Senzor rashladnog sredstva radi mimo uzorkovanje okolnog zraka, otkrivanje fizičke ili kemijske promjene uzrokovane istjecanjem rashladnog sredstva, pretvaranje te promjene u električni signal i zatim pokretanje alarma ili kontrolne radnje kada koncentracija plina prijeđe definirani prag. Točan mehanizam ovisi o tehnologiji senzora: NDIR infracrveni,, katalitička kuglica,, MOS poluvodič,, toplinska vodljivost, ili noviji MEMS na temelju svojstava metode.
Drugim riječima, ne postoji jedan "princip senzora rashladnog sredstva". Različita rashladna sredstva i aplikacije koriste različite metode. Na primjer, mnogi moderni HVAC detektori rashladnog sredstva koriste infracrveni senzor za halougljične rashladne tvari, dok ugljikovodične rashladne tvari kao što su R290 također se može otkriti s katalitička kuglica ili druge tehnologije zapaljivog plina.
Osnovni radni proces senzora rashladnog sredstva
Većina senzora rashladnog sredstva slijedi istu logiku u četiri koraka:
1) Zrak dopire do osjetnog elementa
Ambijentalni zrak difundira u kućište senzora ili se uvlači u senzorsku komoru. U fiksnim HVAC detektorima, senzorski element obično je montiran u kućište dizajnirano da propušta ciljni plin unutra, a istovremeno smanjuje prašinu, prskanje i kontaminaciju.
2) Rashladno sredstvo mijenja mjerljivo svojstvo
Ovo je srce senzora. Ovisno o vrsti senzora, rashladno sredstvo može:
- apsorbiraju infracrveno svjetlo,
- promijeniti svojstva prijenosa topline plinske smjese,
- gorjeti na katalitičkoj površini i oslobađati toplinu, ili
- promijeniti električni otpor senzorskog filma.
3) Elektronika tu promjenu pretvara u podatke o koncentraciji
Elektronika senzora pojačava, linearizira, kompenzira i interpretira neobrađeni signal. U NDIR sustavima to može uključivati kondicioniranje signala temeljeno na termopilu; u senzorima za rashladno sredstvo koji se temelje na MEMS-u, ugrađeni algoritmi pretvaraju izmjerena svojstva plina u izlaz koncentracije.
4) Detektor uspoređuje očitanje s pragovima alarma
Ako koncentracija plina prijeđe programirani prag, sustav se može aktivirati alarmi, ventilacija, isključivanje ili kontrole ublažavanja. U strojarnicama i A2L sustavima ti su pragovi obično definirani kodovima ili standardima, a ne nagađanjem.
Glavni principi senzora rashladnog sredstva
1. NDIR infracrveni senzori
Je n stoji za nedisperzivni infracrveni. Ovo je jedan od najčešćih principa koji se koristi za otkrivanje curenja rashladnog sredstva jer mnogi rashladni plinovi apsorbiraju infracrveno svjetlo na karakterističnim valnim duljinama. Horiba objašnjava da NDIR senzor obično uključuje Izvor IR svjetla, ćelija za uzorke, optički filtar i infracrveni detektor, i koristi prigušenje specifičnih valnih duljina za određivanje koncentracije plina.
Kako radi NDIR
Snop infracrvenog svjetla prolazi kroz uzorkovani zrak. Ako su prisutne molekule rashladnog sredstva, one apsorbiraju dio svjetlosti na određenim valnim duljinama. Detektor mjeri koliko je svjetlosti izgubljeno, a elektronika to pretvara u očitanje koncentracije pomoću Beer–Lambertove logike mjerenja.
Zašto je NDIR popularan za rashladna sredstva
NDIR se široko koristi jer nudi dobra selektivnost i dugoročna stabilnost za mnoga rashladna sredstva, posebno halougljike i druge IR-aktivne plinove. Texas Instruments također napominje da se prednji krajevi termopila obično koriste u Primjene NDIR senzora, uključujući sustave detekcije rashladnog sredstva.
Najbolje odgovara
NDIR je dobar izbor za mnoge HFC, HFO, CO₂ i miješano rashladno sredstvo aplikacije za otkrivanje curenja u fiksnim HVAC i rashladnim sustavima.
