近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(guó)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(guó)家環(huán)?？偩种贫C布外，其余均有中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭制定和頒布。

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

其中《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》在十幾年的時(shí)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(píng)估技術(shù)指南》，后評(píng)估總分達(dá)到50，60和70，即可獲得及格、良好和優(yōu)秀的評(píng)價(jià)。雖然評(píng)價(jià)不是目的，但是在《后評(píng)估技術(shù)指南》中，僅暖通風(fēng)的節(jié)能及空氣質(zhì)量?jī)身?xiàng)，總分就達(dá)到了83（55+28）分，可見(jiàn)該兩項(xiàng)內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guó)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(shí)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(kāi)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(kāi)CO2傳感器的應(yīng)用，即當(dāng)前稱(chēng)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(guò)CO2傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)的CO2濃度值，并適時(shí)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(wú)謂的能耗?，F(xiàn)在就此簡(jiǎn)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(duì)于固定新風(fēng)量的HVAC系統(tǒng)，其新風(fēng)量的設(shè)計(jì)依照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就必須按照最高人數(shù)的時(shí)候進(jìn)行才可以滿足空氣質(zhì)量的規(guī)范要求。國(guó)外的統(tǒng)計(jì)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(jì)算

保持CO2低濃度的重要性，不僅僅在于它會(huì)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(shí)說(shuō)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(xiǎn)。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(shí)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(wàn)分之一，這里按體積計(jì)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(lái)，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(guò)多年迭代，性能可靠穩(wěn)定長(zhǎng)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(shì)。而NDIR技術(shù)也同樣在中國(guó)的相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中作為首推檢測(cè)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(cè)

• 有害區(qū)域監(jiān)測(cè)報(bào)警

• 麻醉病人監(jiān)護(hù)

• 酒精呼氣測(cè)試器

• 汽車(chē)HVAC空氣質(zhì)量及R744（CO2）泄漏報(bào)警

• 溫室種植

• 垃圾填埋場(chǎng)氣體泄漏檢測(cè)

• 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(guó)及國(guó)際專(zhuān)利，其中ABCLogic™技術(shù)，賦予了傳感器自動(dòng)校準(zhǔn)的功能，使得CO2傳感器在使用中器件始終自動(dòng)保持穩(wěn)定可靠的測(cè)量精度和性能。

表三：產(chǎn)品型號(hào)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(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收強(qiáng)度變化的測(cè)量來(lái)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(guò)光腔過(guò)程中，被CO2吸收掉部分對(duì)應(yīng)其吸收光譜的紅外光能量；

·帶通濾波透鏡對(duì)CO2吸收光譜的波段衰減很小，而對(duì)其余波長(zhǎng)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(cè)熱電堆的輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)補(bǔ)償即可對(duì)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(guò)氣室光腔的長(zhǎng)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(shí)候，傳感器內(nèi)部的任何構(gòu)造變動(dòng)都會(huì)對(duì)測(cè)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(gè)設(shè)計(jì)中作了專(zhuān)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(duì)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(duì)幾個(gè)變量的控制：

• 溫度

• 濕度

• 通風(fēng)

這三大類(lèi)變量監(jiān)控中，除了溫、濕度兩大重要信號(hào)需要測(cè)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(cè)（除了CO2，也包括PM粉塵含量，甲醛類(lèi)（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(shí)具備標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)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(gè)HVAC系統(tǒng)中）。當(dāng)CO2的測(cè)量受海拔高度的影響時(shí)，可以利用大氣壓力傳感器進(jìn)行測(cè)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(lèi)專(zhuān)業(yè)的溫度、相對(duì)濕度傳感器，PM2.5粉塵傳感器，甲醛類(lèi)（VOC）有害氣體的傳感器，還有對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)壓監(jiān)測(cè)所需的小量程，高精度和可靠性的（50kPa）的壓力變送器等各類(lèi)型傳感器。

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

參考文獻(xiàn)

［1］ 中國(guó)國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2011-3，《固定污染源廢氣 氮氧化物的測(cè)定 非分紅外吸收法》