Senzory v inteligentních budovách
Pavel RipkaKatedra měření ČVUT FEL v Praze
[email protected]://measure.feld.cvut.cz/
Evropský sociální fond.Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
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
Senzory pro HVAC
• Teplota
• Proudění
• Tepelný komfort
• Kvalita vzduchu: vlhkost, chemické složení
• Meteo:– Sluneční svit
– Srážky
– Teplota, směr a síla větru
Tepelný komfort
• ISO 7730
Vlhkost, teplota, radiační teplota, prouděnívzduchu
Senzory vlhkosti a chem. složení vzduchu
• Sorpční ‐ vodivostní a kapacitní
• Psychrometry
• Infračervené (spektrometry)
• Rosný bod
• Pellistory
• Elektrochemické senzory plynů
Polovodičové senzory plynů
Řez senzorem a vyhodnocení
Sorpční senzory vlhkosti
Odporový senzor vlhkosti
Impedance od dna pórůk Al elektrodě
Zákl.kapacita
Odporstěny pórů
Svodovýodpor
Sorpční senzory vlhkosti
Kapacitní senzor vlhkosti
Senzor je tvořen kondenzátorem, jehoždielektrikum je z hydroskopického materiálu.Kapacita senzoru je funkcírelativní vlhkosti.
Elektrochemické senzory plynů
Životnost jen 2‐3 roky
Plyn Rozsah (ppm, typ.)H2 0 – 2000/4%H2S 0 - 100CO 0 – 300/1000HF 0 – 10NH3 (Ammonia) 0 – 100/1000Phosgene COCl2 detection limit 0.02 ppm
Infračervené (IR) analyzátory plynu a vlhkoměry
Často se používá pro CO2, freon, čpavek(špatně se detekuje elektrochemickými senzory)
plyn spektrální čára (μm)CH4, C2H6, C3H8, C4H10 3.4CO2 4.25CO 4.7Freon 8.35NH3 10.45
Infračervené (IR) analyzátory plynu
Úzkopásmový IR analyzátorfy Dräger
1…pulzní IR zdroj2,5…transparentní okno3…měřicí kyveta4…zrcadlo6…polopropustný dělič
záření7,9…interferenční filtry8,10…pyroelektrické
detektory
moderní verzedisperzního analyzátoru
Psychrometr
Psychrometrický senzor
Zrcadlové senzory teploty rosného bodu
Znečištování zrcadla
Zrcadlo (Au) je chlazeno Peltierovým článkem, a to tak, aby byla udržována konstantní teplota orosení.
6" Circular ChartTemperature, Humidity, Dewpoint Recorder
Relative humidity range:Relative humidity range: 00‐‐100% 100% Relative humidity accuracy:Relative humidity accuracy: ±±3% 3% Dewpoint range:Dewpoint range: 0 to 500 to 50°°C C Dewpoint accuracy:Dewpoint accuracy: ±±11°°C C
©Omega
Nejpřesnější vlhkoměr: TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)
Beerův zákon: I0/I= k l NI, (I0).. intenzita na (mimo) frekvenci absorbční čáry vody, k.. konstanta, l.. dráha paprsku, N ..počet molekul vody
výhody:výhody:
jen jeden paprsekjen jeden paprsek
jeden zdrojjeden zdroj
jeden detektorjeden detektor
‐‐> bez kalibrace > bez kalibrace
rozlirozliššeneníí ppbppb
http://www.deltahttp://www.delta‐‐f.com/f.com/
Paramagnetické senzory kyslíku
princip:•magnetomechanický•termomagnetický
Kyslík je vtahován do komůrky, tam se ohřeje nad Tc a proudí zpětProudění se detekuje (např. víry)
Diamagnetický vzorek (např. ampule s dusíkem) je vysouván z paramagn. prostředí
Meteosenzory, senzory světla
Sluneční senzor (pyranometr) Senzor destě
Měření spotřeby
• Elektrická energie
• Voda
• Plyn
• Teplo
Centralizace dat v elektroměruPřenos dat po rozvodné sítiPřesné měření spotřeby energie= špehování?
Špehování přesným elektroměrema vodoměrem
Zdroj: Seluxit
Kvalita vody v bazenu
• pH
• Teplota
• Obsah chloru
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)
Požární detektory
• Teplota
• Kouř
• IR a UV detektory plamene
Ionizační detektor kouředetekuje i částice pod 0,2 µm
optický detektor kouře
Senzory ve výtazícha výškových budovách
• Vibrace, seismograf
• Inklinoměry
• Rychlost
• Poloha
• Zrychlení
• Hmotnost
• Optická závoraSenzory zatížení výtahu
Inklinoměry
Principy:‐ Olovnice 1’‐ Bublinový 0,05‐ akcelerometr 0,2°
Rychlost odezvyPřesnostCena
Bublinový inklinoměr
Další bezpečnostní senzory
• Povodeň
• Únik kapalin
• Únik plynů
• Radioaktivita
• Detekce zbraní a výbušnin
Termokatalytické senzory
Pellistor
Měření koncentrace hořlavých a výbušných plynů
Uspořádání (a) a kompletní můstkové uspořádání(b)
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)
