QPA2002D Pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza, 2 wyjścia 0..5 lub 0..10 [V] (CO2: 0..2000 ppm / CO2+VOC: 0..2000 ppm), wyświetlacz

QPA2002D to pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza CO₂/VOC z wyświetlaczem LCD, przeznaczony do instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych sterowanych według zapotrzebowania. Łączy bezobsługowy pomiar stężenia CO₂ metodą NDIR z pomiarem VOC (lotnych związków organicznych) z wykorzystaniem podgrzewanego elementu półprzewodnikowego. Na podstawie obu pomiarów generuje sygnał zapotrzebowania na wentylację, ograniczając zużycie energii i podnosząc komfort w pomieszczeniach.

Najważniejsze cechy

• Producent: Siemens
• Seria: Symaro™
• Model: QPA2002D
• Typ urządzenia: pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza CO₂/VOC z wyświetlaczem LCD
• Zastosowanie: sterowanie wentylacją i klimatyzacją według zapotrzebowania w pomieszczeniach biurowych, szkolnych, handlowych, konferencyjnych i ogólnodostępnych
• Zakres pomiaru CO₂: 0…2000 ppm
• Metoda pomiaru CO₂: optyczna absorpcja promieniowania podczerwonego NDIR
• Pomiar VOC: element półprzewodnikowy (dwutlenek cyny, tlenki metali) z zintegrowaną kompensacją, sygnał względny 0…100 % VOC
• Sygnały wyjściowe: aktywne 0...10 V DC lub 0...5 V DC lub 4...20 mA, wybierane zworą
• Wyjścia analogowe:
  • X1: sygnał pomiarowy (CO₂ / VOC – zgodnie z konfiguracją modelu)
  • X2: sygnał zapotrzebowania na wentylację – maksimum z CO₂ i VOC
• Napięcie zasilania: 24 V AC ±20 %, 50/60 Hz lub 15…35 V DC (SELV) / 24 V AC/DC klasa 2
• Pobór mocy (QPA2002D): maks. <0,9 VA (wyjście napięciowe), maks. <3,4 VA (wyjście prądowe)
• Dokładność CO₂ (23 °C, 1013 hPa): ≤±(50 ppm + 2 % zmierzonej wartości)
• Dryft długoterminowy CO₂: ≤±5 % zakresu pomiarowego / 5 lat (typowo)
• Kalibracja CO₂: brak konieczności ponownej kalibracji przez ok. 8 lat
• Stała czasowa CO₂ t₆₃: < 5 min
• Stała czasowa VOC t₆₃ (przełączana): wolna <13 min (R1), normalna <3,5 min (R2), szybka <1 min (R3)
• Stopień ochrony obudowy: IP30 (EN 60529)
• Klasa bezpieczeństwa: III (EN 60730-1)
• Zakres temperatury pracy (obudowa z elektroniką): 0...50 °C
• Wilgotność otoczenia (praca): 0…95 % r.h., bez kondensacji
• Wyświetlacz: ciekłokrystaliczny LCD – odczyt CO₂ w ppm oraz słupkowy wskaźnik sumarycznego zapotrzebowania na wentylację (CO₂ + VOC)
• Montaż: na ścianie (do puszek podtynkowych lub na tynku), wejście przewodów od spodu, dołu lub góry
• Wymiary (szer. × wys. × gł.): ok. 100 × 90 × 36 mm
• Masa (z opakowaniem, wersje z wyświetlaczem): ok. 0,12 kg

Zastosowanie

Czujnik QPA2002D przeznaczony jest do stosowania w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych w celu:

• zwiększenia komfortu w pomieszczeniu poprzez utrzymanie odpowiedniej jakości powietrza,
• optymalizacji zużycia energii dzięki realizacji wentylacji według rzeczywistego zapotrzebowania.