2. MEMS senzori rashladnog sredstva temeljeni na svojstvima
Noviji pristup koristi a mikro-strojni MEMS pretvornik za mjerenje promjena u termodinamička svojstva smjese zrak/plin, umjesto da se oslanja samo na optičku apsorpciju. NevadaNano opisuje svoj pristup spektrometra molekularnih svojstava kao korištenje membrane s ugrađeni Jouleov grijač i termometar otpora; kada je rashladno sredstvo prisutno, mijenjaju se svojstva plinske smjese, a algoritmi to pretvaraju u koncentraciju.
Kako ovo načelo funkcionira
Senzor zagrijava sićušni element i prati kako okolni plin utječe na prijenos topline i povezano fizičko ponašanje. Budući da rashladna sredstva mijenjaju termodinamička svojstva zraka, sustav može zaključiti koncentraciju rashladnog sredstva iz izmjerenog odgovora.
Zašto je to važno
Ovaj pristup se koristi u nekim A2L i A3 senzori rashladnog sredstva jer može ponuditi ugrađenu kompenzaciju, tvorničku kalibraciju i snažnu otpornost na trovanje u usporedbi s dizajnom katalitičkih kuglica u nekim primjenama.
3. Katalitički kuglični senzori
A katalitička kuglica senzor, koji se naziva i a pelistor, klasična je metoda detekcije zapaljivih plinova. Pobijediti objašnjava da koristi dvije zagrijane perle u Wheatstoneovom mostu: aktivno zrno i referentno zrno. Kada zapaljivi plin dospije u aktivnu kuglicu, on oksidira na površini katalizatora, proizvodeći toplinu i mijenjajući električni otpor kuglice. Krug mjeri tu razliku i javlja razinu plina, često unutar %LEL.
Kako funkcionira katalitičko detektiranje kuglica
- senzor zagrijava kuglice,
- zapaljivi plin dospije u aktivnu kuglicu,
- oksidacija stvara dodatnu toplinu,
- promjene otpora,
- premosni krug pretvara tu promjenu u očitanje plina.
Najbolje odgovara
Katalitički senzori kuglica obično se koriste za ugljikovodična rashladna sredstva takav R290 propan, gdje je otkrivanje zapaljivosti kritično.
Ograničenja
Na katalitičke senzore kuglica može utjecati trovanje, prekomjerna izloženost i dostupnost kisika, zbog čega neki proizvođači postavljaju infracrvene ili MEMS pristupe kao alternative koje zahtijevaju manje održavanja u teškim uvjetima.
4. MOS poluvodički senzori
MOS senzori rade kroz površinska kemija. Osjetljivi sloj metalnog oksida mijenja električni otpor kada molekule plina stupaju u interakciju s vrstama kisika na zagrijanoj površini. Tehnički pregledi opisuju MOS plinske senzore kao konduktometrijske uređaje čiji izlaz ovisi o promjenama u vodljivosti uzrokovanim interakcijom plina i krutine.
Kako radi MOS
Senzor održava senzorni materijal na povišenoj temperaturi. Kada rashladno sredstvo ili drugi plin dospije na površinu, površinska reakcija mijenja broj nositelja naboja, što mijenja otpor. Krug mjeri taj pomak otpora i procjenjuje koncentraciju plina.
Najbolje odgovara
MOS senzori se često koriste gdje niske cijene, kompaktna veličina i jednostavna integracija bitniji od maksimalne selektivnosti.
Ograničenja
MOS senzori su osjetljiviji na učinci vlage, VOC križna osjetljivost i dugotrajno pomicanje, pa često zahtijevaju kompenzaciju i pažljivu strategiju kalibracije.
5. Senzori toplinske vodljivosti
A toplinska vodljivost senzor mjeri kako mješavina plinova prenosi toplinu. Horiba objašnjava da ova metoda koristi grijanu žicu ili sličan element; kako se mijenja toplinska vodljivost plina, mijenjaju se i temperatura elementa i električni otpor, što omogućuje izračunavanje koncentracije.
Kako radi
Ako rashladno sredstvo koje je iscurilo promijeni toplinsku vodljivost zraka oko senzora, senzor detektira tu promjenu kao promjenu otpora u grijanom elementu.
Najbolje odgovara
Senzor toplinske vodljivosti može funkcionirati za neke primjene rashladnog sredstva, ali općenito jest manje selektivno nego NDIR jer reagira na promjene svojstava rasutog plina, a ne na određeni optički otisak. Horiba izričito napominje da TCD radi ne pokazuju selektivnost na isti način i da drugi plinovi mogu utjecati na očitanje.
