Sensoren für Temperatur, Feuchte, CO2 & Luftqualität Innenraumklima messen (und regeln) Dipl. Ing. Frank Neudecker Thermokon Sensortechnik GmbH

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1 Sensoren für Temperatur, Feuchte, CO2 & Luftqualität Innenraumklima messen (und regeln) Dipl. Ing. Frank Neudecker Thermokon Sensortechnik GmbH

2 Empfinden Nach DIN EN ist für den Menschen thermische Behaglichkeit gegeben, wenn er mit Temperatur, Feuchte und Luftbewegung in seiner Umgebung zufrieden ist und weder wärmere noch kältere, weder trockenere noch feuchtere Raumluft wünscht. Dabei ist es weitgehend unerheblich, ob sich Personen in einem klimatisierten Raum oder in einem fensterbelüfteten Raum befinden. Das Empfinden ist in beiden Fällen vergleichbar.

3 Empfinden : Genetische Unterschiede Männern und Frauen empfinden Temperatur unterschiedlich Testosteron beschert Männern eine größere Muskelmasse, die ständig Wärme erzeugen. Das gibt Männern einen größeren Wärmevorrat. Die dickere Haut der Männer verringert die Verluste durch Wärmeabstrahlung. Frauen sind also in puncto Temperaturempfinden im wahrsten Sinne des Wortes dünnhäutiger. Frauen reagieren besonders empfindlich auf Feuchtigkeit und Wind. Dadurch ist es Frauen bei hoher Luftfeuchtigkeit und Zugluft bis zu 5 C kälter als Männern. Quelle:

4 Einfluss der Temperatur auf die Leistungsfähigkeit Aus mehreren Studien gemittelt: (siehe SEPPÄNEN, FISK (2004): Control of Temperature for Health and Productivity in Offices Leistungsabfall über 25 C: 2 % je K unter 21 C: 4 % je K

5 Wärmeverluste reduzieren. Quelle: Interpane - Superwarmglas iplus 3C E Quelle:

6 Luftdicht verpackt.. Quelle: Welt vom , Harald Czycholl So bekommen Sie trotz Dämmungswahn noch Luft

7 Nicht nur die Wärme bleibt drin. Quelle: Berliner Zeitung, vom , Wenn s dem Nachbarn stinkt Quelle: 3.bp.blogspot.com Quelle: a.html Quelle:

8 Feuchtigkeit muss raus. In Ruhe gibt jeder Mensch pro Tag etwa 1l Wasser ab. Bei Aktivität auch (deutlich) mehr. Quelle:

9 Folgen dichter / isolierter Gebäudehülle vermehrter Einsatz von Lüftungsanlagen Kontrolle von Feuchte & Luftqualität im Innenraum erforderlich CO2 bei den in Innenräumen üblicherweise auftretenden Konzentrationen kein unmittelbares Gesundheitsrisiko Von Personen abgesonderte Geruchsstoffe, sind oft mengenmässig an CO2-Konzentration gekoppelt CO2-Konzentration als Indikator für die Luftqualität im Raum

10 Kohlendioxid (CO2) CO2 ist ein unsichtbares, geruchloses Gas. in der natürlichen Umgebungsluft mit ca. 400 ppm vorhanden. Beim Atmen nimmt der Mensch Umgebungsluft und damit Sauerstoff (O2) auf. Im Körper wird ein Teil des Sauerstoffs in CO2 umgewandelt und mit der Atmung ausgeschieden (ca 4000 ppm) Im Mittel gibt jeder Mensch pro Stunde 18l reines CO2 ab.

11 Physiologische Wirkung von CO2 In erhöhter Konzentration Beeinträchtigung von (geistiger) Leistungsfähigkeit und Konzentration sowie Müdigkeit bis hin zu Kopfschmerzen möglich. Gesetzlich definierte MAK-Grenze (Maximale Arbeitsplatzkonzentration) liegt bei 0,5 Vol.-% (5000ppm). Dies ist der höchste Konzentrationswert, dem ein Arbeiter über 8 Stunden ausgesetzt sein darf.

12 Schlechte Luft & Unzufriedenheit Ca. 10% aller Anwesenden sind schon bei einer CO2- Konzentration von 300 ppm über der Außenluft mit der Luftqualität unzufrieden. 30 % Unzufriedene treten bei ppm über der Außenluftkonzentration auf. Unzufriedene in Abhängigkeit der CO2-Konzentration (CEC 1992) K. Fitzner, U. Finke: Lüftungsregeln für freie Lüftung

13 CO2 und Zuluft Ohne aktive Lüftung nur Infiltration. Fensterbelüftete Räume, bspw Schulen erreichen im Winter nicht selten CO2- Konzentrationen von ppm (MAK) und mehr Maschinell belüftete Büroräume halten i.d.r. den Richtwert für die CO2- Konzentration ein.