W szczególności nadaje się do pomiaru:

• stężenia CO₂ jako wskaźnika obecności osób w pomieszczeniach objętych zakazem palenia tytoniu (biura, sale szkolne, audytoria, kina, teatry, muzea),
• stężenia VOC jako wskaźnika niepożądanych zapachów (dym tytoniowy, zapachy wydzielane przez ciało, opary materiałowe) w pomieszczeniach takich jak restauracje, stołówki, sale konferencyjne, holle, poczekalnie, sale i hale wystawiennicze, centra handlowe czy sale gimnastyczne.

QPA2002D może pracować jako czujnik regulacyjny w układach automatyki HVAC oraz jako czujnik współpracujący z systemem BMS lub urządzeniami wizualizacyjnymi, dostarczając sygnałów 0...10 V / 0...5 V / 4...20 mA.

Czujnik nie jest urządzeniem bezpieczeństwa – nie może być stosowany jako detektor gazu lub dymu.

Funkcje i działanie

Pomiar stężenia CO₂ (NDIR)

• Czujnik jakości powietrza Symaro™ w modelu QPA2002D mierzy stężenie CO₂ metodą NDIR (non-dispersive infrared).
• Sygnał wyjściowy jest liniowy i odpowiada zakresowi 0…2000 ppm CO₂:
  • 0...10 V DC lub 0...5 V DC, maks. obciążenie ±1 mA,
  • 4...20 mA, maks. rezystancja obciążenia 500 Ω.
• Dokładność w warunkach odniesienia (23 °C, 1013 hPa) wynosi ≤±(50 ppm + 2 % zmierzonej wartości).
• Typowa zależność temperaturowa w zakresie -5…45 °C: ok. ±2 ppm / °C.
• Typowy dryft długoterminowy nie przekracza ±5 % zakresu pomiarowego w ciągu 5 lat.
• Dzięki zintegrowanej kompensacji czujnik nie wymaga ponownej kalibracji przez okres ok. 8 lat.

Pomiar VOC i regulowana stała czasowa

• Pomiar VOC (volatile organic compounds) realizowany jest przez podgrzewany półprzewodnikowy element pomiarowy (tlenki metali, w tym dwutlenek cyny).
• Wynikowy sygnał VOC jest proporcjonalny do względnej zawartości zanieczyszczeń w powietrzu (0…100 % VOC) i przetwarzany na sygnał analogowy:
  • 0...10 V DC lub 0...5 V DC, 0…100 % VOC, maks. ±1 mA,
  • 4...20 mA, 0…100 % VOC, maks. 500 Ω.
• Czujnik jest bezobsługowy – dzięki zintegrowanej kompensacji nie wymaga okresowej kalibracji, co obniża koszty serwisowania.
• Stała czasowa sygnału VOC może być dostosowana przy użyciu zwory X130 (R1 / R2 / R3):
  • R1 – „wolna”: t₆₃ < 13 min, maks. 2,5 % VOC/min – filtruje krótkotrwałe zmiany (np. przejście silnie wyperfumowanej osoby),
  • R2 – „normalna” (nastawa fabryczna): t₆₃ < 3,5 min, maks. 10 % VOC/min,
  • R3 – „szybka”: t₆₃ < 1 min, maks. 40 % VOC/min – szybka reakcja na nagłe wzrosty stężenia VOC.

Zapotrzebowanie na wentylację – wybór maksimum z CO₂ i VOC

• QPA2002D równocześnie mierzy CO₂ i VOC, a następnie przelicza te wartości na zapotrzebowanie na wentylację.
• Algorytm wybiera większy z dwóch sygnałów zapotrzebowania (na podstawie CO₂ i przefiltrowanego VOC), co zapewnia odpowiednią wentylację zarówno przy dużym obciążeniu osobowym, jak i przy podwyższonym poziomie zapachów / zanieczyszczeń.
• Wspólny sygnał zapotrzebowania na wentylację jest dostępny na wyjściu X2 jako:
  • 0...10 V DC lub 0...5 V DC – większa z wartości odpowiadająca 0…2000 ppm CO₂ lub 0…100 % VOC, maks. ±1 mA,
  • 4...20 mA – większa z wartości odpowiadająca 0…2000 ppm CO₂ lub 0…100 % VOC, maks. 500 Ω.
• Sygnał X2 podaje się bezpośrednio na regulator wentylacji lub system BMS.

