Kontrola sprawności wentylacji z użyciem jednego urządzenia pomiarowego? Warunki klimatyczne w pomieszczeniach, pod tym pojęciem kryją się takie wartości jak: temperatura, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne oraz stężenia takich gazów jak: tlen, dwutlenek węgla, tlenek węgla. Te czynniki mają bezpośredni wpływ na nasze samopoczucie, co w konsekwencji odbija się na naszej efektywności działania zarówno w pracy jak i w domu. Każdy z nas chciałby przebywać w miejscach, w których czułby się komfortowo. Trudnym jest jednak określenie konkretnych wartości poszczególnych składników powietrza, by każdy czuł się w nich dobrze. Przy wilgotności 50%RH, temperaturze 20 C, ciśnieniu atmosferycznym 1012hPa, zawartości w powietrzu 20,9% CO2, 78% tlenu większość z nas czuję się optymalnie. Wpływ na złe samopoczucie mają warunki klimatyczne pomieszczeń, w których przebywamy. Źle wyregulowana wentylacja, brak odpowiedniej wymiany powietrza, liczba osób przypadająca na dany metraż. To wszystko wpływa na zmianę parametrów fizycznych powietrza. Skalę problemu określić możemy na kilka sposobów, używając do tego celu różnych urządzeń do pomiarów parametrów fizycznych powietrza: termometrów, manometrów, higrometrów, czujników CO itp. Jednak do tej pory, brakowało takich kompleksowych rozwiązań jak urządzenie wielofunkcyjne. Szeroka oferta dostępnych urządzeń pomiarowych powoduje, że zarówno precyzja pomiaru jaki i precyzja wykonania, ale także wygoda i użyteczność w badaniach, stały się elementami decydującymi przy wyborze konkretnego rozwiązania przez instalatorów, serwisantów i inżynierów. Cena, chociaż to bardzo istotny czynnik, przestaje być priorytetem na rzecz w/w elementów. Producenci, wychodząc naprzeciw potrzebom klientów, wprowadzają do urządzeń, coraz więcej rozwiązań technologicznych. Dziś na znaczeniu bardzo zyskało sobie określenie urządzenie wielofunkcyjne, które pozwoli na jednoczesny pomiar wielu parametrów. Powinno mierzyć: temperaturę, wilgotność, ciśnienie, jakość oraz prędkość i przepływ powietrza, prędkość obrotową, a także napięcie i natężenie prądu. A poszczególne wartości powinny być, określane za pomocą różnych typów sond i modułów. Uzyskujemy wówczas miernik- nazywany odtąd jednostką centralną, do której można podłączyć sondy: anemometryczne, z funkcją wykrywania kierunku przepływu powietrza, cieplno-oporowe, wilgotnościowe, tachometryczne, rurkę Pitota do określania wielkości ciśnień oraz prędkości, sondy Pt100 i termopary K,J,T do określania temperatur, a także sondy jakości powietrza, określające stężenia CO i CO2. oraz wymienne moduły pomiarowe: ciśnienia, napięcia/natężenia prądu, temperatury oraz jakości powietrza, pozwalające użytnikowi w dowolny sposób konfigurować zakresy pomiarowe urządzenia. W instalacjach wentylacyjnych przede wszystkim, wykonuję się pomiary trzech głównych parametrów: prędkość, temperatura i wilgotność ale dodatkowo mierzy się: stężenia CO i CO2 Mimo mnogości producentów, rozwiązania pomiarowe, z małymi odstępstwami, identyczne. Przyjrzyjmy się
