Monitorowanie jakości powietrza w pomieszczeniach gwarancją zdrowszego środowiska
Ograniczenie ilości zimnego świeżego powietrza wpływającego do wymiennika ciepła przy jednoczesnym zwiększeniu ilości powietrza obiegowego jest skutecznym sposobem na obniżenie zapotrzebowania energetycznego. Działanie to może jednak prowadzić do zagęszczenia substancji zanieczyszczających powietrze w pomieszczeniach, stanowiąc tym samym ryzyko dla zdrowia przebywających w nich osób. W projekcie INTASENSE (Integrated air quality sensor for energy efficient environment control) opracowano technologię umożliwiającą monitorowanie tego ryzyka. "Naszym celem było zintegrowanie technologii mikro- i nanoodczytu z platformą detekcyjną, aby ta dokonywała pomiarów jakości powietrza wewnątrz budynku i identyfikowała substancje zanieczyszczające", wyjaśnił koordynator projektu, dr Rob Bell. "Dążyliśmy do bezprzewodowego połączenia monitora jakości powietrza z zespołem do uzdatniania powietrza w celu sprawniejszego zarządzania jego jakością i wentylacją". Zespół projektu INTASENSE poczynił postępy w realizacji swoich założeń w kilku kluczowych obszarach. Sporządzono listę podstawowych substancji zanieczyszczających powietrze w pomieszczeniach. Substancje te można pogrupować w następujące kategorie: gazy spalinowe (dwutlenek azotu (NO2), dwutlenek węgla (CO2), tlenek węgla (CO) i ozon (O3)); lotne związki organiczne (VOC) (benzen, toluen, formaldehyd i p-dichlorobenzen) oraz cząstki stałe (PM) (frakcje PM2,5 i PM10). W kontekście wykrywania gazów spalinowych i VOC zespół skupił się na opracowaniu czujników konduktometrycznych oraz na ich walidacji do celów kontrolowania jakości powietrza w pomieszczeniach. W obu tych ważnych obszarach dokonano postępów. Na początek wytypowano trzy materiały — dwutlenek cyny, tlenek niklu i tlenek cynku — odpowiednie do wykrywania każdego z gazów. Następnie wyprodukowano je na cienkiej warstwie o szerokości zaledwie kilkuset nanometrów lub w formie nanostruktur. Kolejnym krokiem było wybranie platformy dla materiału odczytującego, wykonanej z kwadratowej kości aluminiowej. Tymczasem prace w zakresie wykrywania cząstek stałych skupiły się na opracowaniu modułu detekcji nieoptycznej. Postępy dokonane w tym zakresie umożliwiły złożenie w Niemieckim Urzędzie Patentowym wniosku o objęcie innowacyjnej konstrukcji systemu ochroną patentową. Badania wciąż trwają, a perspektywa wprowadzenia systemu na rynek jest całkiem realna. W ramach projektu INTASENSE opracowano także platformę strumieniową, która napędza i kondycjonuje przepływ powietrza do czujników, jednocześnie chroniąc je i wspomagając ich pracę. Dane wyjściowe uzyskane z czujników można przesyłać bezprzewodowo do standardowego komputera i wyświetlać za pośrednictwem specjalnego interfejsu graficznego. Interfejs służy także do kontrolowania prędkości pompowania powietrza, wybierania typu czujników oraz dopasowywania ustawień do określonych potrzeb środowiska panującego w pomieszczeniu. "Stworzenie kompletnego wielofunkcyjnego systemu INTASENSE polegało na włączeniu wszystkich powyższych danych uzyskanych na podstawie działań badawczo-rozwojowych do prototypowej wersji systemu", powiedział dr Bell. Aby potwierdzić funkcjonalność systemu, prototyp poddano testom pod kątem niezawodności i wydajności. Z testów wynika, że system skutecznie wykrywa obecność gazów docelowych w określonych stężeniach, a rezultaty przesyła bezprzewodowo do odczytu. Elastyczność systemu umożliwia także jednoczesną pracę, w formie sieci, kilku platform INTASENSE znajdujących się w tym samym pomieszczeniu lub budynku. "Wyniki projektu zapewnią partnerom projektu nowe możliwości na rynku jakości powietrza i czujników", dodał dr Bell. "Istnieje także szansa na realizację dalszych badań pobocznych, przykładowo w Zjednoczonym Królestwie powstaje projekt bezprzewodowego monitorowania jakości powietrza zewnętrznego oraz komunikowania danych do systemu zarządzania ruchem w celu wyeliminowania ośrodków koncentracji zanieczyszczeń związanych z ruchem ulicznym".
Słowa kluczowe
INTASENSE, czujniki, jakość powietrza w pomieszczeniach, budynki, wydajność energetyczna, klimatyzacja, wentylacja, lotne związki organiczne, CO2, NO2
