Sensores de calidad del aire CO2 y VOC para control de ventilación KNX
La concentración de CO2 es el indicador más fiable de la demanda de ventilación por ocupación. Con 400 ppm en exteriores y 1000 ppm indicando concentración degradada, el rango entre estos valores se asigna directamente a la velocidad del ventilador en un sistema HVAC controlado por KNX. Esta guía cubre tecnologías de sensores, integración KNX, lógica de control de ventilación, automatización de ventanas y la pregunta crítica de cuándo deshabilitar la autocalibración ABC.
CO2 vs VOC — dos mediciones diferentes
Los sensores de CO2 y VOC miden cosas fundamentalmente diferentes y se utilizan para distintos fines de control de ventilación. Comprender la distinción es esencial antes de seleccionar un producto o diseñar una estrategia de ventilación KNX.
CO2 — dióxido de carbono
- Tecnología de medición: NDIR (infrarrojo no dispersivo) — mide la absorción de luz IR en la longitud de onda específica del CO2
- Qué detecta: producción metabólica humana (aire exhalado) — directamente proporcional al número de ocupantes y al nivel de actividad
- Precisión: ±50 ppm típico, larga vida útil de calibración (5–10 años)
- Mejor uso: ventilación controlada por demanda (DCV) basada en ocupación
- Limitación: no detecta contaminantes químicos (pintura, productos de limpieza)
COV — compuestos orgánicos volátiles
- Tecnología de medición: semiconductor de óxido metálico (MOS) — cambio de resistencia en presencia de gases oxidantes/reductores
- Qué detecta: vapores de pintura, productos de limpieza, formaldehído, olores de cocina, adhesivos — eventos de calidad del aire químico
- Precisión: índice relativo (no ppm absoluto), sensibilidad cruzada a la humedad
- Mejor uso: detección de eventos de calidad del aire interior — activación de ventilación por ráfaga
- Limitación: no mide de manera fiable la ocupación — no se puede utilizar para DCV
Recomendación: para el control de ventilación basado en ocupación, use solo CO2. Para una solución integral de calidad del aire interior — particularmente en cocinas, laboratorios o espacios recién equipados — use un sensor combinado CO2 + VOC como el Elsner CARMA KNX-S, que proporciona ambas mediciones en direcciones de grupo KNX separadas.
Niveles de referencia de CO2
Los siguientes niveles de concentración de CO2 se utilizan como umbrales en la lógica de control de ventilación KNX. La norma EN 13779 establece un máximo de 1200 ppm por encima de la concentración exterior para edificios de oficinas (categoría IDA 2). Muchos proyectos ahora apuntan a 800 ppm o menos como referencia de confort.
| Nivel de CO2 | Calidad del aire | Acción de ventilación | Nota reglamentaria |
|---|---|---|---|
| 400 ppm | Aire exterior / fresco | Sin acción – velocidad mínima del ventilador | Línea base exterior típica |
| 600 ppm | Excelente interior | Ventilación mínima — ventilador al 10–20% | Supera la categoría IDA 1 (mejor) |
| 800 ppm | Bueno — encender ventilación | Activar ventilación — ventilador al 30–50% | Límite IDA 1/2 |
| 1000 ppm | Aceptable — aumentar ventilación | Aumentar ventilador al 60–80% | Límite IDA 2 (EN 13779 oficinas) |
| 1200 ppm | Deficiente – máximo para oficinas | Velocidad máxima del ventilador 100% | Límite EN 13779 IDA 3 |
| 1500 ppm | Acción requerida | Abrir ventanas + ventilador máximo + alarma | Excede la mayoría de los límites de los códigos de construcción de la UE |
| 2000 ppm+ | Muy pobre | Evacuar si es posible + ventilación máxima | Perjudica el rendimiento cognitivo (estudios muestran una reducción del 15–25%) |
Comparación de productos KNX
| Producto | Rango de CO2 | Precisión de CO2 | Alimentado por bus | Sensores adicionales | Salidas DPT HVAC |
