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一部分 二氧化碳的特性及其傳感器的應用領域
我們的地球被一層大氣包圍著，其中氧氣占21％，78％是氮氣，1％是其它氣體。這1％氣體當中，就有只有一小部分為二氧化碳氣體，約為300ppm（百萬分之一，即0.03％），它比空氣重1.5倍；可吸收紅外波，產生溫室效應。
二氧化碳i濃度在空氣中的含量越高，對人體的影響就越大，當二氧化碳含量高出0.7％時，人體就會感到不舒服，當超過10％時，人體就會出現昏迷和死亡。達到20％，人就會在幾秒內死亡。因此在人群比較密集的地方，二氧化碳含量是一個非常重要的參數，直接關系到人體舒適度和安全。但是它又是植進行光合作用的重要元素，也可以說，沒有二氧化碳，也就沒有自然界的生機勃勃。也正因為此，在做植物實驗時，二氧化碳的是一項必要的參數。在化工行業，經過化學反應，會產許多高濃度的二氧化碳氣體，而在啤酒、可樂等飲料中，又必需添加二氧化碳；把二氧化碳和氮氣混合成“理想”的氣體，作用于生鮮食品的充氣包裝，則能使生鮮食品內部細胞的活性維持一定時間，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態。因此，由于二氧化碳氣體這些特性，使得像機場、大廈、辦公室、廠礦、溫室、實驗室、化工、食品保鮮等行業都會需要對二氧化碳值進行測量。 對于二氧化碳氣體的測量方式，以NDIR大量用的最多。由于在1990年代開始，硅微切削加工的熱電堆已在商業上進入了紅外檢測器領域，因其需求和市場容量的超常增長，價格迅速降低，而應用NDIR技術的二氧化碳傳感器使用時間長，便于保養等特性，更使得其被廣泛的用于樓宇通風控制和環境系統中。以下我們就簡單的介紹一下，二氧化碳傳感器在樓宇通風控制中的應用。使得NDIR產品迅速占領市場。而用量最多的，便是樓宇通風（環境）控制領域中。因此，我們在這里著重論述二氧化碳傳感器在樓宇通風控制領域中的應用。
第二部分 簡單介紹二氧化碳傳感器在通風控制領域的應用
根據相關標準，室內二氧化碳(CO2)的濃度和通風率之間有著密切的關系。無論是在空間內,人多或是少的情況下，此系統能有效地節約寶貴的能源和保持室內良好的空氣品質。一般上,安裝以CO2傳感器控制為基礎的通風控制系統帶來的好處顯現,設備的投資可在兩年內由所節省的能源得到回報。目前，這種通風控制系統已經被廣泛地應用在帶有先進大樓集中管理(BMS)系統的智能化樓宇群中。當沒有BMS系統時，可根據如下的系統線路圖，將本系統應用在需要實現通風控制的環境中。
第三部分 二氧化碳參數在HVAC的重要性及應用節能,
首先介紹一下HVAC，HVAC代表加熱、通風和空調，而IAQ代表室內空氣質量。為保持能量損耗低，使用幾乎封閉的加熱和空調系統。根據室內人數或由于其它活動（例如用氣體烹調），空氣質量下降，這可以通過測量CO2的水平來檢查。缺乏適當通風常常與其它污染物的聚集有關，這些污染物對建筑物居民或車輛或其它封閉區域的人可能更危險的影響。相應的通風不但對人員的舒適重要，也對加熱和空調系統的經濟運行重要。美國OSHA (職業安全和健康管理局)，對CO2列出STEL(最大短期暴露極限，15分鐘) 30，000ppm和 TWA (時間加權平均暴露極限，8小時) 5，000 ppm的標準。
OSHA在1995年對室內空氣質量規則有一些建議，如果CO2水平超過了800 ppm，則需要新鮮空氣供應。 因此，CO2在HVAC里是一個非常重要的參數。而室內CO2的濃度和通風量之間有著密切的關系。無論是在空間內,人多或是少的情況下，此系統能有效地節約寶貴的能源和保持室內良好的空氣品質。一般上,安裝以CO2控制為基礎的通風控制系統帶來的好處顯現,設備的投資可在兩年內由所節省的能源得到回報。
