Датчики качества воздуха CO2 и VOC для управления вентиляцией KNX
Концентрация CO2 является наиболее надежным показателем потребности в вентиляции по occupancy. При 400 ppm на улице и 1000 ppm, указывающих на ухудшенную концентрацию, диапазон между этими значениями напрямую отображается на скорость вентилятора в системе HVAC с управлением KNX. Это руководство охватывает технологии датчиков, интеграцию KNX, логику управления вентиляцией, автоматизацию окон и критический вопрос о том, когда отключать автокалибровку ABC.
CO2 и VOC — два разных измерения
Датчики CO2 и VOC измеряют принципиально разные вещи и используются для разных целей управления вентиляцией. Понимание различий необходимо перед выбором продукта или разработкой стратегии вентиляции KNX.
CO2 — углекислый газ
- Технология измерения: NDIR (недисперсионный инфракрасный) — измеряет поглощение ИК-света на длине волны, специфичной для CO2
- Что обнаруживает: метаболические выделения человека (выдыхаемый воздух) — прямо пропорционально количеству людей и уровню активности
- Точность: ±50 ppm типично, длительный срок калибровки (5–10 лет)
- Наилучшее применение: управление вентиляцией по occupancy (DCV)
- Ограничение: не обнаруживает химические загрязнители (краска, чистящие средства)
VOC — летучие органические соединения
- Технология измерения: металлооксидный полупроводник (MOS) — изменение сопротивления в присутствии окисляющих/восстанавливающих газов
- Что обнаруживает: испарения краски, чистящие средства, формальдегид, запахи приготовления пищи, клеи — события химического загрязнения воздуха
- Точность: относительный индекс (не абсолютные ppm), перекрестная чувствительность к влажности
- Наилучшее применение: обнаружение событий загрязнения воздуха в помещении — запуск приточной вентиляции
- Ограничение: ненадежно измеряет occupancy — не может использоваться для DCV
Рекомендация: для управления вентиляцией по occupancy используйте только CO2. Для комплексного решения по качеству воздуха в помещении — особенно на кухнях, в лабораториях или недавно отремонтированных помещениях — используйте комбинированный датчик CO2 + VOC, например Elsner CARMA KNX-S, который предоставляет оба измерения на отдельных групповых адресах KNX.
Эталонные уровни CO2
Следующие концентрации CO2 используются в качестве порогов в логике управления вентиляцией KNX. EN 13779 устанавливает максимум 1200 ppm выше наружной концентрации для офисных зданий (категория IDA 2). Многие проекты теперь нацелены на 800 ppm или ниже в качестве комфортного ориентира.
| Уровень CO2 | Качество воздуха | Действие вентиляции | Нормативное примечание |
|---|---|---|---|
| 400 ppm | Наружный / свежий воздух | Без действий — минимальная скорость вентилятора | Типичный наружный фон |
| 600 ppm | Отличное внутреннее | Минимальная вентиляция — 10–20% вентилятора | Превышает категорию IDA 1 (лучшая) |
| 800 ppm | Хорошо — включить вентиляцию | Активировать вентиляцию — вентилятор 30–50% | Граница IDA 1/2 |
| 1000 ppm | Допустимо — увеличить вентиляцию | Увеличить вентилятор до 60–80% | Предел IDA 2 (EN 13779 офисы) |
| 1200 ppm | Плохо — максимум для офисов | Максимальная скорость вентилятора 100% | Предел EN 13779 IDA 3 |
| 1500 ppm | Требуется действие | Открыть окна + макс. вентилятор + тревога | Превышает большинство строительных норм ЕС |
| 2000 ppm+ | Очень плохо | Эвакуироваться, если возможно + макс. вентиляция | Снижает когнитивные способности (исследования показывают снижение на 15–25%) |
Сравнение продуктов KNX
| Продукт | Диапазон CO2 | Точность CO2 | С питанием от шины | Дополнительные датчики | Выходы HVAC DPT |
|---|---|---|---|---|---|
| MDT SCA-CO2.01 | 0–5000 ppm | ±(50ppm + 3%) | Да — на DIN-рейку | Температура, влажность | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (0–100%), DPT 1.005 (тревога) |
| Elsner CARMA KNX-S | 0–5000 ppm | ±50ppm | Да — настенный монтаж | VOC, температура, влажность, освещенность, присутствие | DPT 9.001, DPT 5.001, DPT 1.001 (присутствие), DPT 9.004 (освещенность) |
| Siemens QPA2060 | 0–2000 ppm | ±(40ppm + 3%) | Да — на DIN-рейку | Температура | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (потребность в вентиляции) |
Групповые объекты KNX для CO2
| Групповой объект | DPT | Направление | Описание |
|---|---|---|---|
| Значение CO2 в ppm | DPT 9.001 | Отправка | Измеренный CO2 в частях на миллион (2-байтовое число с плавающей запятой). Используется для визуализации и в качестве входного сигнала логического блока. |
| Сигнализация CO2 | DPT 1.005 | Отправка | 1 = превышение порога CO2 (настраивается в ETS, например, 1200 ppm); 0 = ниже порога |
| Процент CO2 | DPT 5.001 | Отправка | CO2, отображенный на 0–100% настроенного диапазона — используется как аналоговый задатчик для контроллера фанкойла |
| Потребность в вентиляции | DPT 5.001 | Отправка | Расчетная потребность в вентиляции 0–100% на основе уровня CO2 — напрямую управляет выходом скорости вентилятора |
| Индекс VOC | DPT 9.001 | Отправка | Уровень VOC в виде относительного индекса или эквивалента CO2 (eCO2) — формат зависит от продукта |
| Сигнализация VOC | DPT 1.005 | Отправка | 1 = превышение порога VOC; запускает логику импульсной вентиляции |
Логика управления вентиляцией
Стандартная реализация линейно отображает CO2 в ppm на процент скорости вентилятора (DPT 5.001 = 0–100%). Датчик KNX выдает либо необработанное значение ppm (требующее логического блока для отображения), либо предварительно рассчитанное значение потребности в вентиляции DPT 5.001, которое можно напрямую подключить к групповому адресу контроллера фанкойла.
