QPA2002 Pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza, 2 wyjścia 0..5 lub 0..10 [V] (CO2: 0..2000 ppm / CO2+VOC: 0..2000 ppm)

Siemens QPA2002 to pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza serii Symaro™, łączący pomiar stężenia CO₂ (0…2000 ppm) metodą NDIR z detekcją VOC (lotnych związków organicznych) na bazie podgrzewanego półprzewodnikowego elementu pomiarowego. Urządzenie zasila się napięciem 24 V AC lub 15…35 V DC (SELV), a na dwóch aktywnych wyjściach analogowych udostępnia sygnały 0…10 V DC, 0…5 V DC lub 4…20 mA, wybierane zworą. QPA2002 przeznaczony jest do wentylacji sterowanej zapotrzebowaniem w instalacjach HVAC – na podstawie bieżącej zawartości CO₂ i poziomu zanieczyszczeń gazowych (VOC).

Najważniejsze cechy

• Producent: Siemens
• Seria: Symaro™ – pomieszczeniowe czujniki jakości powietrza
• Model: QPA2002
• Typ urządzenia: czujnik jakości powietrza z pomiarem CO₂ i VOC do montażu na ścianie
• Zastosowanie: regulacja wydajności wentylacji i klimatyzacji według zapotrzebowania w systemach HVAC
• Zakres pomiarowy CO₂: 0…2000 ppm (metoda NDIR, bezobsługowa)
• Pomiar VOC: 0…100% VOC, element półprzewodnikowy (dwutlenek cyny) z podgrzewaniem
• Wyjścia analogowe: 2 aktywne wyjścia (X1, X2) z wyborem sygnału 0…10 V DC, 0…5 V DC lub 4…20 mA
• Wyjście X1: liniowy sygnał pomiarowy CO₂ (0…2000 ppm)
• Wyjście X2: sygnał zapotrzebowania na wentylację – maksimum z sygnałów CO₂ i VOC (0…2000 ppm CO₂ lub 0…100% VOC)
• Zasilanie: 24 V AC ±20% lub 15…35 V DC (SELV) / 24 V AC/DC klasa 2 (US)
• Dokładność CO₂: ≤±(50 ppm + 2% wartości mierzonej) przy 23 °C i 1013 hPa
• Stabilność długoterminowa CO₂: ≤±5% zakresu pomiarowego w ciągu 5 lat (typowo)
• Brak konieczności ponownej kalibracji CO₂: do 8 lat eksploatacji
• Stała czasowa CO₂ (t₆₃): < 5 min
• Stała czasowa VOC (t₆₃): wybieralna – wolna (R1 < 13 min), normalna (R2 < 3,5 min), szybka (R3 < 1 min)
• Stopień ochrony obudowy: IP30 wg EN 60529
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Warunki pracy: 0…50 °C, 0…95% r.h. (bez kondensacji)
• Montaż: na ścianie, kompatybilny z typowymi puszkami instalacyjnymi
• Wymiary (szer. × wys. × gł.): ok. 100 × 90 × 36 mm
• Masa (z opakowaniem): ok. 0,10 kg (wersja bez wyświetlacza)
• Obudowa: tworzywo ASA + PC, kolor frontu zbliżony do RAL 9010 (biały), podstawa szara (ok. RAL 7035)
• Konstrukcja bezsilikonowa: czujnik nie zawiera silikonu

Zastosowanie

QPA2002 stosuje się w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych w celu:

• zwiększenia komfortu użytkowników poprzez utrzymanie odpowiedniej jakości powietrza w pomieszczeniu,
• optymalizacji zużycia energii dzięki wentylacji sterowanej rzeczywistym zapotrzebowaniem.

Czujnik mierzy:

• Stężenie CO₂ – wskaźnik obecności osób w pomieszczeniach objętych zakazem palenia tytoniu.
• Stężenie VOC – wskaźnik niepożądanych zapachów (dym tytoniowy, zapachy ludzkie, opary materiałowe itd.).

Typowe zastosowania (pomiar CO₂ + VOC):

• sale przyjęć, holle, poczekalnie,
• hale i sale targowe lub wystawiennicze,
• restauracje, stołówki, centra handlowe,
• sale gimnastyczne, pomieszczenia handlowe, sale konferencyjne.