im bliżej pomiar prędkości- błyskawiczna rotacja wiatraczka na okrągłą, 8 polową powierzchnię magnesu, powoduje, że położony obok magnesu, odczuwającego sygnał polowego przejścia, sensor efektu Halla. Czujnik zamienia sygnał na częstotliwość elektryczną, która jest proporcjonalna do prędkości powietrza. Sygnalizując chronologię, pozwala na określenie kierunku obrotu skrzydełek wiatraka (rys 1). Rys.1 Zasada działania sondy anemometrycznej pomiar prędkości- obrotowej- wiązka światłą wysyłana z diody jest odbijana przez obracające się lustro, umieszczone w górnej części sondy. Czuła cele wykrywa sygnał, który jest proporcjonalny do szybkości obrotu (rys 2). Rys.2 Zasada działania sondy tachometrycznej- kontaktowej pomiar temperatury realizowany jest przez elementy termometru rezystancyjnego, wykorzystującego zmianę oporu, który towarzyszy zmianie temperatury (sonda Pt100). Oporność elektryczna metali dla pewnych wartości rośnie liniowo wraz ze wzrostem temperatury. Właściwość ta pozwala na wykorzystanie zjawiska w termometrach. Ze względu na wysoką temperaturę topnienia i odporność na korozję, do produkcji termometrów rezystancyjnych używa się m.in. oporników platynowych, dla których wartość oporu przekłada się na wartość temperatury następująco: 0 C 100 Ω - do 100 C 138,5 Ω. Temperaturę otoczenia uzyskujemy przez pomiar oporności platynowego rezystora, omomierzem wyskalowanym w jednostkach temperatury. Jeszcze nie tak dawno temu, wiele problemów sprawiał pomiar stężenia CO czy CO2, zasadę pomiaru tych czynników pokazują rys. 2 & 3. CO mierzymy z użyciem czujnika elektrochemicznego, a CO2 z czujnikiem NDIR podczerwieni. Zastosowanie takich rozwiązań pozwoliło zminimalizować wielkość sond pomiarowych oraz zastosować wymienne moduły pomiar stężenia CO elementem pomiarowym jest tu cela, składająca się z: kontenera, 2 elektrod,
przewodu połączeniowego oraz elektrolitu. Na jednej z elektrod oksydyzacji podlega tlenek węgla do dwutlenku, a na drugiej w tym czasie, jest zużywany tlen. Wielkość powstałego napięcia między elektrodami jest proporcjonalna do stężenia CO (rys. 3) Rys. 3. Zasada pomiaru stężenia CO pomiar stężenia CO2 spójrzmy na poniższy schemat gaz absorbuje światło o określonej długości fal, pewne ilości natężenia emitowanego przez źródło podczerwieni, jest absorbowane przez gazowy wzorzec. Ilość światła odczytanego przez czujnik IR jest odwrotnie proporcjonalna do koncentracji CO2 (rys.4) Rys.4. Zasada pomiaru stężenia CO2 W kwestii zakresów i dokładności pomiarów, duże znaczenie ma typ sondy czy modułu, używanych z miernikiem. Przykładowo- moduł warunków klimatycznych (Tab. 1). Uwagę zwraca szczególnie możliwość wskazania ciśnienia atmosferycznego. Zakresy temperatury od -20 do +80 C i wilgotności względnej od 5 do 98%RH plasuję ten typ elementu pomiarowego w gronie sond ogólnego użytku. Dzięki temu moduł może być śmiało wykorzystywana do pomiarów sprawności wentylacji Tabela 1. Charakterystyka pomiarowa modułu warunków klimatycznych
Normy: PN-EN 12599 Wentylacja budynków, PN-ISO 5221 Rozprowadzanie i rozdział powietrza oraz PN-ISO 7726 Ergonomia środowiska termicznego, stanowią podstawę wymagań jakie muszę spełniać zarówno instalację oraz urządzenia, którymi tę sprawności badamy. Omawiane urządzenia wielofunkcyjne, idealnie by było, by spełniały oczekiwania w/w norm. Gdzie wykorzystywać zdolności pomiarowe takich mierników? Odpowiadając wymijająco można by powiedzieć wszędzie, ale uściślając np. do pomiaru przepływu na kratkach wentylacyjnych i anemostatach, prędkości powietrza w kanale czy przewodzie kominowym, wilgotności w pomieszczeniach mieszkalnych, różnicy ciśnień czy też stężenia CO w łazience, gdzie