CO2-Konzentration zuverlässig messen – mit CO2-Sensoren

Wo viele Menschen einen Raum teilen, kann die Luft schon mal dick werden. Schuld ist meist das ausgeatmete Kohlendioxid (CO2). Die Folge: Wohlbefinden, Konzentration und Leistungsfähigkeit nehmen ab.

CO2-Sensoren von Theben

CO2-Sensoren von Theben überwachen die CO2-Konzentration in Schulen und Klassenzimmern, in Büros und Tagungsräumen oder auch in Passiv- und Niedrigenergiehäusern. CO2-Sensoren leisten damit einen entscheidenden Beitrag zur Raumluftqualität.
Auf dieser Seite finden Sie Informationen rund um die CO2-Konzentration in der Raumluft und ihre Auswirkungen sowie eine bedarfsgerechte und energieeffiziente Lüftungssteuerung mit Hilfe von CO2-Sensoren.

Inhalt:

 

 

Hintergrund: erhöhte CO2-Konzentration und ihre Folgen

Wir kennen sie alle: die schlechtgelüftete Wohnungen, die stickigen Klassenzimmer und die miefenden Tagungsräume. Schuld ist – neben Luftfeuchtigkeit und Temperatur – in erster Linie das ausgeatmete Kohlendioxid. Ein geruchs- und geschmacksneutrales Gas, das für den Menschen nur durch seine negativen Eigenschaften spürbar wird: Unwohlsein, Konzentrationsschwäche und Leistungsabfall. Der Mensch nimmt beim Einatmen Sauerstoff aus der Luft auf und gibt beim Ausatmen Kohlendioxid in die Luft ab. Die eingeatmete Luft enthält 21 Vol. % Sauerstoff und 0,035 Vol. % Kohlendioxid. Ausgeatmete Luft dagegen enthält nur noch 16 Vol. % Sauerstoff, aber bereits 4 Vol. % Kohlendioxid. Kohlendioxid ist zwar erst ab einer Konzentration von 2,5 Vol. % für den Menschen toxisch, doch Leistungsfähigkeit, Konzentration und Wohlbefinden werden bereits ab einer Konzentration von 0,1 Vol. % (1.000 ppm) Kohlendioxid beeinträchtigt.

Gerade in geschlossenen Räumen wie Klassenzimmern, Büros oder Tagesräumen, in denen sich häufig viele Menschen befinden und in denen nur eingeschränkt gelüftet werden kann, treten daher bereits schon nach wenigen Minuten Werte von 5.000 bis 6.000 ppm Kohlendioxid auf. CO2-Sensoren von Theben messen die CO2-Konzentration zuverlässig. Die gemessenen Werte dienen der Lüftungssteuerung als Indikator für verstärkte Frischluftzufuhr.

Exkurs: Max von Pettenkofer macht Raumluftqualität messbar

Max von Pettenkofer (3. Dezember 1818 bis 10. Februar 1901) war Professor für medizinische Chemie an der Ludwig-Maximilians-Universität München und ab 1865 erster deutscher Professor für Hygiene. Mit seinen Untersuchungen zur Kohlendioxidkonzentration legte er bereits vor über 140 Jahren den Grundstein für unser heutiges Regelwerk zur Luftqualität: der DIN-1946-2. Hier wird als oberster Grenzwert ein CO2-Grenzwert von 1500 ppm angegeben. Das heißt, unter 1 Million Luftteilchen sollten möglichst nur 1500 CO2-Molekühle sein.

 

CO2-Konzentration

C02 Konzentration
Typische CO2-Konzentration (in ppm) und ihre Auswirkungen für den Menschen.

 

1000 ppm CO2 – der Grenzwert für gute Raumluftqualität

Wirklich gute Raumluftqualität übersteigt einen Grenzwert von 1000 ppm CO2 nicht. Auf Grund dessen fordert die DIN 1946-6 einen Außenluftvolumenstrom von 30m3/h pro Person. Ein Kohlendioxidwert von 1000 ppm CO2 ist bei heutigen Baustandards und der hohen Dichte der Gebäudehüllen durch gelegentliches Lüften oder gekippte Fenster nicht zu erreichen. Häufig können Fenster in öffentlichen Gebäuden wie Schulen, Klassenzimmern oder auch Großraumbüros nicht geöffnet werden: Gute Raumluftqualität kann in diesen Fällen nur über eine Lüftungsanlage garantiert werden, die von einem CO2-Sensor gesteuert wird.

