Überwachen der Innenraumluftqualität

In unseren eigenen vier Wänden fühlen wir uns wohl und sicher. Da kommt niemandem sofort in den Sinn, dass die Luft in unseren Innenräumen mit Schadstoffen belastet und damit gesundheitsschädlich sein könnte.

Schadstoffe in der Innenraumluft haben vielfältige Ursachen: von Ausgasungen aus Möbeln und Baustoffen bis hin zu Schimmelsporen, Pilzen und Viren. Ungeachtet der Herkunft dieser Schadstoffe beeinträchtigen sie alle unser Wohlbefinden im Innenraum. Bereits seit den 70er Jahren wird den Auswirkungen des Aufenthalts in Innenräumen mehr Beachtung geschenkt. Alle auftretenden Beschwerden werden unter dem Begriff “Sick-Building-Syndrom” zusammengefasst. Neben Schadstoffen in der Luft wird dies auch durch schlechte Lichtverhältnisse, Lärmbelästigung und psychischen Stress ausgelöst.

Ausgasungen von Alltagsgegenständen

Die Luftverschmutzung in Innenräumen gilt als ein hohes Risiko für frühzeitige Todesfälle. Zu einer schlechten Luftqualität tragen vor allem flüchtige organische Verbindungen (VOC) bei. Dies sind Stoffe, die unter Umgebungsbedingungen flüchtig und damit potenziell schädlich sind.

VOCs wie Benzol (C6H6), Formaldehyd (CH2O) und Naphthalin (C10H8) werden von alltäglichen Konsumgütern und Baumaterialien emittiert und haben nachweislich schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit. Ausserdem sind VOCs dafür bekannt, dass sie mit bodennahem Ozon (O₃) reagieren und sekundäre Schadstoffe bilden, die die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können. Weltweit haben Umweltbehörden inzwischen Richtwerte festgelegt, die die Konzentration solcher VOCs in öffentlichen Innenräumen begrenzen sollen. Um diese Richtwerte einzuhalten, sind zuverlässige und kontinuierliche Messungen wichtig. Weil die meisten VOCs eine gute Absorption im infraroten-Spektrum zeigen, sind Techniken wie die nicht-dispersive Infrarot-Spektroskopie (NDIR) besonders gut geeignet.

CO₂ als Indikator für die Luftqualität

Als zuverlässiger Indikator für die Luftqualität gilt seit langer Zeit das Kohlendioxid (CO₂). Dieses ist ein natürlicher Bestandteil unserer Atmosphäre, in trockener Aussenluft beträgt der Anteil ungefähr 400 ppm.

In geschlossenen Räumen kann sich dieser Wert aber schnell erhöhen, vor allem wenn sich mehrere Menschen in dem Raum aufhalten. Mit jedem Atemzug stösst der Mensch ca. 40'000 ppm CO₂ aus und verschlechtert damit stetig die Luftqualität. Durch den Anstieg der CO₂-Konzentration reichern sich zudem andere Schadstoffe in der Luft an. Damit kann der CO₂-Wert in der Luft als gesamtheitlicher Faktor für die Schadstoffbelastung angesehen werden. Bis zu einer CO₂-Konzentration von 1000 ppm gilt die Luft als hygienisch sauber. Bei höheren Werten ist der Austausch oder die Reinigung der Luft erforderlich. Für die Messung von typischen CO₂-Konzentrationen in der Luft ist die NDIR-Technik hervorragend geeignet, weil CO₂ bei 4.26 µm im mittleren Infrarotbereich eine gute Absorption aufweist.

Energieeffiziente Steuerung von Heizungs- und Lüftungsanlagen

Gas-Sensoren mit verschiedenen Technologien werden seit langem in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) eingesetzt, um deren Steuerung zu optimieren. Eine der grössten Herausforderungen bei der Entwicklung einer effektiven HLK-Systemsteuerung ist die Optimierung für die tatsächliche Gebäudenutzung.

Die bedarfsgesteuerte Belüftung (Demand Controlled Ventilation, DCV) ist zu einem bedeutenden Element geworden, um dieses Ziel zu erreichen. Häufig werden CO₂-Gas-Sensoren zur Messung der Nutzung in geschlossenen Räumen (Wohnungen, Bürogebäude, Fahrzeugkabinen usw.) eingesetzt. Mit ihrer Hilfe reagieren HLK-Anlagen auf die jeweilige Situation bedarfsgerecht und passen die Leistung an. Vor allem in Bezug auf die Energieeffizienz ist eine intelligente Steuerung sehr wertvoll. So werden beispielsweise unnötiges Lüften von Räumen und damit das Entweichen von Kälte im Sommer und Wärme im Winter verhindert. CO₂-Gas-Sensoren beruhen auf dem Prinzip der optischen Spektroskopie und bieten für diese Anwendung entscheidende Vorteile wie Sensorstabilität und niedrige Betriebskosten bei langer Lebensdauer.