Typowe zastosowania (akcent na pomiar CO₂):

• muzea, teatry, kina, audytoria, widownie,
• pomieszczenia biurowe, sale szkolne i wykładowe.

QPA2002 może pracować jako czujnik regulacyjny lub jako element pomiarowy współpracujący z systemem BMS oraz urządzeniami wizualizacyjnymi/regulatorami. Czujnik nie jest urządzeniem bezpieczeństwa i nie może być stosowany jako detektor gazu lub dymu.

Funkcje i działanie

Pomiary CO₂ metodą NDIR

• Pomiar stężenia CO₂ realizowany jest przy użyciu optycznej metody absorpcji promieniowania podczerwonego (NDIR).
• Układ elektroniczny przetwarza sygnał z komory pomiarowej na liniowy sygnał analogowy:
  • 0…10 V DC lub 0…5 V DC = 0…2000 ppm CO₂ (maks. ±1 mA obciążenia),
  • 4…20 mA = 0…2000 ppm CO₂ (maks. 500 Ω obciążenia).
• Stała czasowa t₆₃ < 5 minut zapewnia odpowiednio wygładzoną reakcję na zmiany stężenia CO₂ w typowych warunkach pomieszczeniowych.
• Wbudowana kompensacja temperaturowa:
  • zależność temperaturowa w zakresie −5…45 °C: ok. ±2 ppm/°C (typowo),
  • stabilność długoterminowa: ≤±5% zakresu pomiarowego w ciągu 5 lat (typowo).
• Czujnik CO₂ jest praktycznie bezobsługowy – nie wymaga ponownej kalibracji przez okres do 8 lat.
• Sygnał CO₂ jest dostępny na wyjściu X1 jako liniowy sygnał analogowy.

Pomiary VOC – czujnik gazu mieszanego

• Pomiar VOC (volatile organic compounds) realizowany jest za pomocą półprzewodnikowego elementu pomiarowego z tlenków metali (dwutlenek cyny) z podgrzewaniem.
• Zintegrowana kompensacja powoduje, że układ nie wymaga obsługi ani ponownej kalibracji, obniżając koszty serwisu.
• Zakres pomiarowy: 0…100% VOC (odpowiadający zakresowi od czystego do silnie zanieczyszczonego powietrza).
• Stała czasowa sygnału VOC jest wybierana za pomocą zwory (X130) jako:
  • R1 – wolna: maks. ok. 2,5% VOC/min, t₆₃ < 13 min,
  • R2 – normalna (nastawa fabryczna): maks. ok. 10% VOC/min, t₆₃ < 3,5 min,
  • R3 – szybka: maks. ok. 40% VOC/min, t₆₃ < 1 min.
• Niższa prędkość zmian (R1) tłumi krótkotrwałe skoki stężenia VOC (np. przejście osoby z intensywnym zapachem), natomiast ustawienie szybkie (R3) zapewnia bardzo szybką reakcję na pojawienie się zanieczyszczeń.

Zapotrzebowanie na wentylację – maksymalna wartość z CO₂ i VOC

• QPA2002 wyznacza zapotrzebowanie na wentylację na podstawie:
  • zmierzonego stężenia CO₂ (wskaźnik liczby osób),
  • przefiltrowanego sygnału VOC (wskaźnik zapachów i zanieczyszczeń gazowych).
• Elektronika czujnika porównuje „zapotrzebowanie CO₂” i „zapotrzebowanie VOC” i przyjmuje większą z tych dwóch wartości jako wspólne zapotrzebowanie na wentylację.
• Wynikowy sygnał dostępny jest na wyjściu X2 jako:
  • 0…10 V DC lub 0…5 V DC – maks. ±1 mA,
  • 4…20 mA – maks. 500 Ω.
• Sygnał X2 prowadzi się do podłączonego regulatora wentylacji (centrali lub systemu BMS), który na tej podstawie moduluje wydajność wentylatorów lub otwarcie przepustnic.

Zachowanie w stanach awaryjnych

• W przypadku awarii toru VOC sygnał wyjściowy przyjmujący wartości zależne od VOC (odpowiednie wyjście) przechodzi po ok. 60 s na wartość maksymalną: 10 V / 5 V DC lub 20 mA.
• W przypadku awarii toru CO₂ odpowiedni sygnał wyjściowy również przyjmuje wartość maksymalną (10 V / 5 V DC lub 20 mA po ok. 60 s).
• W razie uszkodzenia CO₂ lub VOC, wyjście X2 (zapotrzebowanie na wentylację) także przechodzi na wartość maksymalną, co umożliwia łatwe wykrycie błędu przez regulator.