 

Anwendung: CO2-Sensoren in Schulen, Büros, Passiv- und Niedrigenergiehäusern

Moderne Gebäude verfügen heute auch aufgrund gesetzlicher Vorgaben (siehe Energieeinsparverordnung EnEV 2009, nächste Novellierung für 2012 geplant) über eine sehr gute Wärmedämmung. Um die Heizkosten möglichst gering zu halten, sind Fenster, Außenwände und Dächer – eben die komplette Bauhülle – so gut isoliert, dass ein Luftaustausch unmöglich ist. Die Folge ist, neben einer erhöhten CO2-Konzentration auch erhöhte Feuchtigkeit, die schnell zur Schimmelbildung im Gebäude führt. Gesundheitliche Risiken durch Pilzsporen u.ä. sind damit vorprogrammiert. Um gesundheitliche Risiken und Bauschäden nachhaltig zu vermeiden, ist eine bedarfsgerechte Frischluftzufuhr gerade in modernen Gebäuden wie Passiv- und Niedrigenergiehäusern unablässig.
Hier kommen CO2-Sensoren von Theben ins Spiel: Neben der CO2-Konzentration messen CO2-Sensoren auch die relative Feuchtigkeit im Gebäude. Werden definierte Werte überschritten, schicken CO2-Sensoren wie der AMUN 716 S KNX ein Signal an die Gebäudeautomation, z. Bsp.: KNX, und die Lüftungsanlage steuert verstärkt Frischluft zu oder öffnet automatisch ein Fenster. Aber auch eine konventionelle Steuerung ist mit Theben CO2-Sensoren wie dem AMUN 716 SR möglich: Er steuert die Lüftungsanlage direkt.

 

Lüftungssteuerung: CO2-Sensoren für die bedarfsgerechte Lüftungssteuerung

Im Zusammenspiel mit moderner Gebäudesystemtechnik wie KNX, leisten CO2-Sensoren einen enormen Beitrag zur Energieeinsparung. Ohne CO2-Sensor lüften wir nach Gefühl. Und das ist meist zu spät oder zu viel. Zu viel bedeutet in diesem Zusammenhang, Wärme und damit Heizkosten gehen über die ausgetauscht Raumluft verloren. Hier spielen CO2-Sensoren von Theben ihrer Stärke voll aus: Die Messergebnisse des CO2-Sensors zeigen an, wann und wie lange gelüftet werden muss. Die Lüftungsanlage führt nur so viel Frischluft zu, wie tatsächlich benötigt wird. Neben der dadurch eingesparten Heizenergie, ermöglicht die drehzahlgeregelte Lüftungssteuerung per CO2-Sensor auch ein großes Einsparpotential bei den Ventilatoren in den Lüftungsanlagen. Die Leistung eines Ventilators ist in der dritten Potenz abhängig von seiner Drehzahl. Eine Reduktion der Drehzahl um 20% führt also zu einer Halbierung des Stromverbrauchs. 

 

Volumenstrom

CO2 Sensoren Volumenstrom
CO2-Sensoren ermöglichen große Einsparpotentiale bei den Energiekosten (grüne Fläche).

 

Messmethode: nichtdispersives Infrarotmessverfahren (NDIR)

CO2-Sensoren von Theben messen die CO2-Konzentration per Infrarotspektroskopie, auch nichtdispersives Infrarotmessverfahren (NDIR) genannt. Da CO2 den Einfall von infrarotem Licht auf den CO2-Sensor dämpft, ändert sich das empfangene Signal in Abhängigkeit der CO2-Konzentration der Raumluft.

 

Weitere Informationen zu CO2-Sensoren von Theben:

 

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