近十幾年來，國內(nèi)外對于室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求和標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，相應(yīng)地，也提出了系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。尤其在近幾年，國內(nèi)在室內(nèi)暖通風(fēng)系統(tǒng)、室內(nèi)空氣質(zhì)量等方面制定或者更新了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中，除《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》由衛(wèi)生部、國家環(huán)保總局制定頒布外，其余均有中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭制定和頒布。

表一：中國建筑類與空氣質(zhì)量有關(guān)的部分標(biāo)準(zhǔn)

其中《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》在十幾年的時間內(nèi)雖然多次修訂，但是內(nèi)容上仍然承前啟后，技術(shù)手段上也不斷有更新。節(jié)能、健康、以人為本始終是《標(biāo)準(zhǔn)》的主題。在圍繞節(jié)能、健康的要求中，建筑的暖通風(fēng)系統(tǒng)一直是其核心內(nèi)容之一。

根據(jù)《后評估技術(shù)指南》，后評估總分達(dá)到50，60和70，即可獲得及格、良好和優(yōu)秀的評價。雖然評價不是目的，但是在《后評估技術(shù)指南》中，僅暖通風(fēng)的節(jié)能及空氣質(zhì)量兩項(xiàng)，總分就達(dá)到了83（55+28）分，可見該兩項(xiàng)內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)對于建筑及使用者而言，重要性不言而喻。

綠色建筑中按需控制的通風(fēng)系統(tǒng)（DCV）特點(diǎn)

中國在以上標(biāo)準(zhǔn)的制定中，室內(nèi)CO2的濃度始終是要求低于1000ppm，而平時大氣中CO2的濃度一般維持在400ppm注［1］左右。所以，空氣質(zhì)量的監(jiān)控離不開高精度CO2傳感器的應(yīng)用；另外，暖通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能實(shí)現(xiàn)，也同樣離不開CO2傳感器的應(yīng)用，即當(dāng)前稱之為按需控制的通風(fēng)系統(tǒng)（DCV：Demand Controlled VentilaTIon）。因?yàn)镈CV系統(tǒng)通過CO2傳感器，可以實(shí)時監(jiān)測室內(nèi)的CO2濃度值，并適時地根據(jù)當(dāng)前的CO2濃度導(dǎo)入室外的新鮮空氣，而不必一直保持新風(fēng)，避免了無謂的能耗。現(xiàn)在就此簡單比較一下基于DCV（藍(lán)色部分）的和固定流量（紅色框）的HVAC間的能耗差異。如圖一：

對于固定新風(fēng)量的HVAC系統(tǒng)，其新風(fēng)量的設(shè)計依照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)就必須按照最高人數(shù)的時候進(jìn)行才可以滿足空氣質(zhì)量的規(guī)范要求。國外的統(tǒng)計研究表明，基于DCV的HVAC系統(tǒng)與固定新風(fēng)量比較可節(jié)省的費(fèi)用如表二所示。

表二：DCV與固定新風(fēng)量控制的HVAC費(fèi)用節(jié)省按照面積平攤計算

保持CO2低濃度的重要性，不僅僅在于它會直接影響所在環(huán)境中的人的工作狀態(tài)，也利于提高人們的工作效率，同時說明當(dāng)前環(huán)境有充足的新鮮空氣，大大降低建筑物綜合癥的風(fēng)險。CO2指標(biāo)在某種程度上也可以反映當(dāng)前環(huán)境中其它有害氣體的大概狀態(tài)。因此，在暖通風(fēng)系統(tǒng)的控制中，CO2傳感器起到了舉足輕重的作用。有了CO2傳感器才可以真正實(shí)現(xiàn)按需控制新風(fēng)量，滿足綠色建筑規(guī)范的同時實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

空調(diào)系統(tǒng)的使用，一般要求都是在10年以上，期間需要系統(tǒng)所有器件的穩(wěn)定可靠，包括重要的傳感器，如CO2傳感器。

注［1］ ppm： 一百萬分之一，這里按體積計算

Telaire及其CO2傳感器

安費(fèi)諾傳感器技術(shù)集團(tuán)（ASTG）旗下的Telaire作為全球第一家研發(fā)出低成本的非分散紅外（NDIR）CO2傳感器以來，生產(chǎn)出了適合多種應(yīng)用的CO2傳感器產(chǎn)品。產(chǎn)品經(jīng)過多年迭代，性能可靠穩(wěn)定長達(dá)15年以上，這與電化學(xué)方式下的漂移、使用壽命短等特性相比具有不可比擬的優(yōu)勢。而NDIR技術(shù)也同樣在中國的相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)中作為首推檢測CO2濃度的技術(shù)方式。該產(chǎn)品多應(yīng)用于：