Wyświetlacz LCD

• Wersja QPA2002D wyposażona jest w czytelny wyświetlacz ciekłokrystaliczny, który umożliwia lokalny odczyt:
  • aktualnego stężenia CO₂ w ppm,
  • wspólnego zapotrzebowania na wentylację (CO₂ + VOC) w formie wykresu słupkowego:
    • 4 słupki odpowiadają ok. X2 = 2 V / 1 V lub 7,2 mA,
    • 20 słupków odpowiada X2 = 10 V / 5 V lub 20 mA.
• Po załączeniu zasilania na wyświetlaczu przez ok. 6 s pojawia się napis Init informujący o inicjalizacji urządzenia.

Konfiguracja sygnałów wyjściowych i funkcja testowania

• Rodzaj sygnału wyjściowego (dla X1 i X2) wybiera się zworą:
  • O1: 4...20 mA,
  • O2: 0...10 V DC,
  • O3: 0...5 V DC.
• Zwora zakresu pomiarowego ustawiona w położeniu pionowym uruchamia funkcję testowania, w której wyjścia analogowe przyjmują zdefiniowane wartości testowe (0, sygnał pośredni, wartość maksymalna) – ułatwia to uruchomienie i sprawdzenie torów sygnałowych bez zmiany warunków w pomieszczeniu.

Zachowanie przy awarii

• W przypadku awarii toru VOC sygnał wyjściowy X1 przyjmuje po 60 s wartość pełnej skali: 10 V, 5 V DC lub 20 mA (zależnie od ustawienia zwory O1/O2/O3).
• W przypadku awarii toru CO₂ sygnał wyjściowy X1 również przyjmuje po 60 s wartość 10 V, 5 V DC lub 20 mA.
• W przypadku awarii czujnika CO₂ lub VOC sygnał wyjściowy X2 (zapotrzebowanie na wentylację) przyjmuje po 60 s wartość 10 V, 5 V DC lub 20 mA.

Dane techniczne (wybrane parametry QPA2002D)

• Zasilanie: 24 V AC ±20 % / 50–60 Hz lub 15…35 V DC (SELV) albo 24 V AC/DC klasa 2 (US)
• Zabezpieczenie zasilania (EU): bezpiecznik zwłoczny maks. 10 A lub wyłącznik nadprądowy maks. 13 A (char. B, C, D wg EN 60898) bądź zasilacz z ograniczeniem prądu do 10 A
• Pobór mocy (QPA2002D):
  • przy sygnale napięciowym „U”: maks. <0,9 VA,
  • przy sygnale prądowym „I”: maks. <3,4 VA.
• CO₂:
  • zakres pomiarowy: 0...2000 ppm,
  • dokładność (23 °C, 1013 hPa): ≤±(50 ppm + 2 % zmierzonej wartości),
  • zależność temperaturowa w -5…45 °C: ±2 ppm / °C (typowo),
  • stabilność w czasie: ≤±5 % zakresu / 5 lat (typowo),
  • czas odpowiedzi t₆₃: <5 min.
• VOC:
  • zakres pomiarowy: 0…100 % VOC (względny wskaźnik jakości powietrza),
  • czas odpowiedzi t₆₃: <13 min (R1), <3,5 min (R2), <1 min (R3).
• Wyjścia analogowe:
  • X1: 0...10 V DC / 0...5 V DC (maks. ±1 mA) lub 4...20 mA (maks. 500 Ω),
  • X2: 0...10 V DC / 0...5 V DC (maks. ±1 mA) lub 4...20 mA (maks. 500 Ω) – sygnał zapotrzebowania na wentylację (maksimum z CO₂ i VOC).
• Warunki pracy: 0...50 °C, 0…95 % r.h. (bez kondensacji), klasa klimatyczna 3K3, klasa mechaniczna 3M2 (IEC 60721-3-3)
• Warunki transportu: −25...+70 °C, <95 % r.h., klasa 2K3 / 2M2 (IEC 60721-3-2)
• Stopień ochrony obudowy: IP30
• Klasa ochronności: III (EN 60730-1)
• Przyłącza elektryczne: zaciski śrubowe dla 1 × 2,5 mm² lub 2 × 1,5 mm²
• Materiał i kolor obudowy:
  • pokrywa: ASA + PC, biały (NCS S 0502-G, zbliżony do RAL9010),
  • korpus i podstawa: ASA + PC / PC, szary (NCS 2801-Y43R, zbliżony do RAL7035),
  • czujnik jest wolny od silikonu.
• Normy i zgodność: EN 60730-1, zgodność EMC do zastosowań w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekko uprzemysłowionym i przemysłowym; zgodność z wymaganiami EU (CE), RCM, UL 873.