14 CO2 Sensor - Messprinzip Sensor: NDIR (Non Dispersive Infrared) Result = Value in ppm (Parts per Million)

15 Auto-Kalibrierung AutomaticBackgroundCalibration-Logik Abgleich an ext. Referenz Aussenluftkonzentration =400ppm MUSS: Referenzwert 1x täglich Nicht nutzbar bei 24/7 (bspw. Krankenhaus, Casino, Tierhaltung, Gewächshaus Nicht geeignet für bedarfsgeregelte Lüftungsanlagen Dual Beam, Dual Channel Abgleich an interner Referenz 2 IR Strahler oder Strahlteiler Geeignet für alle Anwendungen Messungenauigkeit etwas grösser als mit ABC -Logik

16 CO2 & VOC im Besprechungszimmer Quelle: a.html

17 VOC - Wirkung auf Wohlbefinden weites Spektrum niedrige Konzentration: sensorische Wahrnehmungen (Gerüche, Reizerscheinung) hohe Konzentrationen: toxische Effekte möglich Bestimmte VOC (z. B. Benzol) sind krebserregend. Gemische von VOC können unspezifische Effekte auslösen. Besonders: Reizungen an den Schleimhäuten der Augen, Nase und Atemwege. Daneben: Kopfschmerzen, Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Übelkeit, erhöhte Körpertemperatur und andere unspezifische Symptome

18 Woher kommen VOC? Ausgasungen aus Bodenbelägen Ausgasungen aus Möbeln (Formaldehyd) Kantine, Küche Reinigungs- / Putzmittel Kollegen (Parfum) Klimaanlagen (kontaminierte Filter) Laserdrucker, Photokopierer (heisse) Elektronik

19 Laserdrucker als VOC-Quelle Ultrafeine (Toner-) Partikel, sog. Nanopartikel Nanopartikel gehen direkt über die Lunge ins Blut Nanopartikel werden als winzige VOC-Flüssigkeitströpfchen freigesetzt, die im Drucker beim Aufschmelzen des Toners auf das Papier verdampfen und in der kühleren Luft außerhalb des Druckers wieder kondensieren. In Versuchen enthalten nur 1-2 % der freigesetzten ultrafeinen Partikel Stoffe, die aus dem Toner stammen könnten. Der größte Teil dieser VOC stammt nicht aus dem Toner, sondern aus dem Papier und möglicherweise auch aus Schmierstoffen des Druckwerks.

20 VOC Sensor Beheizter katalytischer Sensor beschichtet mit speziellen Metalloxyden typische Betriebstemperatur C VOC Molekül tauscht mit dem Metalloxyd auf der Oberfläche Sauerstoffatom(e) gegen Elektronen und wird dabei oxydiert (verbrannt) Metalloxyd wird durch Elektronenaufnahme zu Metall reduziert -> Leitfähigkeit nimmt zu. Die erhöhte Leitfähigkeit wird gemessen. Der Luftsauerstoff oxidiert das heiße Metall wieder und der Prozess beginnt von vorne. Nebeneffekt: Sensor zerstört VOCs

21 Bedarfsgeregelte Lüftungsanlagen Ausgelegt für max. Raum/Gebäudebelegung Frischluftbedarf = f(anzahl der Personen im Raum) Frischluftbedarf = f(aktivität der Personen im Raum) Ebenso Bedarf an Frischluft bzw Fortluft zur Feuchtigkeitsabfuhr

22 Einsparpotenzial durch GLT (EN15232) 3:1 Quelle: Prof. Dr. Michael Krödel, Whitepaper: Anforderungen an Gebäudeautomation aufgrund der EnEV 2014 und Konsequenzen für Sensoren und Aktoren

23 Energie-Monitoring - EN50001

24 Reicht Ihnen das? Reicht die zeitliche Auflösung der BMS Daten? Sind die BMS Sensoren nicht optimal plaziert? Reicht der Lastgang aus oder wäre es nicht auch hilfreich zu wissen, warum Heizung / Kühlung, etc zusätzliche Energie brauchen? Wollten Sie schon immer Nutzerbeschwerden messtechnisch nachgehen?

25 ClimaView Monitoring mit energieautarken Funksensoren frei plazierbar batterielos kabellos wartungsfrei unabhängig preiswerter Standardsensoren IP basiert mobil

26 Sensordaten» Keine Auswertung» Keine Berichte» CSV-Datenexport» Nur ein System für die verschiedensten Messwerte und Zählerstände» Unbegrenzte Anzahl an Sensoren» Optimale Prozess- und Datensicherheit» Erfordert lediglich geringe Eingriffe in bestehende Anlagen und Gebäude» Wartungsfreie, preiswerte Standard EasySens -Sensoren» Funksensoren nach intl. Standard IEC » Unterstützung eines systematischen Energiemanagements nach DIN EN ISO 50001, des Monitorings der Luftqualität nach DIN EN und ISO 7730 (thermische Behaglichkeit)» Unabhängig von der GLT

27 Warum kabellos & batterielos? Schwer erreichbare Sensorpositionen Kostengünstiger als kabelgebunden Schnelle Installation / Integration Ideal für Nachrüstung und Denkmalschutz Optimale Sensorpositionierung: Messen wo es am Besten ist und nicht wo das Kabel endet. Unerreichte Flexibilität bei Änderungen der Raumaufteilung Wartungsfrei Kein problematischer, toxischer Abfall

28 3 Energieerzeuger kinetic Dynamo-Prinzip solar Solarer Taschenrechner thermisch Temperaturddifferenz

29 EnOcean = Standard Funk Kommunikation mit Energy Harvesting Untere Lagen des OSI Modells definiert in ISO/IEC Obere Schichten definiert in EnOcean Equipment Profiles (EEP) der EnOcean Alliance (intellectual property of the EnOcean Alliance)

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