Budowa i montaż

• Montaż ścienny na wewnętrznej ścianie wentylowanego pomieszczenia.
• Kompatybilność z powszechnie stosowanymi puszkami instalacyjnymi.
• Przewody mogą być doprowadzone:
  • od spodu (instalacja podtynkowa – wprowadzenie z puszki),
  • od dołu lub od góry (instalacja natynkowa) przez wyłamywane przepusty kablowe.
• Konstrukcja składa się z podstawy montażowej z zaciskami przyłączeniowymi oraz obudowy z elektroniką. Elementy łączone są na zatrzaski, co ułatwia montaż i serwis.
• Elementy pomiarowe i układ elektroniczny są umieszczone na płytce drukowanej wewnątrz obudowy.
• Dla zapewnienia prawidłowego pomiaru:
  • nie montować czujnika w niszach, za zasłonami, nad grzejnikami ani w pobliżu innych źródeł ciepła,
  • unikać bezpośredniego nasłonecznienia oraz punktowych źródeł światła skierowanych na czujnik,
  • końcówkę korytka kablowego przy czujniku uszczelnić, aby zapobiec przepływowi powietrza przez korytko (mogłoby to zakłócić pomiar).
• Instrukcja montażu dołączona jest do urządzenia.

Podłączenie elektryczne i sygnały wyjściowe

• Zasilanie:
  • G – zacisk zasilania 24 V AC (SELV) lub 15…35 V DC,
  • G0 – masa zasilania i masa sygnałów.
• Wyjścia analogowe:
  • X1: wyjście liniowe CO₂ (0…2000 ppm),
  • X2: wyjście liniowe – maksimum z CO₂ (0…2000 ppm) i VOC (0…100%).
• Typ sygnału wyjściowego (dla X1 i X2) wybierany jest za pomocą zwory:
  • O1: 4…20 mA,
  • O2: 0…10 V DC,
  • O3: 0…5 V DC.
• Dostępna jest funkcja testowania – po ustawieniu zwory w położeniu testowym wyjścia przyjmują zdefiniowane wartości (wg tabeli „Funkcja testowania”), co ułatwia uruchomienie i diagnostykę instalacji.
• Przekrój przewodów: do zacisków śrubowych można przyłączyć 1 × 2,5 mm² lub 2 × 1,5 mm².
• Dopuszczalna długość przewodów zależy od podłączonego urządzenia (regulatora, wejść BMS) i powinna być dobrana zgodnie z jego kartą katalogową.
• Zaleca się stosowanie skrętki do zasilania wtórnego i linii sygnałowych oraz – w środowiskach o podwyższonych zakłóceniach elektromagnetycznych – kabli ekranowanych.

