Eckdaten

Der Artikel beschreibt den Betrieb der neuen VOC-Sensoren (Volatile Organic Compounds) und die Unterschiede zu kalibrierten und absolut messenden Einzelgassensoren. Außerdem zeigt er auf, wie diese Sensoren Daten bereitstellen können, damit sie für Luftmanagement-Anlagen eine angenehmere und gesündere Raumluft gewährleisten können.

In den letzten Jahren stieg das Bewusstsein für die Qualität unserer Atemluft sowohl in Innenräumen als auch im Freien. Im Durchschnitt atmet ein Mensch täglich etwa 15 kg Luft ein, 80 % davon in Innenräumen. Zwar wird die Qualität der Außenluft routinemäßig von den Behörden überwacht, die Überwachung der Raumluftqualität liegt aber in der Verantwortung des Gebäudebetreibers oder -nutzers und findet zumeist nicht statt.

Professionelle Betreiber von Geschäftsgebäuden nutzen heute generell mehrere Arten von Luftqualitätsdaten, um den Betrieb von Lüftungs- und Luftfiltersystemen zu steuern. Am häufigsten nutzen sie Absolut-Messungen eines Einzelgases, meist Kohlendioxid (CO2). Eine weitere Möglichkeit ist die subjektive Beurteilung der Luftqualität durch den Nutzer.

Da Menschen CO2 ausatmen ist es normal, dass die CO2-Konzentration in einem von Menschen genutzten Raum mit der Zeit ansteigt. Je mehr Menschen sich in diesem Raum befinden, umso schneller steigt auch die CO2-Konzentration, wenn keine angemessene Belüftung vorhanden ist.

Regelung auf Basis der VOC-Messung

Eine übermäßige CO2-Konzentration in der Raumluft macht sich durch Benommenheit, Konzentrationsverlust, beeinträchtigte Entscheidungsfähigkeit und ein Gefühl der „Beengtheit“ bemerkbar. Deshalb regulieren heutige mit CO2-Sensoren ausgestattete Gebäudeleitsysteme den Betrieb der Filter- und/oder Lüftungsanlagen in Abhängigkeit vom gemessenen CO2-Gehalt. Ziel ist es, die Raumluft durch bedarfsgerechte Lüftung frisch und angenehm zu erhalten und gleichzeitig die Wärmeaustauschrate zu minimieren, um zusätzliche Kosten für das Heizen oder Kühlen der zugeführten Frischluft zu minimieren. Tatsächlich ist die CO2-Konzentration eine geeignete Messgröße für die Belegungsdichte eines von Menschen genutzten Raums. Weil der Mensch neben CO2 auch eine Vielzahl verschiedener VOCs als Folge seines Stoffwechsels emittiert, kann eine Regelung auf der Basis der VOC-Messung erfolgen.

Bild 1: Üblicherweise in Innenräumen vorkommende VOC-Arten und ihre Quellen.

Bild 1: Üblicherweise in Innenräumen vorkommende VOC-Arten und ihre Quellen. AMS

Bisher waren es praktische Erwägungen, CO2-Sensoren für die Steuerung von Lüftungsanlagen einzusetzen. Baugröße, Preis und Energieverbrauch von CO2-Sensoren sind bereits seit vielen Jahren so attraktiv, dass sie zunehmend in der Gebäudeautomation eingesetzt werden. Die für die Messung von VOC vorhandenen technischen Systeme waren bis vor wenigen Jahren noch sehr begrenzt. Neben Photoionisations-Detektoren (PID), Flammenisonisations-Detektoren (FID) und den althergebrachten Prüfröhrchen zur Vor-Ort-Messung und Analyse von VOCs in der Luft ist die im Labor bevorzugte Analysentechnik die Auswertung mittels Gas-Chromatograph-Massenspektrometer (GC-MS).

Die genannten Systeme sind für den Einsatz als Steuerungselemet in Lüftungsanlagen aufgrund ihrer Größe, der Leistungsaufnahme und des hohen Preises ungeeignet. Gerade deshalb ist die neue Generation von äußerst kompakten Metalloxidsensoren für die Detektion von VOCs interessant, da diese in Form eines SMD-Bauteils leicht bestückt werden können und mit ihrer geringen Leistungsaufnahme von nur wenigen mW in bestehende Systeme oder auch Alltagsgegenstände wie Leuchten, Thermostate, Ventilatoren oder Mobiltelefone integriert werden können. Damit haben diese Sensoren das Potenzial für den Aufbau einer flächendeckenden VOC-Sensorik.

 

Seite 1 von 3123