對于較大的樓宇自控公司，各自均已經有了一套完整的解決方案。 基本上，一個大樓自動化分為3層：在最底層是采集數據部分，中間一部分為數據處理層，而最高層是信息層。 此自控系統在結構上也是按照歐洲標準委員會CEN/TC 247工作的。按照此標準更進一步提高了對復雜的大樓實施自動化控制。
在樓宇自控中，樓宇自控中的傳感器的主要功能就是為了使整個大樓更安全、節能、舒適。而二氧化碳傳感器和其它傳感器一樣，都屬于最底層。它們把自己所測到的值通過數字或模擬信號，傳送給數據采集器。之后再通過數據采集器傳給中央處理器。中央處理器再通過控制器來控制各設備的動作。通過中央處理器，二氧化碳傳感器的主要功能就是調節大樓里的新風量，以保持室內空氣清新。節約空調和通風機的能量消耗。
第四部分 總結二氧化碳傳感器的在樓宇自中的優點
對于大多數的居住者或使用者，智能化大樓所能提供便利設施，人們都是感到高興的。 但是對于投資者：我們能節省多少？有多少錢？投資多久可以見效益？而計算出來的結果，則是仁者見仁，智者見智。但對于一座大樓自動化系統，僅使用二氧化碳傳感器所能體現出的優勢，主要表現在以下三點：
1.改善居住環境，使人的感到更為舒適。 即使不知道二氧化碳傳感器的作用，人們還是喜歡住在更為舒服的地方，希望美好的環境來帶來更舒適的商務空間。一種好的室內的空氣氛圍可以帶來更大的效率。良好的通風更容易有害氣體的散發，消除能導致急性病等不健康因素的危險，如氣喘病，石棉，癌癥，等等的發生。
2.降低能源消耗。像通過在每個點上控制溫濕度，實際需求的來照明一樣，通過二氧化碳含量來控制新風的換送，使環境保持最佳舒適度時，而運行費用被減到最小。這樣也就使得全球環境能源的消耗與增加的全球溫室效應(圖六)隨之放慢速度，一起降低。而且，根據1997《京都議定書》，國家現在正在努力的減少溫室效應，提倡綠色節能型住宅！
3.更低的維修費用。在智能樓宇的管理中，通過監控整個系統組件，大樓管理者可以以更加有效率的方式設計并且執行維修，而實際的維修情況主要基于維修的實際需要而不是一張預先決定的時間表。在任何情況出毛病之前，性能退化和其他可能的損壞的跡象的分析，可以提供必要措施采取預防。這樣便可以用正常的工作時間維修，替換昂貴的緊急事件修理帶來的額外損害！
隨著人們生活水平的日益提高，二氧化碳傳感器成本的再一步下降，及綠色節能概念的深入，二氧化碳傳感器在樓宇及家庭綠色環保使用中會更方泛，更能體現出來的優勢。它帶給人們的將是更美好，更環保，更節能的綠色生活！
在此情況下，感測元件是一個閉合的小室，它容納了一個微音器和要檢測的氣體，射入小室的IR光(CO2的吸收的中心紅外波長為4.00±0.080um)由于吸收過程加熱了氣體。此加熱伴隨著可被微音器感測的壓力上升。特殊氣體注入外殼，保證了只有那些對應于該氣體特性吸收線的IR波長才能產生信號。這樣，由于在IR源和光聲傳感器之間的相同吸收過程，任何信號損失將導致感測室內信號的變化。這一類的傳感器基于真實的材料比較而不需要任何IR選擇（色散）元件，因此選擇了NDIR方法這個名稱。
BACnet是樓宇自控網絡協議，它是樓宇自控領域的標準，制定這個標準的目的是為了使不同的生產商提供的控制設備能夠相互操作，也是業主不再儀賴特定的私有技術。于1987年開始研發，1995年首次發布。由美國暖通空調和制冷工程師協會（ASHREA）制定。 |
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