Zrozumienie działania detektorów dwutlenku węgla

Chociaż wiele uwagi poświęca się czujnikom dymu i alarmom przeciwpożarowym w domu i miejscu pracy, czujniki dwutlenku węgla są również ważne dla utrzymania zdrowego środowiska w pomieszczeniach. Jaka jest rola tych urządzeń? Dlaczego wykrywanie dwutlenku węgla jest ważne? Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej.

Znaczenie detekcji CO2

Czym jest dwutlenek węgla (CO2)?

Dwutlenek węgla to bezbarwny, bezwonny gaz, który jest naturalnie wytwarzany w procesach oddychania i spalania. Jednak w pomieszczeniach zamkniętych, zwłaszcza tych, które są słabo wentylowane, poziomy CO2 mogą szybko się kumulować, osiągając niebezpieczne stężenia i pogarszając jakość powietrza w pomieszczeniach. Bez alarmu, detektora lub monitora działającego jako system wczesnego ostrzegania, ludzie mogą być nieświadomi tego niewidzialnego zagrożenia.

Wiele osób może mylić dwutlenek węgla (CO2) z tlenkiem węgla (CO). Pomimo podobieństw - oba gazy są bezbarwne, bez smaku, bez zapachu i niebezpieczne w dużych ilościach - są one skrajnie różne. Dwutlenek węgla powstaje w naturalnych procesach i jest niezbędny do życia roślin i zwierząt na Ziemi. Powstaje również w wyniku procesów przemysłowych, a emitowany w nadmiarze jest gazem cieplarnianym. Gdy gromadzi się w pomieszczeniach, jest niebezpieczny, ponieważ zastępuje tlen.

Z kolei tlenek węgla powstaje w wyniku niepełnego spalania. Oznacza to, że gdy paliwa takie jak węgiel, gaz ziemny i drewno są spalane, ale nie spalają się w pełni, w rezultacie powstaje tlenek węgla. Wdychany przez płuca tlenek węgla wiąże się z hemoglobiną, białkiem ułatwiającym przepływ tlenu w organizmie. Powszechnie znany jako "cichy zabójca", długotrwałe narażenie na tlenek węgla prowadzi do objawów takich jak zawroty głowy, bóle głowy, omdlenia, a nawet śmierć. Zawsze zaleca się posiadanie detektora tlenku węgla lub alarmu we wszystkich^{pomieszczeniach10}.. 

Dlaczego poziom CO2 ma znaczenie

Poziom CO2 jest ważnym wskaźnikiem jakości powietrza. Wysokie stężenia prowadzą do problemów zdrowotnych, w tym bólów głowy, zawrotów głowy, niepokoju, a nawet uduszenia, jeśli poziomy są wystarczająco wysokie. Monitorowanie poziomu CO2 jest ważnym krokiem w zapewnieniu zdrowego środowiska wewnętrznego. Podobnie jak w przypadku wszystkich rodzajów zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach, najbardziej zagrożone sądzieci, osoby starsze, kobiety w ciąży oraz osoby z obniżoną odpornością.

Zrozumiałe jest, że badania naukowe często koncentrują się na zagrożeniach związanych z zanieczyszczeniem drobnymi cząsteczkami (pochodzącymi z dymu i przemysłu) oraz zanieczyszczeniem chemicznym (takim jak lotne związki organiczne lub LZO ). Poprzednie badania wskazywały, że poziomy CO2 musiałyby osiągnąć 5000 części na milion (ppm), czyli bardzo wysokie stężenie, aby stanowić jakiekolwiek zagrożenie dla zdrowia ludzi lub zwierząt. Nowe badania wykazały jednak, że poziom CO2 wynoszący zaledwie 1000 ppm może być wystarczający, aby doprowadzić do negatywnych skutków dla zdrowia, nawet jeśli ekspozycja jest^{krótkotrwała1}.

W jednym z takich badań uczestnicy zostali poddani trzem 2,5-godzinnym sesjom 600 ppm, 1000 ppm i 2500 ppm CO2 w komorze podobnej do biurowej. W badaniu zaobserwowano "umiarkowane i statystycznie istotne spadki" wydajności podejmowania decyzji przy 1000 ppm oraz "duże i statystycznie istotne spadki" przy 2500^ppm2..

Inne badanie wykazało, że narażenie na podwyższony poziom CO2 wpływa na jakość snu . W badaniu odnotowano "znacznie obniżoną" jakość snu, gdy uczestnicy spali w środowiskach zawierających 1000 ppm i 1300 ppm CO2. Jakość i wydajność snu spadły odpowiednio o 1,3% i 1,8%. Czas trwania snu również uległ skróceniu. Wskazuje to, że podwyższony poziom CO2 sprzyja zwiększonemu poziomowi stresu i aktywności współczulnej^organizmu3..