Пропорциональное отображение CO2 → скорость вентилятора
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
Внутренняя потребность в вентиляции MDT SCA-CO2.01
Датчик MDT SCA-CO2.01 может вычислять и отправлять предварительно заданное значение потребности в вентиляции (DPT 5.001, 0–100%) непосредственно с датчика без внешнего логического блока. Настройте минимальную уставку CO2, максимальную уставку CO2 и кривую выхода в параметрах ETS. Это значение затем передается на групповой адрес фанкойла — дополнительные логические модули не требуются.
Пути интеграции с системой HVAC
Потребность в вентиляции, определяемая по CO2, может быть передана на установку HVAC через несколько путей интеграции в зависимости от доступного оборудования HVAC.
KNX → шлюз Modbus → тепловой насос / AHU
CO2 ppm или потребность в вентиляции (DPT 5.001) от датчика KNX → шлюз Modbus (например, MDT SCN-MBG.02) → регистр Modbus на тепловом насосе Nibe, AHU Daikin или аналогичном. Регистр Modbus отображается на уставку вентиляции или уставку скорости вентилятора на оборудовании HVAC.
KNX → аналоговый выход балласта DALI (0-10В) → двигатель вентилятора
Шлюз KNX-DALI с аналоговыми выходными каналами может преобразовывать DPT 5.001 в управляющий сигнал 0–10В. Этот сигнал 0-10В напрямую управляет двигателем вентилятора с переменной скоростью или управляет частотным преобразователем для более крупных фанкойлов. Наиболее экономически эффективно для однозонных вентиляторов.
KNX → исполнительное устройство → моторизованная воздушная заслонка
Сигнал тревоги CO2 (DPT 1.005) или уровень CO2 запускает коммутационное исполнительное устройство KNX, подключенное к моторизованной воздушной заслонке (привод воздушной заслонки Belimo, Siemens). Простое включение/выключение или ступенчатая вентиляция — подходит для зональных систем VAV (переменного объема воздуха).
Автоматизация окон по CO2
Для помещений с естественной вентиляцией уровни CO2 могут управлять автоматическим открытием окон с помощью цепных приводов KNX. Это требует тщательного гистерезиса для предотвращения колебаний (быстрое открытие и закрытие окон, когда CO2 колеблется около порога).
Логика автоматизации окон — по 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
Всегда включайте блокировки по метеостанции (дождь, ветер, температура) в логику автоматизации окон. Запуск открытия окон по CO2 во время дождя или шторма приведет к повреждению водой или жалобам на структурный шум. Метеостанция Elsner P04 KNX предоставляет все необходимые блокировки на одном устройстве KNX.
Автоматическая калибровка ABC — когда отключать
Большинство датчиков CO2 с NDIR используют ABC (автоматическую калибровку по базовой линии). Алгоритм наблюдает минимальное показание CO2 за скользящее окно 7–14 дней и предполагает, что этот минимум представляет собой наружный свежий воздух (примерно 400–420 ppm). Базовая линия датчика периодически корректируется до этого предполагаемого минимума, компенсируя долгосрочный дрейф датчика.
Оставляйте ABC включенным, когда
- • Помещение не занято хотя бы несколько часов в неделю (офисы, школы)
- • Окна или приточная вентиляция доводят уровень в помещении до наружного в нерабочие периоды
- • Датчик находится в нормально вентилируемом жилом или коммерческом помещении
- • Желательна долгосрочная коррекция дрейфа без ручной перекалибровки
Отключайте ABC, когда
- • Помещение постоянно занято 24/7 (больничная палата, номер в отеле)
- • Окна никогда не открываются, используется только механическая вентиляция
- • Минимальный уровень CO2 за 7-дневный период никогда не достигает 400 ppm (помещение всегда занято)
- • Результат: ABC принимает высокий CO2 за базовый уровень → датчик показывает низкие значения → вентиляция срабатывает недостаточно
Отключение ABC в 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.
Интеграция датчиков в ваш KNX щит
Мы подбираем и предварительно подключаем KNX датчики в соответствии с требованиями вашего помещения — датчики присутствия, CO2 и температуры интегрируются в конструкцию щита с правильными DPT-сопоставлениями, проверенными перед поставкой.
Запросить расчёт →