Senzory v inteligentních budovách

Transkript

1 Senzory v inteligentních budovách Pavel Ripka Katedra měření ČVUT FEL v Praze ripka@fel.cvut.cz Evropský sociální fond. Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 Aplikace senzorů v budovách HVAC Měření spotřeby médií a energie Zabezpečovací systémy Požární bezpečnost Výtahy a výškové budovy Další bezpečnostní systémy (povodeň, zbraně..) Osvětlovací systémy Energie pro bezdrátové senzory

3 Senzory pro HVAC Teplota Proudění Tepelný komfort Kvalita vzduchu: vlhkost, chemické složení Meteo: Sluneční svit Srážky Teplota, směr a síla větru

4 Tepelný komfort ISO 7730 Vlhkost, teplota, radiační teplota, proudění vzduchu

5 Senzory vlhkosti a chem. složení vzduchu Sorpční vodivostní a kapacitní Psychrometry Infračervené (spektrometry) Rosný bod Pellistory Elektrochemické senzory plynů

6 Polovodičové senzory plynů Řez senzorem a vyhodnocení

7 Sorpční senzory vlhkosti Odporový senzor vlhkosti Odpor stěny pórů Svodový odpor Impedance od dna pórů k Al elektrodě Zákl. kapacita

8 Sorpční senzory vlhkosti Kapacitní senzor vlhkosti Senzor je tvořen kondenzátorem, jehož dielektrikum je z hydroskopického materiálu. Kapacita senzoru je funkcí relativní vlhkosti.

9 Elektrochemické senzory plynů Plyn Rozsah (ppm, typ.) H /4% H 2 S CO 0 300/1000 HF 0 10 NH 3 (Ammonia) 0 100/1000 Phosgene COCl 2 detection limit 0.02 ppm Životnost jen 2 3 roky

10 Infračervené (IR) analyzátory plynu a vlhkoměry plyn spektrální čára (μm) CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H CO CO 4.7 Freon 8.35 NH Často se používá pro CO 2, freon, čpavek (špatně se detekuje elektrochemickými senzory)

11 Infračervené (IR) analyzátory plynu Úzkopásmový IR analyzátor fy Dräger 1 pulzní IR zdroj 2,5 transparentní okno 3 měřicí kyveta 4 zrcadlo 6 polopropustný dělič záření 7,9 interferenční filtry 8,10 pyroelektrické detektory moderní verze disperzního analyzátoru

12 Psychrometr Psychrometrický senzor

13 Zrcadlové senzory teploty rosného bodu Zrcadlo (Au) je chlazeno Peltierovým článkem, a to tak, aby byla udržována konstantní teplota orosení. Znečištování zrcadla

14 6" Circular Chart Temperature, Humidity, Dewpoint Recorder Relative humidity range: 0 100% Relative humidity accuracy: ±3% Dewpoint range: 0 to 50 C Dewpoint accuracy: ±1 C Omega

15 Nejpřesnější vlhkoměr: TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) výhody: jen jeden paprsek jeden zdroj jeden detektor > > bez kalibrace rozlišen ení ppb Beerův zákon: I 0 /I= k l N I, (I 0 ).. intenzita na (mimo) frekvenci absorbční čáry vody, k.. konstanta, l.. dráha paprsku, N..počet molekul vody f.com/

16 Paramagnetické senzory kyslíku princip: magnetomechanický termomagnetický Kyslík je vtahován do komůrky, tam se ohřeje nad T c a proudí zpět Proudění se detekuje (např. víry) Diamagnetický vzorek (např. ampule s dusíkem) je vysouván z paramagn. prostředí

17

18 Meteosenzory, senzory světla Sluneční senzor (pyranometr) Senzor destě

19 Měření spotřeby Elektrická energie Voda Plyn Teplo Centralizace dat v elektroměru Přenos dat po rozvodné síti Přesné měření spotřeby energie = špehování?

20 Špehování přesným elektroměrem a vodoměrem Zdroj: Seluxit

21 Kvalita vody v bazenu ph Teplota Obsah chloru

22 Zabezpečovací systémy PIR detektory Akustické detektory rozbití skla Mikrovlnné senzory Kapacitní, triboelektrické Tlakové spínače Okenní a dveřní kontakty Inteligentní kamery Optické závory Značky na chráněných objektech (antitheft)

23 Požární detektory Teplota Kouř IR a UV detektory plamene Ionizační detektor kouře detekuje i částice pod 0,2 µm optický detektor kouře

24 Senzory ve výtazích a výškových budovách Vibrace, seismograf Inklinoměry Rychlost Poloha Zrychlení Hmotnost Optická závora Senzory zatížení výtahu

25 Inklinoměry Bublinový inklinoměr Principy: Olovnice 1 Bublinový 0,05 akcelerometr 0,2 Rychlost odezvy Přesnost Cena

26 Další bezpečnostní senzory Povodeň Únik kapalin Únik plynů Radioaktivita Detekce zbraní a výbušnin

27 Termokatalytické senzory Pellistor Uspořádání (a) a kompletní můstkové uspořádání(b) Měření koncentrace hořlavých a výbušných plynů

28 Energy harvesting energie pro bezdrátové senzory Termoelektrický jev (teplotní diference) Piezoelektrický jev (tlačítka) Solární články Elektromagnetický přenos Kinetická energie proudícího media: Proud tekutiny v potrubí (voda, plyn, klimatizace) Vítr (meteostanice)

29 Závěr Senzory jsou základem inteligence (nejen) budov