Dodatkowe badanie wykazało, że wysoki poziom CO2 obniża wydajność pracowników. Okazało się, że gdy poziomy CO2 były niższe, wyniki testów pracowników wzrosły o 12%. W jednym z budynków, które były testowane w ramach badania, pracownicy osiągali wyniki o 60% lepsze w warunkach niższego poziomu CO2, wykonując testy średnio w 8,2 minuty w porównaniu do 13,3 minuty w warunkach wyższego^poziomuCO24..

Środowiska wysokiego ryzyka dla CO2

Niektóre środowiska stwarzają większe ryzyko niż inne podwyższone poziomy CO2. Pomieszczenia przemysłowe, obiekty rolnicze i przestrzenie wewnętrzne o słabej wentylacji (w tym domy i środowiska zawodowe ) stanowią największe zagrożenie dla użytkowników tych przestrzeni. W takich miejscach detektory CO2 są nieocenione, umożliwiając użytkownikom przestrzeni kontrolowanie ich narażenia na niebezpieczne poziomy szkodliwych gazów i zapewnienie bezpieczeństwa w domu i miejscu pracy. Jest to również wskaźnik tego, czy wentylacja jest wystarczająca.

Rodzaje detektorów dwutlenku węgla i sposób ich działania

Detektory dwutlenku węgla, zwane również czujnikami CO2, są zazwyczaj podzielone na trzy grupy, z których każda ma swoje zalety i^wady5:

Niedyspersyjne czujniki CO2 na podczerwień (NDIR)

Ten typ czujnika wykorzystuje określone długości fal światła do określenia stężenia CO2 obecnego w powietrzu. Powietrze dostaje się do czujnika, czujnik aktywuje zestaw światła o określonej długości fali na jednym końcu, a pojemnik na drugim końcu mierzy ilość światła przedostającego się na drugą stronę. Ilość pochłanianego światła zależy od ilości CO2 obecnego w powietrzu: im więcej CO2, tym więcej światła jest pochłaniane. Jest to ta sama technologia, którą zastosowano w czujniku CO2 EoleafSmart CO2.

• Zalety: trwałe i wytrzymałe, znane ze swojej dokładności i niezawodności, brak zakłóceń ze strony innych substancji, idealne do wykrywania typowych stężeń CO2 (około 1000 ppm).
• Wady: wrażliwy na wilgotność i temperaturę

Źródło ⁶

Elektrochemiczne czujniki CO2

Elektrochemiczne czujniki CO2 wykorzystują prąd elektryczny lub przewodność do pomiaru stężenia CO2 w powietrzu. Gdy CO2 dostaje się do czujnika, zachodzi reakcja chemiczna, powodując zmianę elektryczną czujnika. Może to obejmować odbiór nowego prądu elektrycznego, zmianę istniejącego prądu elektrycznego lub zmianę sposobu, w jaki czujnik przewodzi prąd elektryczny. Rodzaj i wielkość zmiany elektrycznej to sposób, w jaki czujnik określa ilość CO2.

• Zalety: mniej podatny na zmiany wilgotności i temperatury, zapewnia wizualne wskazanie poziomu CO2
• Wady: mogą wystąpić zakłócenia ze strony innych substancji, bateria i ogólna żywotność nie są tak długie, jak w przypadku innych czujników.

Źródło ⁷

Czujniki półprzewodnikowe z tlenkiem metalu (MOS)

Ostatni typ czujnika CO2 wykorzystuje rezystywność (lub przewodność) związków metali obecnych w metalowym pasku folii, który jest wystawiony na działanie powietrza. Prąd elektryczny przepływający przez pasek oddziałuje, gdy CO2 wchodzi z nim w kontakt, przewodność metalu ulega zmianie, tworząc zmianę, która określa stężenie CO2.

• Zalety: prosta konstrukcja
• Wady: wrażliwy na wilgotność i temperaturę, częściej stosowany do wyższych, rzadziej spotykanych stężeń CO2 (>2000 ppm)

Źródło ⁸

Kalibracja i konserwacja

Przy zakupie czujnika CO2 należy przestrzegać instrukcji producenta dotyczących kalibracji, bezpieczeństwa i konserwacji. Zagwarantuje to dokładność i trwałość detektora CO2. Regularnie sprawdzaj stan baterii i dostępność części zamiennych. Upewnij się, że w razie potrzeby możliwy jest zakup nowej baterii.