|---|---|---|---|---|---|
| MDT SCA-CO2.01 | 0–5000 ppm | ±(50ppm + 3%) | Sí — riel DIN | Temperatura, humedad | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (0–100%), DPT 1.005 (alarma) |
| Elsner CARMA KNX-S | 0–5000 ppm | ±50ppm | Sí — montaje en superficie | VOC, temperatura, humedad, lux, presencia | DPT 9.001, DPT 5.001, DPT 1.001 (presencia), DPT 9.004 (lux) |
| Siemens QPA2060 | 0–2000 ppm | ±(40ppm + 3%) | Sí — riel DIN | Temperatura | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (demanda de ventilación) |
Objetos de grupo KNX para CO2
| Objeto de grupo | DPT | Dirección | Descripción |
|---|---|---|---|
| Valor de CO2 en ppm | DPT 9.001 | Enviar | CO2 medido en partes por millón (flotante de 2 bytes). Utilizado para visualización y entrada de bloque lógico. |
| Alarma de CO2 | DPT 1.005 | Enviar | 1 = umbral de CO2 superado (configurable en ETS, p. ej., 1200 ppm); 0 = por debajo del umbral |
| Porcentaje de CO2 | DPT 5.001 | Enviar | CO2 mapeado a 0–100 % del rango configurado – utilizado como punto de consigna analógico para el controlador del fan coil |
| Demanda de ventilación | DPT 5.001 | Enviar | 0–100 % de demanda de ventilación calculada según el nivel de CO2 – impulsa directamente la velocidad del ventilador |
| Índice VOC | DPT 9.001 | Enviar | Nivel de VOC como índice relativo o CO2 equivalente (eCO2) – formato específico del producto |
| Alarma COV | DPT 1.005 | Enviar | 1 = umbral de COV superado; activa la lógica de ventilación por ráfaga |
Lógica de control de ventilación
La implementación estándar mapea linealmente el CO2 en ppm al porcentaje de velocidad del ventilador (DPT 5.001 = 0–100%). El sensor KNX emite el valor ppm bruto (que requiere un bloque lógico para el mapeo) o un valor de demanda de ventilación precalculado DPT 5.001 que se puede cablear directamente a una dirección de grupo del controlador del fan coil.
Mapeo proporcional CO2 → velocidad del ventilador
CO2 sensor GA 2/1/1 (DPT 9.001, ppm) → KNX logic block → Fan coil GA 2/2/1 (DPT 5.001, %) Breakpoint mapping (linear interpolation): 400 ppm → 0% fan speed (outdoor/fresh air — ventilation off) 600 ppm → 10% fan speed (minimum flow — fresh air maintain) 800 ppm → 30% fan speed (ventilation on) 1000 ppm → 60% fan speed (increased demand) 1200 ppm → 100% fan speed (maximum — EN 13779 limit) Hysteresis: Fan switches ON when CO2 rises above 700ppm Fan returns to minimum when CO2 drops below 600ppm for 5 minutes (prevents rapid cycling near the setpoint boundary) Example at 900ppm: Interpolate between 800ppm(30%) and 1000ppm(60%): 900ppm = 30% + ((900-800)/(1000-800)) × (60%-30%) = 30% + 15% = 45% fan
MDT SCA-CO2.01 demanda de ventilación interna
El MDT SCA-CO2.01 puede calcular y enviar un valor de demanda de ventilación premapeado (DPT 5.001, 0–100%) directamente desde el sensor sin un bloque lógico externo. Configure el punto de consigna mínimo de CO2, el punto de consigna máximo de CO2 y la curva de salida en los parámetros de ETS. Este valor se cablea luego a la dirección de grupo del fan coil — no se requieren módulos lógicos adicionales.
Rutas de integración HVAC
La demanda de ventilación impulsada por CO2 puede llegar a la planta HVAC a través de varias rutas de integración, dependiendo del equipo HVAC disponible.
KNX → pasarela Modbus → bomba de calor / UTA
CO2 ppm o demanda de ventilación (DPT 5.001) desde sensor KNX → pasarela Modbus (ej. MDT SCN-MBG.02) → registro Modbus en bomba de calor Nibe, UTA Daikin o similar. El registro Modbus se asigna al punto de consigna de ventilación o al punto de consigna de velocidad del ventilador en el equipo HVAC.
