Die Umweltbedingungen haben einen großen Einfluss auf unser Wohlbefinden, unseren Komfort und unsere Produktivität. Gerade die Luftqualität spielt eine entscheidende Rolle für die Gesundheit von Menschen und die Umwelt. Feinstaub (PM2.5 und PM10) sowie flüchtige organische Verbindungen (VOCs) können Atemwegserkrankungen verursachen und zu chronischen Herz-Kreislauf Erkrankungen oder Krebs führen.
Die menschliche Atmung setzt Kohlendioxid (CO₂) frei und verbraucht gleichzeitig Sauerstoff (O₂). Unzureichende Belüftung kann zu einer schnellen Anhäufung von CO₂ in bewohnten Räumen führen, die möglicherweise ungesunde Grenzwerte (über 2000 ppm) überschreitet. Die Luftverschmutzung in Innenräumen wird durch mikroskopisch kleine Partikel verschlimmert, die aus dem Freien kommen und von Autos, Industrieanlagen oder Waldbränden stammen. Allgegenwärtig sind flüchtige organische Verbindungen (VOC), die bei verschiedenen Tätigkeiten freigesetzt werden und die zumindest teilweise potenziell gefährlich für Mensch und Umwelt sind. Eine besonders gefährliche flüchtige organische Verbindung ist Formaldehyd (HCHO), das bei hohen Konzentrationen Augenreizungen und sogar Krebs verursachen kann. Darüber hinaus schädigen Stickoxide (NOx), die vor allem bei Verbrennungsprozessen in Öfen oder Autos entstehen, bei hohen Konzentrationen die menschlichen Atemwege.
Daher ist die Überwachung und Verbesserung der Luftqualität unerlässlich. Für eine genaue Analyse der Luftqualität ist allerdings ein vielschichtiger Ansatz erforderlich. Denn die Erfassung von CO₂, Feinstaub oder VOCs unterscheidet sich aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Schadstoffe.
Multifunktionale Sensorplattform
Der SEN6x von Sensirion vereint mehrere Sensortechnologien in einem kompakten Gehäuse und kann bis zu neun Umweltparameter messen – Feinstaub (PM1, PM2.5, PM4 und PM10), Luftfeuchtigkeit (relative Feuchte, RH), Temperatur (T), VOC-Index, NOx-Index, CO₂ oder HCHO (Bild 1). Die Komponenten Feuchte und Temperatur liefern präzise Messwerte für ein gesundes und angenehmes Raumklima. Zusätzlich ermöglichen integrierte Kompensationsmechanismen den Ausgleich von Temperatur- und Feuchteschwankungen, die die Messgenauigkeit beeinflussen.
Der SCD4x im SEN6x verwendet einen Sensor auf der Basis der photoakustischen Spektroskopie und der NDIR-Technologie (nicht-dispersiver Infrarotsensor) zur Überwachung der CO2-Werte. Die VOX- und NOx-Werte werden mittels eines Metalloxid-Gassensorelements (MOX) gemessen. Für die Erfassung der Formaldehydwerte ist ein elektrochemischer Sensor im Einsatz. Die verschiedenen Elemente unterstützen somit die rechtzeitige Einleitung von Luftreinigungsmaßnahmen, wie z. B. die bedarfsgerechte Steuerung der Lüftung, um eine sichere Atemluft bei maximaler Effizienz zu gewährleisten.
Das Herzstück ist die Feinstaubkomponente SPS6x. Sie integriert alle notwendigen Bausteine zur Messung von PM1, PM2,5, PM4 und PM10. Die Messung beruht auf Lichtstreuung, d. h. wenn Partikel in der Luft den Strahl eines integrierten Lasers durchdringen, wird das Licht gestreut und von Fotodetektoren aufgefangen. Onboard-Algorithmen analysieren das gestreute Licht, um die Größenverteilung und die Massenkonzentration der Partikel zu bestimmen. Dank der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC) ist keine externe Verarbeitung erforderlich und die SPS6x liefert die vollständig verarbeiteten Werte über eine I²C-Kommunikation.
Durch die Kombination von Sensoren, Kompensationsalgorithmen und Beschleunigungsmotoren ist das Kombimodul sofort einsatzbereit. Die Entscheidung für den SEN6x spart Entwicklungszeit und -kosten, was zu einer kurzen Time-to-Market mit vereinfachten Entwicklungsprozessen führt.
Darüber hinaus entspricht das Design des SEN6x führenden IAQ-Standards wie Reset, Well Building Standard und California Title 24 Building Energy Efficiency. Dadurch kann der Sensor leicht in intelligente Gebäudeprojekte integriert werden. Der SEN6x bietet einen detaillierten Einblick in die Luftqualitätsparameter und ermöglicht so ein besseres Verständnis und eine bessere Kontrolle des Raumklimas. Damit wird das volle Potenzial der Luftqualitätsüberwachung für intelligente Gebäude ausgeschöpft.
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