Wskazówki dotyczące instalacji detektorów CO2 i alarmów

Idealne miejsca do instalacji

Podobnie jak w przypadku umieszczania oczyszczacza powietrza, czujnik lub detektor CO2 powinien być umieszczony w odpowiednim miejscu, aby był optymalnie skuteczny w wykrywaniu CO2. Umieść go w obszarze domu lub biura, w którym występuje najwyższe ryzyko akumulacji CO2. Oznacza to unikanie umieszczania go zbyt blisko systemów wentylacyjnych lub wyciągowych lub w pobliżu okien lub drzwi. Należy pamiętać, że jeśli urządzenie wymaga regularnej kalibracji, musi być łatwo^dostępne9.

Samodzielna i profesjonalna instalacja

Detektory CO2 i alarmy są generalnie łatwe w instalacji i mogą być instalowane bez profesjonalnego doświadczenia. Jeśli jednak zależy Ci na prawidłowym rozmieszczeniu, aby poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach, profesjonalista może być w stanie Ci pomóc, aby zagwarantować optymalną wydajność i jakość powietrza.

Oczyszczacze powietrza Eoleaf: idealne rozwiązanie dla jakości powietrza w pomieszczeniach

Jak wspomniano powyżej, wysoki poziom dwutlenku węgla w domu lub miejscu pracy jest wskaźnikiem niskiej ogólnej jakości powietrza w pomieszczeniach i stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa. CO2 jest wytwarzany przez ludzkie oddychanie, tą samą metodą, za pomocą której rozprzestrzenia się wiele unoszących się w powietrzu bakterii i wirusów (jak wielu z nas pamięta z pandemiiCOVID-19 ). Wirusy rozprzestrzeniają się poprzez kropelki aerozolu uwalniane podczas oddychania, mówienia, kaszlu, kichania, śpiewania, a nawet jedzenia.

Eoleaf wprowadza na rynek wysokiej klasy czujnik CO2, który wykrywa CO2 i ostrzega o konieczności wentylacji. Więcej informacji można znaleźć tutaj: Eoleaf Smart CO2.

Oczyszczacze powietrza Eoleaf mają czujnik, który wykrywa wszystkie lotne związki organiczne (LZO), a nie tylko dwutlenek węgla. Ponadto nasze oczyszczacze powietrza zwalczają wszystkie rodzaje zanieczyszczeń powietrza: zanieczyszczenia chemiczne (takie jak LZO i ozon), zarazki (bakterie i wirusy), zanieczyszczenie drobnymi cząsteczkami (PM10, PM2,5, PM0,1 z dymu, ruchu ulicznego, przemysłu lub innych źródeł) oraz alergeny (kurz i roztocza, pyłki, sierść i łupież zwierząt domowych, pleśń i jej zarodniki ). Najlepszym sposobem na ochronę siebie, swoich bliskich i współpracowników przed zagrożeniami związanymi z zanieczyszczeniem powietrza w pomieszczeniach jest usunięcie wszystkich rodzajów zanieczyszczeń za pomocą wysokiej jakości oczyszczacza powietrza firmy Eoleaf.

Często zadawane pytania

Co to jest detektor dwutlenku węgla i jak działa?

Detektor dwutlenku węgla to urządzenie służące do monitorowania poziomu dwutlenku węgla (CO2) w pomieszczeniach . Istnieją trzy rodzaje detektorów dwutlenku węgla, które działają na różne sposoby: Czujniki NDIR CO2, elektrochemiczne czujniki CO2 i czujniki MOS. Więcej informacji na temat działania każdego z nich można znaleźć w powyższym artykule.

Dlaczego ważne jest monitorowanie poziomu dwutlenku węgla w pomieszczeniach?

Podwyższony poziom dwutlenku węgla w domu lub miejscu pracy jest wskaźnikiem niskiej ogólnej jakości powietrza w pomieszczeniach i stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa. Wysokie stężenie dwutlenku węgla zastępuje tlen w pomieszczeniach, prowadząc do negatywnych skutków zdrowotnych. Może to być spowodowane gromadzeniem się wielu osób w jednej przestrzeni i/lub niewystarczającą wentylacją..

Czy detektory dwutlenku węgla mogą wykrywać inne gazy?

Nie. Detektory dwutlenku węgla służą wyłącznie do monitorowania poziomu CO2. Niektóre urządzenia, takie jak oczyszczacze powietrza Eoleaf, monitorują poziomy wszystkich szkodliwych gazów i lotnych związków organicznych (LZO), w tym dwutlenku węgla.

Gdzie powinienem zainstalować detektor dwutlenku węgla, aby uzyskać optymalną wydajność?

Detektor dwutlenku węgla powinien być umieszczony w miejscach, w których poziom CO2 ma tendencję do gromadzenia się. Najlepszymi miejscami mogą być kuchnie, pokoje dzienne i/lub sypialnie. Czujniki CO2 powinny być instalowane z dala od systemów wentylacyjnych/wyciągowych, okien i drzwi.

