Wentylacja sterowana zapotrzebowaniem z czujnikami CO2 KNX: jakość powietrza i oszczędność energii

Dlaczego DCV: argumenty za sterowaniem wentylacją na podstawie CO2

Tradycyjne systemy wentylacyjne są projektowane na maksymalne obłożenie projektowe i działają ze stałą prędkością niezależnie od rzeczywistego obłożenia. Sala konferencyjna zaprojektowana na 20 osób ma ten sam przepływ wentylacji o 6:30 przy zerowej liczbie osób, co przy szczytowym obłożeniu o 10:00. Moc wentylatora skaluje się z sześcianem prędkości powietrza – zmniejszenie przepływu o połowę redukuje moc wentylatora do 12,5% maksymalnej. Nawet niewielkie redukcje przepływu przynoszą duże oszczędności energii.

CO2 jest podstawowym wskaźnikiem obecności ludzi. Powietrze zewnętrzne ma około 400–420 ppm CO2. Każda osoba generuje około 20 l/min CO2 w spoczynku (praca biurowa). Wraz ze wzrostem obłożenia CO2 wzrasta powyżej tła zewnętrznego. Utrzymanie CO2 poniżej 1000 ppm powyżej poziomu zewnętrznego zapewnia odpowiednią ilość świeżego powietrza na osobę zgodnie z EN 13779. Czujniki CO2 KNX zapewniają ciągły pomiar ppm, który bezpośrednio steruje modulacją wentylacji.

Czujniki CO2 KNX: porównanie produktów

Dostępnych jest kilka natywnych czujników CO2 KNX do montażu podtynkowego, na szynie DIN oraz w szafie sterowniczej. Wszystkie przesyłają stężenie CO2 jako DPT 9.008 (ppm) przez KNX TP. Różnią się metodą kalibracji, zakresem pomiarowym i dodatkowymi parametrami.

Logika DCV: sterowanie wentylacją z czterema progami

Logika DCV odwzorowuje stężenie CO2 na przepływ wentylacji, używając czterech progów zgodnych z kategoriami jakości powietrza wewnętrznego EN 13779. Histereza między progami (niższy punkt wyłączenia niż punkt włączenia) zapobiega szybkim oscylacjom prędkości wentylatora, gdy CO2 oscyluje w pobliżu progu.

Input: KNX CO2 sensor GA, DPT 9.008 (ppm)
Output: ventilation speed command GA, DPT 5.001 (0-100%)

Threshold table (with 50 ppm hysteresis):
  CO2 < 700 ppm (empty/outdoor level):
    → Ventilation: 20% speed (minimum, code-minimum airflow)

  CO2 700-1000 ppm (low occupancy):
    → Ventilation: 50% speed (moderate flow)
    → Switch down at 650 ppm (hysteresis to 20% level)

  CO2 1000-1400 ppm (medium-high occupancy):
    → Ventilation: 80% speed
    → Switch down at 950 ppm

  CO2 > 1400 ppm (overcrowded / alarm):
    → Ventilation: 100% speed (maximum boost)
    → KNX alarm telegram GA = ON → building management alert
    → Switch down at 1350 ppm

ETS6 logic block (MDT SCN-LCRM.01):
  Comparator 1: input A (ppm) < 700 → output = 20
  Comparator 2: input A >= 700 AND < 1000 → output = 50
  Comparator 3: input A >= 1000 AND < 1400 → output = 80
  Comparator 4: input A >= 1400 → output = 100
  Output written to GA (DPT 5.001) → Systemair SAVE or TROX TVZ

Kategorie CO2 według EN 13779 i cele zgodności

EN 13779:2007 (Wentylacja budynków niemieszkalnych) definiuje kategorie jakości powietrza wewnętrznego IDA 1 do IDA 4 na podstawie stężenia CO2 powyżej poziomu odniesienia na zewnątrz (zwykle 400 ppm). System DCV powinien docelowo zapewniać co najmniej IDA 2 w godzinach użytkowania – odpowiada to utrzymaniu CO2 poniżej 800-1000 ppm powyżej poziomu zewnętrznego, czyli około 1200-1400 ppm bezwzględnie w większości europejskich klimatów.

Sekwencja nocnego przepłukiwania i porannego kondycjonowania

W godzinach nieobecności CO2 stopniowo spada do poziomu zewnętrznego, a logika DCV zmniejsza wentylację do minimum (20% prędkości). Jednak LZO (lotne związki organiczne) z środków czyszczących, odgazowania mebli i materiałów budowlanych gromadzą się w nocy nawet bez obecności ludzi. Sekwencja nocnego przepłukiwania uruchamia wentylację na 100% na 30 minut przed planowanym rozpoczęciem użytkowania, usuwając nocne nagromadzenie LZO i CO2 przed przybyciem osób.

KNX time switch (MDT SCN-LCRM.01 weekly timer):

Night minimum (23:00 → occupancy start - 30 min):
  Write ventilation speed GA = 20 (20% minimum)
  DCV CO2 logic disabled — override by time switch
  Exception: if CO2 rises above 1000 ppm (unexpected night use)
    → DCV logic resumes and overrides night minimum

Night purge (06:00, 30 min before 06:30 occupancy start):
  Write ventilation speed GA = 100 (100% boost)
  Duration: 30 minutes (timer resets at 06:30)
  At 06:30: release override → DCV CO2 logic resumes control

Occupancy period (06:30-22:00):
  DCV logic active: CO2 thresholds control fan speed
  KNX presence detector (MDT PIR) reinforces DCV:
    No presence detected for 30 min → force minimum ventilation
    regardless of CO2 (room may have CO2 from previous occupants)

Weekend / holiday mode:
  KNX calendar block → extend night minimum to full day
  Night purge still runs at 06:00 Saturday/Sunday (HVAC system keep-alive)

Zgodność z BREEAM Hea 02 i zwrot energetyczny

Kryterium BREEAM New Construction Hea 02 (Jakość powietrza wewnętrznego) przyznaje punkty za monitorowanie CO2 z automatyczną reakcją wentylacji i wyświetlaczem CO2 widocznym dla użytkowników. System KNX DCV z czujnikami CO2 Elsner, sterowaniem logicznym ETS6 i panelem dotykowym KNX (Gira X1 lub MDT Glastaster II) wyświetlającym bieżące stężenie CO2 spełnia kryteria monitorowania i automatycznej reakcji. Rejestracja danych (ARISTO BewO) dostarcza dowodów wydajności wymaganych podczas oceny BREEAM.

Zwrot energetyczny dla DCV wynosi zazwyczaj 1-2 lata w salach konferencyjnych i przestrzeniach spotkań. Sala konferencyjna z maksymalną projektową wentylacją 500 m³/h pracująca przy średnim rzeczywistym obłożeniu 40% oszczędza około 60% maksymalnej energii wentylatora. Przy 0,15 EUR/kWh i silniku wentylatora 1,5 kW daje to około 900 kWh/rok oszczędności, czyli 135 EUR/rok na pomieszczenie. Koszt czujnika CO2 (Elsner KNX CO2-T-UP) wynosi około 180 EUR — zwrot w 16 miesięcy. W skali 20 sal konferencyjnych system zwraca się w ciągu 12 miesięcy, nie licząc efektywności instalacji.