Covid-19 是一种具有高度传染性的疾病,为了减轻病毒的传播(特别是在室内),通常的做法是确保该空间通风良好,并保持新鲜空气但是新鲜空气到底是什么?新鲜空气通常定义为自然环境中凉爽,无污染的空气。但是由于尚无关于新鲜空气的公认参数定义,您如何确定室内空气是否真的新鲜?


尽管世界卫生组织(WHO)尚未正式确认 COVID-19 是通过空中传播而传播的,但这可能只是时间问题,因为其他类似病毒(如诺如病毒和流感)被认为以这种方式传播。在 COVID-19 的情况下,据信通气在通过稀释和去除感染的颗粒和液滴来减少传播中起着重要的作用。


通风是在去除陈旧空气的同时有意将新鲜空气引入空间。这样做是为了保持该空间中的空气质量。根据美国供热,制冷和空调工程师协会(ASGRAE)的规定,可接受的室内空气质量是指没有已知浓度的有害污染物的地方。但是,由有害浓度构成有害污染物的是由各个国家来定义,例如《加利福尼亚第 14 标题》法规,其中规定了建筑物中的最大允许 CO2 含量。


在英国,有针对建筑设计和服务的制造商,建筑师和工程师的指导原则,例如《 2010 年建筑法规》,以帮助减少不良空气质量并确保有足够的新鲜空气流通。《 1974 年工作场所健康与安全法》是涵盖职业健康与安全的主要立法。它指出,雇主有责任确保有一个安全和健康的工作环境。新的和
修订的工作场所暴露极限(WEL)在 2020 年 1 月由美国健康与安全执行局(EH40 / 2005)主持下生效,其中包含《有害物质控制》要求的特定气体的最大暴露极限和职业暴露标准的最新列表。符合卫生(COSHH)法规。

但是,目前没有关于什么构成“优质”室内空气的规定。尽管有人呼吁政府将测量和监测室内空气质量作为商业建筑和学校特别是城市地区的法律要求,但尚未出台立法。


建立的室内空气基准测试是评估二氧化碳水平。忽略颗粒物,VOC 和其他污染物,通常可以理解,室内 CO2 含量可以很好地替代密集空间中污染物的稀释量,因此可以用作新鲜空气的良好指标。


那么,二氧化碳水平如何等于新鲜空气呢?建筑物中的二氧化碳量通常与将多少新鲜空气引入建筑物有关。通常,与室外相比,建筑物中二氧化碳的浓度越高,新鲜空气交换的量就越少。通常认为室外二氧化碳的背景水平在百万分之 350-450(ppm)的范围内。CO2 是人类正常活动的副产品,在呼出的空气中通过肺部从体内排出。除非室内空间通风良好,否则 CO2 会随着时间自然堆积。管理良好的室内空间的 CO2 水平通常为 350- 1,000ppm。超过 1,000ppm,大多数人将开始抱怨闷气或空气质量差。室内二氧化碳含量高也与头痛有关, 


CO2 传感器以及温度和湿度感应通常用作自动通风控制系统的一部分。但是,如果建筑物或学校没有如此复杂的环境控制设置怎么办?


充足的自然通风被认为是防止 Sars-CoV-2 病毒在室内传播的最佳方法。需要供应的新鲜空气量只是一个推测,但良好的实践是确保通风能够将 CO2 含量控制在 1000 ppm 以下或更低。假设监测 CO2 水平可以很好地替代新鲜空气,则可以使用 CO2 传感器来检查建筑物中是否有足够的通风,如果没有,则触发响应。最简单的说,这就像设置 CO2 警报级别以提示在房间中打开窗户一样简单。 

大多数高性能环境水平 CO2 传感器使用一种称为非分散红外(NDIR)的测量方法,其中的 CO2 水平是根据比尔 - 朗伯定律确定的。比尔·兰伯特定律指出,光在介质中传播时的强度损失与强度和光程长度成正比。CO2 分子吸收波长约为 4.25 微米的红外辐射。


通常需要将 CO2 监测系统安装在市电受限或安装成本高的地方。非常需要能够使用电池或使用采集技术产生的能量为 CO2 传感器提供长时间供电的功能。为了降低维护成本,用户希望 CO2 传感器能够自动运行很多年而无需用户干预。


常规的 CO2 传感器使用白炽灯光源。但是,这些中红外光源在漫长的预热阶段和操作过程中会消耗大量功率,这使其特别缺乏回顾性安装的吸引力,因为回顾性安装通常缺少易于使用的电源。 


所有 GSS 传感器均使用内部设计的超高效 LED 光源。LED 将电能转换为光的效率比传统光源高得多,并且它们不需要白炽灯光源所需要的长时间预热时间。光源激活的时间长度是传感器消耗多少功率的主要因素。在对功率敏感的应用中,通常会对 GSS CO2 传感器进行脉冲开关,以将总功耗降至最低。


根据安装要求,CO2 监控器的范围可以从墙上的带有可编程警报的简单显示到具有无线接口的复杂系统,这些无线接口可以将数据发送到云端。 
 

图 1:无线 CO2 传感器


最新的 GSS 传感器(例如 CozIR®-Blink)设计为在电池供电的单元中运行,因此可以轻松安装和部署。它们设计为可循环上电,在读取完二氧化碳后,整个设备都将断电。典型的安装程序可能已预先编程为每几分钟读取一次。根据所需的 CO2 测量精度,如果将传感器配置为每分钟读取一次,则 CozIR®-Blink 消耗的功率可以低至每个读数 26uW。尽管显然取决于传感器中还包含其他电子设备,但使用 CozIR®-Blink 的 CO2 监测器通常设计为一次充电可使用两年或更长时间。

 

图 2:CozIR®-BlinkCO2 传感器
 

还可以对所有 GSS 传感器进行预编程,以运行自动后台“参考设置”程序,其中随时间监测 CO2 水平。参考值是传感器在较长的一段时间(例如一周)内所暴露的最低浓度,通常被视为新鲜空气的最低环境水平。该方案允许用户设置相对于新鲜空气参考值的警报阈值,该阈值考虑了室外环境 CO2 水平的变化。传感器可编程警报器可轻松用于驱动“交通信号灯警报”,指示该打开窗口了


诸如 CozIR®-Blink 之类的超低功耗传感器在各种办公室,工作场所和学校中开辟了新的安装可能性。正确使用此类型的 CO2 传感器可以用作一种简单且经济高效的工具,以帮助避免在室内感染病毒。