zainstalowano piecyk gazowy typ Junkers... Dodatkowymi funkcjami tych wszechstronnych urządzeń, jest przetwarzanie pomierzonych danych. Czyli pomiary zapisywane są do wewnętrznej pamięci miernika. Po podłączeniu miernika do komputera, które może być realizowane drogą radiową lub za pomocą interfejsu USB, zgrywamy dane do komputera, gdzie zostało zainstalowane konkretne oprogramowanie, które ułatwi sporządzenie raportu końcowego z wykonanych pomiarów. Programy takie są mniej lub bardziej zaawansowane. Niektóre, poza możliwościami zestawień danych w sposób tabelaryczny i/lub graficzny, czy też wyświetlania wartości w zależności od miejsca i czasu, mają możliwość tworzenia baz klientów, czy też planowania następnej wizyty na danym obiekcie. To ostatnia funkcja, szczególnie przydatna jest przy okresowej kontroli instalacji. Nawet same podłączenia sond do miernika, rozwiązane zostało na kilka sposobów. Tradycyjnieza pomocą złączki mini-din, czy też wtyczki typu męskiego, co pozwala na szybkie i sprawne pomiary, ale angażuje obie ręce osoby wykonującej pomiar. Nowocześnie- komunikacja radiowa. Miernik z sondami, a także z samym komputerem ma możliwość łączenia się drogą radiową. Ta zdolność jeszcze nie zyskała sobie należytej uwagi, ale przy dzisiejszym pędzie, szybko nabierze znaczenia. Skoro telefony komórkowe mają kolorowe wyświetlacze, aparaty fotograficzne czy też odtwarzacze MP3, czemu by nie pójść w tą stronę w wielofunkcyjnym urządzeniu pomiarowym. Na chwilę obecną, użytkownicy mierników, muszą zadowolić się jedynie kolorowymi wyświetlaczami. Ale pozwalającymi dostosować się do potrzeb użytkownika. Jedna z firm oferuje 3 tryby wyświetlania: standardowy- pokazujący do 3 mierzonych parametrów, barograficzy- przedstawiający wielkości wg zakresu pomiarowego oraz graficzny pokazujący zmianę wartości w czasie w układzie kartezjańskim. Dodatkowym atutem wielofunkcyjności jest system rozpoznania, automatycznie określający rodzaj podłączonej sondy czy modułu pomiarowego. Coraz bardziej istotny staje się fakt posiadania przez wszelkiego typu urządzenia pomiarowe, certyfikatów potwierdzających wskazania przyrządów. Szerokie grono producentów, oferuje zakup swoich produktów ze świadectwami sprawdzenia czyli dokumentami potwierdzającymi, że producent dokonał wszelkich starań aby dane urządzenie, spełniało zakresy i dokładności, zapisane w karcie technicznej produktu. Jest to tzw. tańsze rozwiązanie. Rozwiązaniem droższym, już nie przez każdego oferowanym, bo wymagającym od producentów albo własnego laboratorium, posiadającego akredytacje np. Polskiego Centrum Akredytacyjnego (PCA) albo umowy z jednostką posiadającą taki certyfikat. I tu, ta pożądana wielofunkcyjność, rozumiana prze mnogość sond używanych z jednym urządzeniem, wyraźnie podnosi koszty zakupu oraz eksploatacji (średnio koszt kalibracji jednej sondy 500zł/netto). Urządzenia wielofunkcyjne- niezastąpione przy kontroli parametrów fizycznych powietrza, dające użytkownikowi swobodę działania i oszczędzające jego czas, przyszłością rynku pomiarowego, nie tylko w dziedzinie systemów wentylacyjnych. Miejmy nadzieję, że dzięki tak dużej konkurencji na
rynku urządzeń pomiarowych, takie rozwiązania staną się dostępne dla każdego instalatora, serwisanta czy inżyniera kontroli ruchu. Katarzyna Gowin Dzieł Urządzeń Pomiarowych KIMO aereco wentylacja sp. z o.o. KONTAKT KIMO