Kako radi logika alarma nakon što senzor otkrije rashladno sredstvo
Senzor rashladnog sredstva ne zaustavlja se na "plin prisutan". U stvarnim HVAC i rashladnim sustavima, očitanje se uspoređuje s a definirani prag, a sustav zatim pokreće odgovor. Što se računa kao točan prag ovisi o klasi rashladnog sredstva i primjeni.
Za strojarnice i mnoga A1 rashladna sredstva
ASHRAE smjernice zahtijevaju da postavljena vrijednost detektora rashladnog sredstva bude nije veća od primjenjive granice koncentracije rashladnog sredstva (RCL), a noviji dodaci i dalje zahtijevaju detektor smješten na mjestu gdje će se iscurilo rashladno sredstvo koncentrirati kako bi mogao aktivirati alarme i mehaničku ventilaciju.
Za A2L slabo zapaljive rashladne tvari
UL objašnjava da se sustavi detekcije rashladnog sredstva za ove primjene ocjenjuju okolo 25% LFL-a, pomažući smanjiti rizik od požara zbog curenja. TI-jev sažetak A2L aplikacije također govori o senzorima za otkrivanje curenja rashladnog sredstva koji se koriste za usklađivanje s UL 60335-2-40 zahtjevi.
Za sustave sposobne za ublažavanje
Kada se prekorači prag, detektor može pokrenuti:
- zvučni/vizualni alarmi,
- ventilacijski ventilatori,
- ploča za ublažavanje,
- isključivanje kompresora,
- ili drugu sigurnosnu logiku. Carrierov dodatni vodič A2L, na primjer, opisuje senzor detekcije koji komunicira s upravljačkom pločom koja pokreće način disipacije nakon što koncentracija rashladnog sredstva poraste iznad postotka LFL-a.
Zašto je položaj važan jednako koliko i tehnologija senzora
Čak i najbolji senzor može propustiti curenje ako je instaliran na krivom mjestu. ASHRAE zahtijeva lociranje detektora u strojarnici gdje će se rashladno sredstvo iz curenja koncentrirati, što znači da postavljanje treba slijediti očekivano ponašanje curenja, protok zraka i učinke gustoće.
Zbog toga je otkrivanje rashladnog sredstva zapravo problem dizajna sustava, a ne samo izbor komponente. Trebate pravo:
- princip osjeta,
- kalibriranje,
- mjesto montaže,
- logika praga,
- i upravljačkih izlaza.
Koji je princip senzora rashladnog sredstva najbolji?
Ne postoji univerzalni pobjednik.
- Za mnoge halougljikova rashladna sredstva,, Je n često se preferira zbog selektivnosti i stabilnosti.
- Za zapaljivi ugljikovodici kao R290,, katalitička kuglica i novije MEMS na temelju svojstava metode su uobičajene opcije.
- Za troškovno osjetljivi ugrađeni proizvodi,, MOS može se i dalje koristiti, ali su kompenzacija i kontrola zanošenja važniji.
- Za primjene u kojima trebate jednostavno mjerenje svojstava rasutog plina, toplinska vodljivost može se uzeti u obzir, iako je manje selektivan.
FAQ
Kako senzor rashladnog sredstva otkriva curenje?
Otkriva curenje mjerenjem promjene svojstva u okolnom zraku uzrokovane rashladnim sredstvom, kao što je IR apsorpcija, promjena prijenosa topline, katalitička oksidacija ili promjena otpora, zatim taj signal pretvara u očitanje koncentracije i izlaz alarma.
Koji je najčešći tip senzora rashladnog sredstva?
Za mnoga moderna HVAC rashladna sredstva, NDIR infracrveni je jedan od najčešćih pristupa fiksne detekcije zbog svoje selektivnosti i stabilnosti.
Rade li svi senzori rashladnog sredstva na isti način?
Ne. Različiti senzori koriste različite principe, uključujući NDIR, MEMS senzor termodinamičkih svojstava, katalitička kuglica, MOS i toplinska vodljivost.
Zašto A2L rashladna sredstva trebaju drugačiju logiku detekcije?
Budući da su rashladna sredstva A2L blago zapaljiva, senzor je često dio a sustav detekcije rashladnog sredstva dizajniran da reagira na djelić LFL, o čemu se često raspravlja 25% LFL u smjernicama UL.
Da li senzor samo alarmira ili može kontrolirati i opremu?
Može oboje. U mnogim sustavima očitanje detektora koristi se za okidanje ventilatori, ploče za ublažavanje, alarmi ili logika isključivanja, a ne samo upozorenje na zaslonu.
