-Sensoren nur bedingt geeignet

In cci Zeitung 08/2012 konnten Sie ab Seite 9 den Fachbeitrag "Genauigkeit von CO2-Gassensoren zur Raumluftüberwachung - CO2-Sensoren nur bedingt geeignet " lesen.

Das Institut für Mikrosensorik (IfM) der Fachhochschule Dortmund hat 28 Gassensoren verschiedener Sensorhersteller hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit in der Gebäudetechnik miteinander verglichen. Die Messungen zeigen, dass die Streubreite der Messwerte von CO2-Sensoren sehr groß und zeitabhängig ist. Selbst über einen relativ kleinen Zeitraum von zwei Wochen kann das Sensorsignal im Vergleich zu einem Referenzsensor bereits stark variieren. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass für die verlässliche Regelung von Lüftungsanlagen ist daher eine individuelle Überprüfung der Sensoren notwendig ist.

Als Anhang zu diesem Artikel (Klicke oben auf dieser Webseite)  finden Sie den Originalbeitrag "Stabilität und Kalibrierfähigkeit von Kohlendioxid Gassensoren für die Klima- und Lüftungstechnik" von Prof. Dr. Udo D. J. Gieseler und Prof. Dr. Gerhard Wiegleb, beide Fachhochschule Dortmund, Fachbereich Informations- und Elektrotechnik . Fragen von Lesern und die Antworten der Autoren finden Sie als Kommentare unten auf dieser Webseite.

 

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Artikelnummer: cci14605

Kommentare (4):

Mit großen Interesse habe ich Ihren Artikel "CO2-Sensoren nur bedingt geeignet" in der cci Zeitung gelesen. In Ihren Tests haben Sie CO2-Sensoren verglichen, die in Geräten zur bedarfsgerechten Raumlüftung eingesetzt werden. In wie weit sehen Sie den CO2-Wert als Referenzwert für die Raumluftqualität an? Meiner Kenntnis nach beeinflussen CO2-Konzentrationen im Bereich des Pettenkofer-Werts von 1000ppm in der Raumluft das Wohlbefinden des Menschen nur sehr gering. Viel mehr gehen mit einer erhöhten CO2-Konzentration auch vermehrt andere Stoffe in der Luft einher, die einen viel größeren Einfluss auf Gesundheit und Wohlbefinden haben. Man liest hier vielfach von den VOC- Werten. Zusätzlich soll in Geruchs- dominanten Räumen (Raucherräume, Toiletten, Küchen, etc.) meist keine besondere Erhöhung der CO2-Werte zu messen sein, jedoch signifikante VOC- Werte. Sollten gerade erhöhte VOC- Konzentrationen den Menschen beeinflussen, so wäre der VOC-Wert doch eine bessere Messgröße für die Raumluftgüte. Deren Werte sind jedoch in Normen und Richtlinien (DIN EN 13779, DIN 1946-6, VDI 6022-3, ASR 3.6 u.a.) nicht so klar mit Grenzwerten belegt sind, wie die CO2-Werte. Wie bewerten Sie in auf diesem Hintergrund die Sensoren der Firma Applied Sensor (Typ IAQ 2000), die VOC- Konzentrationen messen und diese auf Basis eines besonderen Algorithmus in "CO2 äquivalente Werte" in ppm CO2 berechnen und ausgeben? Haben Sie ggf. solche VOC-Sensoren auch schon getestet? Hersteller aus Bereich der Gebäudeautomation sind sich bezüglich der Wahl der Sensoren nicht sehr einig. So findet man bei großen Unternehmen wie Siemens, Sauter etc. sowohl CO2 als auch VOC-Sensoren. Haben Sie hier eine klare Meinung bezüglich der Auswahl des Sensors zur "Messung der Raumluftgüte zur bedarfsgerechten Lüftung"?

Stefan Brambring, Oventrop GmbH
23.11.2012
Antwort

In vielen wissenschaftlichen Studien wurden die medizinischen Einflüsse auf den Menschen bei erhöhten CO2-Konzentrationen ermittelt. Es besteht Konsens, dass ein erhöhter CO2-Wert Einfluss auf die Konzentrationsfähigkeit hat. Diese Untersuchungen wurden auch in Schulen durchgeführt. Erhöhte VOC-Konzentrationen sind Begleiterscheinungen. Die Konzentrationswerte hängen sehr stark von den eingesetzten Werkstoffen im Raum ab. Typischer Fall ist ein neuer (geklebter) Teppich im Raum. Erhöhte VOC-Konzentrationen können natürlich auch das Wohlbefinden und die Konzentrationsfähigkeit beeinflussen. Da VOCs aus ganz unterschiedlichen Stoffen bzw. Stoffgruppen bestehen können, sind hier Grenzwert nur sehr schwer zu definieren. Gassensoren, die auf diese unterschiedlichen Stoffe selektiv reagieren gibt es nicht. Es werden dann irgendwelche Summenwerte ausgegeben, die wenig repräsentativ sind. Als Ergänzung zur CO2-Messung ist die VOC-Messung ggf. sinnvoll.
Die Studie wurde mit hauseigenen Mitteln finanziert. Dadurch ist einerseits völlige Neutralität gewährleistet, andererseits konnten aufgrund der beschränkten Projektmittel nicht alle auf dem Markt zur Verfügung stehenden Sensoren in die Studie mit aufgenommen werden. Mit dem von Ihnen genannten Sensor "IAQ2000" haben wir leider keine Vergleichsmessungen durchgeführt.