KNX → balasto DALI salida analógica (0-10V) → motor del ventilador
Una pasarela KNX-DALI con canales de salida analógica puede convertir DPT 5.001 en una señal de control de 0–10V. Esta señal de 0-10V acciona directamente un motor de ventilador de velocidad variable, o controla un variador de frecuencia para unidades fan-coil más grandes. La más rentable para ventiladores de ventilación de una sola zona.
KNX → actuador → compuerta de aire motorizada
Alarma de CO2 (DPT 1.005) o nivel de CO2 dispara un actuador de conmutación KNX conectado a una compuerta de aire motorizada (actuador de compuerta Belimo, Siemens). Ventilación simple on/off o escalonada — adecuada para sistemas VAV (volumen de aire variable) zonificados.
Automatización de ventanas mediante CO2
Para espacios ventilados naturalmente, los niveles de CO2 pueden impulsar la apertura automática de ventanas mediante actuadores de cadena KNX. Esto requiere una histéresis cuidadosa para evitar la oscilación (apertura y cierre rápidos de la ventana mientras el CO2 oscila cerca del umbral).
Lógica de automatización de ventanas — activada por CO2
Sensor: MDT SCA-CO2.01 → GA 2/1/1 (DPT 9.001, CO2 ppm) Open condition: CO2 > 1000ppm for 3 minutes (debounce timer) AND outdoor temperature > 10°C (weather station input) AND rain sensor = dry (Elsner P04 rain input) → Send 30% position to Geze E300N chain actuator (DPT 5.001) Close condition: CO2 < 700ppm sustained for 10 minutes (hysteresis timer) → Send 0% position (fully closed) to Geze E300N Override: Manual push-button (DPT 1.001) → disable automation for 2 hours Wind speed > 8m/s (Elsner P04) → force close regardless of CO2
Incluya siempre enclavamientos de estación meteorológica (lluvia, viento, temperatura) en la lógica de automatización de ventanas. Un disparador de CO2 que abre ventanas durante lluvia o tormenta provocará daños por agua o quejas por ruido estructural. La estación meteorológica KNX Elsner P04 proporciona todos los enclavamientos requeridos en un solo dispositivo KNX.
Autocalibración ABC — cuándo deshabilitarla
La mayoría de los sensores de CO2 NDIR utilizan ABC (Automatic Baseline Calibration). El algoritmo observa la lectura mínima de CO2 en una ventana móvil de 7 a 14 días y asume que ese mínimo representa aire fresco exterior (aproximadamente 400–420 ppm). La línea base del sensor se corrige periódicamente a este mínimo asumido, compensando la deriva a largo plazo del sensor.
Dejar ABC habilitado cuando
- • El espacio está desocupado al menos unas horas por semana (oficinas, escuelas)
- • Las ventanas o la ventilación con aire fresco llevan la habitación a niveles exteriores durante períodos desocupados
- • El sensor se encuentra en un espacio residencial o comercial normalmente ventilado
- • Es deseable una corrección de deriva a largo plazo sin recalibración manual
Deshabilitar ABC cuando
- • El espacio está ocupado continuamente 24/7 (pabellón hospitalario, habitación de hotel)
- • Las ventanas nunca se abren y solo se utiliza ventilación mecánica
- • El CO2 mínimo en una ventana de 7 días nunca alcanza 400 ppm (siempre ocupado)
- • Resultado: ABC asume que el CO2 alto es la línea base → el sensor lee bajo → la ventilación se activa insuficientemente
Deshabilitación de ABC en MDT SCA-CO2.01
In the ETS parameter set, navigate to CO2 sensor parameters → Calibration → set ABC mode to "Disabled". When ABC is disabled, perform manual field calibration: place the sensor in fresh outdoor air (or a well-ventilated unoccupied space) for 30 minutes, then trigger the calibration command via the ETS diagnostic interface. Recalibrate every 2–3 years.
Integración de sensores en su cuadro KNX
Seleccionamos y precableamos sensores KNX según los requisitos de su espacio — detectores de presencia, sensores de CO2 y sensores de temperatura integrados en el diseño del cuadro con las asignaciones DPT correctas verificadas antes de la entrega.
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