室内空气监测,你必须了解的VOC传感器

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今天,人们对周遭空气质量的好坏越来越关注,这种关注从室外宏观的大气质量延伸到了室内微观小环境中的空气质量。在评估室内空气质量时,有一个重要的指标VOC,即挥发性有机物(Volatile Organic Compounds)。美国环境署(EPA)对VOC的定义是:除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、碳酸盐以及碳酸铵外,任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。百度百科对VOC的描述是:“在常温下可以蒸发的形式存在于空气中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性,会影响皮肤和黏膜,对人体产生急性损害……是一类重要的空气污染物。”

因此人们对于VOC的认识越充分,就会越“紧张”于它的存在。可以预见,未来室内空气质量评估中,对VOC监测的需求也会越来越多。这无疑会给VOC传感器带来更多的市场机会。

不过和其他物联网应用相类似,室内空气质监测市场需求,也呈现出碎片化、多样化的特点。如何根据市场环境的需求和变化进化出有生存竞争力的产品,是传感器厂商的必答题。

当VOC在居室空气里达到一定浓度,人们会开始感到头痛、恶 心、四肢乏力;假如继续长时间逗留,会伤害肝、肾、大脑和神经系统,甚至可能引起抽搐、昏迷、导致记忆力减退,带来严重后果。 VOC危害如此严重,可它又是从何而来呢?专家指出,墙壁、天花板、地面等建材, 以及乳胶漆、墙纸、绝热材料、粘合剂等装饰材料都是VOC的主要来源。 需要特别指出的是:装修最常使用的乳胶漆的VOC,主要来自于原材料的VOC,包括甲醛、氨、乙二醇等,所以控制原材料的VOC含量至关重要!就内墙乳胶漆的VOC含量,国家《室内装饰装修材料有害物含量》规定不应超过200克/升;“环境标志认证标准”也要求≤100克/升;发达国家的标准更苛刻,欧盟标准中哑光类乳胶漆的VOC含 量须≤75克/升。

商业建筑物的专业营运方一般利用一、两类空气品质数据来控制通风和空气过滤系统的运作。最常见的是,他们使用单一气体——通常是二氧化碳(CO2)进行绝对测量。他们也会参考居住者对空气品质的主观判断。

因为人类呼出CO2,所以有人在的房间里,CO2浓度随时间的推移而增加是正常的,因此,在没有足够通风的情况下,房间中的人越多,CO2浓度就越高。

室内空气中CO2浓度过高会让人有“闷”的感觉,想打瞌睡、精神不集中,而且无法有效决策。因此,现在配备CO2传感器的商业建筑物管理系统,就可以根据测得的CO2浓度调节、过滤和/或者通风设备的运作。目的在于保持室内空气新鲜舒适,同时降低热交换率,因为人为加热或冷却空气的作法,既浪费金钱又耗费了能源。

事实上,CO2浓度是代表某一空间中人员密度的适当方式。而且由于人类会生产VOC和CO2——在科学上称之为“生物排放”,现在的建筑物营运方通常认为配置了调节CO2浓度功能的空调设备也能充分调节室内空气中多种VOC的浓度。

实际的考虑因素支持了这种假设。CO2传感器元件经过多年发展,封装、价格和功耗特性已经非常具有吸引力,足以确保其能整合至主流建筑物自动化设备的电路板中。

直到最近,可选的VOC浓度测量方法还相当有限。有一些测量和分析悬浮于空气中VOC的方法,包括光电离、火焰电离、比色管和波长吸收等是比较轻便的方法。而在实验室中,倾向于结合使用气相层析与质谱(称为GC-MS)的方法。

然而,这些方法并不适合用于紧凑、本地化、低功率的空气品质传感设备,因为他们不是体积太大就是功耗太高。

这就是为什么推出新一代金属氧化物VOC传感器的原因,现在它可提供表面贴装IC型封装,功率只有毫瓦级,对于IAQ监测领域来说非常令人期待。这些低成本、紧凑型的低功耗VOC传感器件很容易整合于灯具、空调、风扇以及风扇远端控制装置等日常用品——甚至是手机中。分散式的本地VOC传感是切实可行的,而且也是发展趋势之一。

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室内空气中CO2浓度过高会让人有“闷”的感觉,想打瞌睡、精神不集中,而且无法有效决策。因此,现在配备CO2传感器的商业建筑物管理系统,就可以根据测得的CO2浓度调节、过滤和/或者通风设备的运作。目的在于保持室内空气新鲜舒适,同时降低热交换率,因为人为加热或冷却空气的作法,既浪费金钱又耗费了能源。