• 建筑/室內(nèi)空氣質(zhì)量

• 氣體泄漏檢測

• 有害區(qū)域監(jiān)測報警

• 麻醉病人監(jiān)護(hù)

• 酒精呼氣測試器

• 汽車HVAC空氣質(zhì)量及R744（CO2）泄漏報警

• 溫室種植

• 垃圾填埋場氣體泄漏檢測

• 新能源鋰離電池熱失控驗(yàn)證管理

Telaire基于的NDIR技術(shù)擁有30多項(xiàng)美國及國際專利，其中ABCLogic™技術(shù)，賦予了傳感器自動校準(zhǔn)的功能，使得CO2傳感器在使用中器件始終自動保持穩(wěn)定可靠的測量精度和性能。

表三：產(chǎn)品型號齊全（可以上相關(guān)網(wǎng)站查閱更詳細(xì)的產(chǎn)品列表及參數(shù)）

NDIR CO2傳感器基本原理

非分散紅外（NDIR）基本原理就是利用被檢氣體CO2對紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收強(qiáng)度變化的測量來進(jìn)行的定量分析。

在圖二（一）和圖二（二）示意圖中：

·紅外光源發(fā)出的光經(jīng)過光腔過程中，被CO2吸收掉部分對應(yīng)其吸收光譜的紅外光能量；

·帶通濾波透鏡對CO2吸收光譜的波段衰減很小，而對其余波長的紅外光線充分吸收；

·最后與濾波透鏡組合一起的熱電堆僅能接收到被CO2吸收剩余部分的窄帶紅外光能量；

·檢測熱電堆的輸出信號，經(jīng)過校準(zhǔn)補(bǔ)償即可對應(yīng)當(dāng)前CO2的濃度

而該吸收關(guān)系遵循Lambert-Beer定律，即［1］：

lnI=-KCLlnI0 （1）式（1）中：

·I表示紅外光被吸收后的光強(qiáng)度；

·I0表示紅外光入射光強(qiáng)度；

·C表示氣體濃度；

·L表示紅外光通過氣室光腔的長度；

·K表示吸收常數(shù)。

當(dāng)傳感器的尺寸做到只有（28.9mm×15.6mm×8.61）這么大小的時候，傳感器內(nèi)部的任何構(gòu)造變動都會對測量精度和穩(wěn)定性造成影響。因此Telaire的T67xx系列的超小型CO2傳感器（如圖三），在整個設(shè)計中作了專業(yè)的努力，使得傳感器依然可以保持其穩(wěn)定和可靠運(yùn)行的特性。

按需控制的通風(fēng)系統(tǒng)（DCV）對于其它傳感器的需求

DCV暖通風(fēng)系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)依靠對幾個變量的控制：

• 溫度

• 濕度

• 通風(fēng)

這三大類變量監(jiān)控中，除了溫、濕度兩大重要信號需要測量外，也包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中提到的影響空氣質(zhì)量各種其它物質(zhì)需要監(jiān)測（除了CO2，也包括PM粉塵含量，甲醛類（VOC）有害氣體含量等）。

在表三中已經(jīng)看到，Telaire提供的產(chǎn)品方案中，T8100-R款CO2變送器模塊已經(jīng)集成了溫度和濕度傳感器，同時具備標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化現(xiàn)場接口（該款產(chǎn)品至今仍然可靠地工作在包括如杭州地鐵等多個HVAC系統(tǒng)中）。當(dāng)CO2的測量受海拔高度的影響時，可以利用大氣壓力傳感器進(jìn)行測量補(bǔ)償，為此，安費(fèi)諾的高精度大氣壓力傳感器NPA201系列完全可以勝任。除此之外，安費(fèi)諾傳感集團(tuán)（ASTG）也提供獨(dú)立的各類專業(yè)的溫度、相對濕度傳感器，PM2.5粉塵傳感器，甲醛類（VOC）有害氣體的傳感器，還有對于通風(fēng)系統(tǒng)來說，對過濾網(wǎng)網(wǎng)壓監(jiān)測所需的小量程，高精度和可靠性的（50kPa）的壓力變送器等各類型傳感器。

作為安費(fèi)諾的授權(quán)分銷商，Heilind可為市場提供相關(guān)服務(wù)與支持，此外Heilind也供應(yīng)多家世界頂級制造商的產(chǎn)品，涵蓋25種不同元器件類別，并重視所有的細(xì)分市場和所有的顧客，不斷尋求廣泛的產(chǎn)品供應(yīng)來覆蓋所有市場。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中國國家環(huán)境監(jiān)測總站，2011-3，《固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 非分紅外吸收法》