Dane techniczne

• Zasilanie: 24 V AC ±20% lub 15…35 V DC (SELV) / 24 V AC/DC klasa 2 (US), 50/60 Hz dla 24 V AC
• Zabezpieczenie zasilania (EU): bezpiecznik zwłoczny maks. 10 A lub wyłącznik nadprądowy maks. 13 A (charakterystyka B, C, D wg EN 60898) albo zasilacz z ograniczeniem prądu do maks. 10 A
• Pobór mocy (QPA2002):
  • przy sygnale napięciowym „U”: maks. < 0,9 VA,
  • przy sygnale prądowym „I”: maks. < 3,4 VA.
• CO₂:
  • zakres pomiarowy: 0…2000 ppm,
  • dokładność przy 23 °C i 1013 hPa: ≤±(50 ppm + 2% wartości mierzonej),
  • zależność temperaturowa (−5…45 °C): ok. ±2 ppm/°C (typowo),
  • stabilność w czasie (dryft): ≤±5% zakresu w ciągu 5 lat (typowo),
  • czas odpowiedzi t₆₃: < 5 min,
  • sygnał wyjściowy CO₂ (X1): 0…10 V DC lub 0…5 V DC (0…2000 ppm, maks. ±1 mA), lub 4…20 mA (0…2000 ppm, maks. 500 Ω).
• VOC:
  • zakres pomiarowy: 0…100% VOC,
  • czas odpowiedzi t₆₃ (VOC): < 13 min (R1 – wolna), < 3,5 min (R2 – normalna), < 1 min (R3 – szybka).
• Wyjście X2 – zapotrzebowanie na wentylację (QPA2002):
  • 0…10 V DC lub 0…5 V DC: większa z wartości odpowiadających 0…2000 ppm CO₂ lub 0…100% VOC, maks. ±1 mA,
  • 4…20 mA: większa z wartości odpowiadających 0…2000 ppm CO₂ lub 0…100% VOC, maks. 500 Ω.
• Warunki pracy: klasa 3K3 wg IEC 60721-3-3, 0…50 °C, 0…95% r.h. (bez kondensacji)
• Warunki transportu: klasa 2K3 wg IEC 60721-3-2, −25…+70 °C, <95% r.h.
• Stopień ochrony: IP30 wg EN 60529
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Połączenia elektryczne: zaciski śrubowe, 1 × 2,5 mm² lub 2 × 1,5 mm²
• Materiały:
  • pokrywa: ASA + PC, NCS S 0502-G (biały, zbliżony do RAL 9010),
  • obudowa i podstawa: ASA + PC, NCS 2801-Y43R (szary, zbliżony do RAL 7035),
  • opakowanie: karton.
• Norma produktu: EN 60730-1 – automatyczne regulatory elektryczne do użytku domowego i podobnego
• EMC: do stosowania w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekko uprzemysłowionym i przemysłowym
• Zgodność: oznakowanie CE, zgodność z wymogami RoHS (zgodnie z deklaracją środowiskową produktu)

Wskazówki projektowe i eksploatacyjne

• Do zasilania należy stosować transformator niskiego napięcia bezpiecznego (SELV) z odseparowanymi uzwojeniami, przystosowany do pracy przy 100% obciążeniu.
• Transformator i zabezpieczenia należy dobrać zgodnie z lokalnymi przepisami bezpieczeństwa oraz całkowitym poborem mocy podłączonych urządzeń.
• Przy prowadzeniu przewodów:
  • unikać długich odcinków prowadzonych równolegle z kablami zasilającymi 230/400 V,
  • w środowiskach o dużym poziomie zakłóceń stosować kable ekranowane,
  • wskazane jest stosowanie skrętek dla linii sygnałowych i zasilania wtórnego.
• Po włączeniu zasilania zaleca się odczekać ok. 30 minut przed oceną dokładności pomiarów, aby czujnik osiągnął stabilne warunki pracy.
• Sprawdzenie działania:
  • dla CO₂ – w dobrze wentylowanym pomieszczeniu czujnik powinien wskazywać stężenie zbliżone do typowej zawartości CO₂ w powietrzu zewnętrznym (z uwzględnieniem dokładności pomiaru); krótkotrwałe „chuchnięcie” w czujnik pozwala zaobserwować wzrost sygnału,
  • dla VOC – przyłożenie np. watki nasączonej alkoholem w pobliże czujnika powoduje wzrost zapotrzebowania na wentylację na wyjściu X2 (po przekroczeniu progu ustawionego w regulatorze).
• Urządzenie należy utylizować jako zużyty sprzęt elektroniczny, zgodnie z obowiązującymi przepisami (nie wyrzucać z odpadami komunalnymi).

Podsumowanie

Siemens QPA2002 to zaawansowany czujnik jakości powietrza do zastosowań pomieszczeniowych, łączący precyzyjny pomiar CO₂ (0…2000 ppm) z detekcją VOC i generujący sygnał zapotrzebowania na wentylację jako maksimum z tych dwóch wielkości. Dzięki elastycznym wyjściom analogowym (0…10 V, 0…5 V, 4…20 mA), długoterminowej stabilności bez konieczności kalibracji oraz kompaktowej obudowie IP30 do montażu na ścianie, QPA2002 stanowi niezawodne rozwiązanie do energooszczędnej, komfortowej wentylacji sterowanej jakością powietrza w budynkach mieszkalnych, biurowych i użyteczności publicznej.

Pliki do pobrania:
QPA2002 Karta katalogowa
QPA2002 Instrukcja montażu