Jak często należy kalibrować lub wymieniać czujniki dwutlenku węgla?

Zawsze należy postępować zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi kalibracji i/lub wymiany. Instrukcje różnią się w zależności od modelu i urządzenia.

Jak poziom dwutlenku węgla wpływa na zdrowie i na jakie objawy należy zwracać uwagę?

Wysoki poziom dwutlenku węgla wpływa na zdrowie na wiele sposobów, w tym powodując bóle głowy, zawroty głowy, niepokój, a nawet uduszenie (jeśli poziomy są ekstremalne). Podwyższony poziom CO2 i ogólnie niska jakość powietrza w pomieszczeniach wiążą się również z niższą produktywnością i poziomem koncentracji oraz gorszą jakością snu.

Jaka jest różnica między chemicznym detektorem CO2 a detektorem CO2 na podczerwień?

Chemiczny detektor CO2, znany również jako elektrochemiczny czujnik CO2, wykorzystuje prąd elektryczny lub przewodność do pomiaru stężenia CO2 w powietrzu. Detektor CO2 na podczerwień, znany również jako czujnik lub monitor CO2 na podczerwień niedyspersyjną (NDIR), wykorzystuje określone długości fal świetlnych do określenia stężenia CO2 obecnego w powietrzu.

Czy czujniki dwutlenku węgla można zintegrować z systemami inteligentnego domu?

Jak najbardziej! Detektor lub monitor dwutlenku węgla jest doskonałym dodatkiem do każdego domu w celu poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach.

Zasoby

¹ Davis, N. (2019, lipiec 8). Naukowcy ostrzegają, że poziom dwutlenku węgla w pomieszczeniach może stanowić zagrożenie dla zdrowia. The Guardian. https://www.theguardian.com/environment/2019/jul/08/indoor-carbon-dioxide-levels-could-be-a-health-hazard-scientists-warn 

² Satish U, Mendell MJ, Shekhar K, Hotchi T, Sullivan D, Streufert S, Fisk WJ. Czy CO2 jest zanieczyszczeniem w pomieszczeniach? Bezpośredni wpływ niskich do umiarkowanych stężeń CO2 na wydajność podejmowania decyzji przez ludzi. Environ Health Perspect. 2012 Dec; 120 (12): 1671-7. doi: 10.1289/ehp.1104789. Epub 2012 Sep 20. PMID: 23008272; PMCID: PMC3548274.

³ Kang, M., Yan, Y., Guo, C., Liu, Y., Fan, X., Wargocki, P., & Lan, L. (2024). Wentylacja powodująca średnie stężenie CO2 na poziomie 1000 ppm negatywnie wpływa na sen: Badanie terenowo-laboratoryjne na zdrowych młodych ludziach. Building and Environment, 249, 111118. doi:10.1016/j.buildenv.2023.111118

⁴ Badanie ujawnia, że poziom C02 w biurach "po cichu szkodzi produktywności w Wielkiej Brytanii". Work in Mind. (2018, 12 maja). https://workinmind.org/2018/12/05/study-reveals-c02-levels-in-offices-are-silently-damaging-uk-productivity/ 

⁵ Smith, D. (n.d.). Czujniki CO2: Którego typu należy szukać? Kaiterra. https://learn.kaiterra.com/en/air-academy/carbon-dioxide-sensors 

⁶ Capteur de CO2 Portable Ndir 3 en 1 - détecteur de qualité de l'air. Signalétique Express. (b.d.). https://www.signaletique-express.fr/capteur-de-co2-portable-ndir-3-en-1-p-1238.html

⁷ MG811 moduł czujnika dwutlenku węgla CO2. Cytron Technologies Singapore. (b.d.). https://sg.cytron.io/p-mg811-carbon-dioxide-co2-sensor-module

⁸ Pickering, P., Tewari, S., & Twanow, C. (2018, 10 kwietnia). Materiał do wykrywania gazu z tlenku metalu i proces MEMS. Fierce Electronics. https://www.fierceelectronics.com/components/metal-oxide-gas-sensing-material-and-mems-process 

⁹ Prawidłowa lokalizacja czujnika CO2 - gdzie zamontować czujnik ndir. Atlas Scientific. (2021, 14 grudnia). https://atlas-scientific.com/blog/co2-sensor-location/

¹⁰ Tlenek węgla a dwutlenek węgla: Jaka jest różnica? Aico. (2023, 14 września). https://www.aico.co.uk/homeowner/articles/carbon-monoxide-vs-carbon-dioxide-whats-the-difference/