Montaż i uruchomienie

• Montaż na wewnętrznej ścianie dobrze wentylowanego pomieszczenia, na wysokości reprezentatywnej dla strefy przebywania ludzi.
• Nie instalować we wnękach, za zasłonami, nad ani w bezpośrednim sąsiedztwie źródeł ciepła, półek czy regałów.
• Czujnik nie powinien być narażony na działanie punktowych źródeł światła ani bezpośredniego promieniowania słonecznego.
• Przewody mogą być doprowadzone od spodu (instalacja podtynkowa) lub od dołu/góry (instalacja natynkowa) przez przygotowane przepusty – końcówkę korytka kablowego należy uszczelnić, aby uniknąć błędów pomiaru spowodowanych przepływem powietrza przez korytko.
• Zasilanie należy doprowadzić z transformatora SELV z odseparowanymi uzwojeniami, przystosowanego do pracy ze 100 % obciążeniem, z zabezpieczeniem zgodnym z lokalnymi przepisami.
• W środowiskach o podwyższonych zakłóceniach elektromagnetycznych zalecane jest stosowanie przewodów ekranowanych; dla linii zasilających i sygnałowych stosować skrętkę.
• Po włączeniu zasilania należy odczekać ok. 30 minut przed oceną dokładności pomiaru.
• Sprawdzenie działania:
  • w dobrze wentylowanym pomieszczeniu odczyt CO₂ powinien odpowiadać stężeniu w powietrzu zewnętrznym (ok. 360 ppm, z uwzględnieniem tolerancji),
  • podstawowym testem jest chuchnięcie na czujnik (dla CO₂) lub przyłożenie watki nasączonej alkoholem / gazu z zapalniczki bez płomienia (dla VOC) – przy przekroczeniu progu ustawionego w regulatorze wentylacja powinna się załączyć.
• Szczegółowa instrukcja montażu i podłączeń dołączona jest do urządzenia.

Podsumowanie

Siemens QPA2002D to zaawansowany pomieszczeniowy czujnik jakości powietrza CO₂ / VOC z wyświetlaczem LCD, dwoma konfigurowalnymi wyjściami analogowymi i algorytmem wyboru maksimum z CO₂ i VOC. Bezobsługowy pomiar CO₂ metodą NDIR, brak konieczności kalibracji przez wiele lat, regulowana dynamika sygnału VOC oraz bogate możliwości konfiguracji sygnałów wyjściowych czynią go nowoczesnym rozwiązaniem do wentylacji sterowanej zapotrzebowaniem w budynkach biurowych, edukacyjnych, handlowych i użyteczności publicznej.

Pliki do pobrania:
QPA2002D Karta katalogowa
QPA2002D Instrukcja montażu