Tecnologías de sensores de gas de dióxido de carbono para sistemas de ventilación con control de demanda

Tecnologías de sensores de gas de dióxido de carbono para sistemas de ventilación con control de demanda

Los sistemas de ventilación con control de demanda (DCV) desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad del aire interior y la mejora de la eficiencia energética. Normalmente, los sistemas DCV utilizan sensores de CO2 para controlar de forma continua y precisa los niveles de concentración de CO2 en el interior en tiempo real. Cuando se detecta que la concentración de CO2 en el interior supera el umbral establecido, los sistemas DCV aumentan automáticamente el volumen de ventilación para introducir aire fresco en la habitación y reducir la concentración de CO2. Cuando se detecta que la concentración interior de CO2 está dentro del rango normal, los sistemas DCV pueden detener o reducir el funcionamiento del ventilador, ahorrando así energía. Mediante la transferencia eficaz de datos precisos de la concentración de CO2 en interiores, los sensores de CO2 de los sistemas DCV pueden realizar un control inteligente de la ventilación de aire para mantener la calidad del aire interior y mejorar la eficiencia energética al máximo. Por lo tanto, es importante adoptar sensores de CO2 de alta precisión y rápida respuesta para un control preciso de la ventilación del aire interior a tiempo.

Actualmente, las tecnologías más conocidas para medir la concentración de CO2 son la tecnología NDIR (infrarrojo no dispersivo) y la tecnología PAS (espectroscopia fotoacústica).

¿Cómo funcionan los sensores de CO2 NDIR (infrarrojos no dispersivos)?

Los sensores de CO2 NDIR funcionan basándose en el principio de absorción de infrarrojos por el CO2 según la ley de Lambert-Beer: cuanto mayor sea la concentración de CO2, mayor será la absorción de energía infrarroja. La fuente de infrarrojos emite directamente la luz infrarroja y pasa a través de la cámara de gas al filtro óptico antes de llegar al detector. El filtro sólo deja pasar la longitud de onda de 4,26μm, correspondiente al pico de absorción del gas CO2. El detector mide la intensidad de la luz infrarroja y la convierte en una señal eléctrica. A medida que aumenta la concentración de CO2 en la cámara de gas, llega menos intensidad de infrarrojos al detector, lo que se traduce en una señal eléctrica más débil. La concentración de CO2 puede calcularse a partir de la señal eléctrica.

Cómo funcionan los sensores de CO2 PAS (espectroscopia fotoacústica)？

En los sensores de CO2 PAS, una fuente de luz infrarroja funciona periódicamente y emite luz. El filtro óptico sólo deja pasar la luz de longitud de onda de 4,26μm y llega a la cámara con gas CO2. Las moléculas de CO2 absorben periódicamente la luz infrarroja, lo que provoca vibraciones moleculares adicionales, dando lugar a una onda de presión dentro de la cámara. Cuanto mayor es la concentración de CO2, más luz se absorbe y, por tanto, mayor es la amplitud de esta onda acústica. Un micrófono situado en el interior de la cámara de gas mide la onda acústica y la transforma en una señal eléctrica que permite calcular la concentración de CO2.

Para comparar dos tecnologías, los sensores de CO2 PAS tienen la ventaja de la capacidad de optimizar el diseño del tamaño del producto para que sea muy pequeño, mientras que los sensores de CO2 NDIR requieren un diseño específico del camino óptico para la absorción del gas, lo que limita intrínsecamente su capacidad de alcanzar el tamaño compacto tan pequeño como los sensores de CO2 PAS.

Sin embargo, en los sistemas de Ventilación con Control de Demanda (DCV), el tamaño diseñado del producto sensor de CO2 no es un aspecto importante que se tenga en cuenta. Es mucho más importante conseguir una alta eficiencia energética en las aplicaciones DCV. En este sentido, es fundamental que los sensores de CO2 ofrezcan una alta precisión. Desde el punto de vista de la medición de alta precisión, los sensores de CO2 PAS están limitados en el principio para alcanzar el objetivo de alta precisión, porque la tecnología PAS requiere un micrófono dentro de la cámara de gas, lo que hace que los sensores de CO2 PAS sean más susceptibles a las vibraciones y cambios en la temperatura ambiente, comprometiendo potencialmente la precisión de las mediciones de CO2. Por el contrario, el sensor de CO2 basado en la tecnología NDIR es una opción más adaptable para lograr una medición altamente precisa del nivel de concentración de CO2 en interiores. Basados en el principio de la tecnología de infrarrojos no dispersivos, los sensores de CO2 NDIR pueden alcanzar un notable nivel de precisión de 30ppm+/-3%, en un amplio rango de temperaturas, lo que hace que los sensores de CO2 NDIR sean más adecuados para la aplicación de sistemas DCV.

Cubic, como fabricante líder de sensores de gas y analizadores de gas, ha dedicado 20 años al desarrollo de la tecnología óptica NDIR y ofrece soluciones de detección de CO2 completas y competitivas para diversas aplicaciones.

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