Prof. Dr. Udo D. J. Gieseler, Fachbereich Informations- und Elektrotechnik, Fachhochschule Dortmund, und Europäisches Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte (TZWL), Dortmund

Prof. Dr. Gerhard Wiegleb, Institut für Mikrosensorik & Fahrzeugelektronik (IfM), Fachbereich Informations- und Elektrotechnik, Fachhochschule Dortmund
23.11.2012
Zu dem Bericht haben wir einige Fragen bzw. Anmerkungen: Warum wurden Einstrahl- und Zweistrahlsensoren verglichen (Äpfel mit Birnen)? Warum wurden verschiedene Messbereiche gewählt? Es gibt den Sensor von E+E (und ein Modell von GE) auch mit 0 - 5.000 ppm. Praxisnäher wäre allerdings ein einheitlicher und auch gängiger Messbereich von 0 - 2.000 ppm. Fast alle Hersteller bieten eine 2.000-ppm-Version an. Wenn der Sensor von E+E durch geringe Breite und hohe Genauigkeit auffällt, dann auch, weil er im Gegensatz zu den anderen Testkandidaten auf den untersuchten Bereich (0 - 2.000 ppm) optimiert ist. Warum wurde nur ein Gerät von Vaisala (mit einem Messbereich von 0..5000 ppm) getestet? Warum wurden von GE nur die qualitativ niedrigsten Sensoren (Einstrahl) verwendet, obwohl GE qualitativ hochwertige Zweistrahl C02 Sensoren "Typ T6615" mit dem Messbereich 0 - 2.000 ppm im Sortiment hat? Warum wurde der Dittrich-Sensor mit einem Messbereich 0 - 6.000 ppm ausgewählt und nicht ein Modell der Firma Dittrich, das mit dem Messbereich von 0 - 2.000 ppm für die HLK Anwendungen entwickelt wurde? Warum wurden die Messungen nicht bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt? Warum wurde die Ansprechzeit der CO2-Sensoren nicht untersucht?
Kennen Sie die Studie von National Building Controls Juni 2009 über CO2?
Wir als Systemanbieter haben ebenfalls umfangreiche Messungen durchgeführt mit den für unsere Anwendungen in der Gebäudeautomation wichtigen Punkten, damit unsere Kunden die beste Luftqualität bei maximaler Energieeffizienz erreichen. Wir stimmen Ihnen absolut zu, dass die Einstrahlsensoren mit der ABC-Logik für eine zuverlässige Messung über mehrere Jahre und in Räumen mit 24-Stunden-Belegung nicht geeignet sind. Allerdings haben wir bei unseren Messungen oben genannte Punkte berücksichtigt (nur Zweistrahlsensoren, Messbereich einheitlich 0 -2.000 ppm, verschiedene Temperaturen, die Ansprechzeit) und sind deshalb auch auf andere Ergebnisse gekommen. Für weitere Langzeittests würden wir Ihnen gerne unsere Lösung zur Verfügung stellen.
Für Sauter ist das Thema Energieeffizienz ein Leitthema, deshalb forcieren wir sehr stark die Bedarfsgeregelte Lüftung mit RLQ-Sensoren und das bereits seit über 20 Jahren. Eine Überschrift wie diese wirkt leider kontraproduktiv für die Bedarfsgeregelte Lüftung und für die Anstrengungen der ganzen Branche in diese Richtung, die einen Beitrag zur Energieeffizienz (Umweltschutz) und einem gesunden Raumklima leisten möchte.

Dipl.-Ing. Elektrotechnik Claudia Zeller, Produktmanagerin, Sauter Deutschland (Sauter-Cumulus GmbH), Freiburg
23.11.2012
Antwort

Sowohl Einstrahl- als auch Zweistrahlsensoren werden für die gleiche Messaufgabe angeboten. Wir haben daher die Einsatzfähigkeit für diese Anwendung getestet. Der Anwender kauft in der Regel nach dem Preis ein. Wir wollten insbesondere auch herausfinden, ob die teureren Sensoren wirklich auch bessere Werte liefern. So wie beim Einsatz der Sensoren spielt der Preis auch bei der Beschaffung für die Vergleichsmessung eine wichtige Rolle. Da auch nicht alle Hersteller einen Sensor mit Messbereich bis 2.000 ppm im Angebot hatten, haben wir uns auf die Standardtypen beschränkt und die Anzahl so gewählt, dass auf jeden Typ ungefähr gleiche Kosten entfallen (ca. 500 €). Die von Ihnen explizit genannten Sensoren waren uns zu Beginn der Messung nicht bekannt.
Selbstverständlich wurden auch das Temperaturverhalten und die Ansprechzeit untersucht. Da keine besonderen Auffälligkeiten vorhanden waren, wurden die Ergebnisse im Bericht nicht beschrieben. Der Bericht von National Building Controls vom Juni 2009 stellt zunächst nur eine Momentaufnahme dar. Erst der nachfolgende Bericht von März 2010 beschreibt die zeitabhängige Genauigkeit von CO2-Sensoren, wie wir dies in unserer Studie ebenfalls dargestellt haben bzw. noch planen. Leider war uns dieser Bericht beim Start des Projekts nicht bekannt. Gerne können Sie uns für weitere Langzeittests Ihre Lösung zur Verfügung stellen.

Prof. Dr. Udo D. J. Gieseler, Fachbereich Informations- und Elektrotechnik, Fachhochschule Dortmund, und Europäisches Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte (TZWL), Dortmund

Prof. Dr. Gerhard Wiegleb, Institut für Mikrosensorik & Fahrzeugelektronik (IfM), Fachbereich Informations- und Elektrotechnik, Fachhochschule Dortmund
23.11.2012

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