08 2010 Senzory v inteligentních budovách · 2011. 4. 27. · Infračervené (IR) analyzátory...

Senzory v inteligentních budovách

Pavel RipkaKatedra měření ČVUT FEL v Praze

ripka@fel.cvut.czhttp://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)

Závěr

Senzory jsou základem inteligence (nejen) budov

ripka@fel.cvut.cz