Cảm biến CO2 ống gió là thiết bị điện tử được thiết kế chuyên biệt để đo lường và giám sát nồng độ khí CO2 bên trong các ống gió HVAC theo thời gian thực. Dữ liệu đo được sẽ được gửi về bộ điều khiển trung tâm, từ đó hệ thống có thể tự động điều chỉnh lưu lượng gió một cách linh hoạt và chính xác hơn. Trong bài viết này, Sensors Việt Nam sẽ phân tích chi tiết cảm biến CO2 gắn ống gió: từ vai trò thực tế, cấu tạo bên trong, nguyên lý hoạt động, cho đến những điểm cần lưu ý khi lựa chọn thiết bị để vừa đảm bảo chất lượng vừa tối ưu chi phí.

Vì sao cảm biến CO2 ống gió lại quan trọng trong hệ thống HVAC hiện đại?

Nếu nhìn từ góc độ vận hành, cảm biến CO2 ống gió đóng vai trò như “đôi mắt” của hệ thống thông gió. Thiết bị liên tục theo dõi nồng độ CO2 trong dòng khí và gửi dữ liệu về bộ điều khiển trung tâm để điều chỉnh quạt theo nhu cầu thực tế:

- Nồng độ CO2 tăng cao → quạt tăng tốc, cấp thêm gió tươi

- Nồng độ CO2 thấp → quạt giảm tốc, tránh lãng phí năng lượng

Cách điều khiển này mang lại hai lợi ích rất rõ ràng:

Thứ nhất, đảm bảo chất lượng không khí: Hệ thống luôn duy trì nồng độ CO2 dưới mức 1000 ppm - ngưỡng tiêu chuẩn được khuyến nghị. Nhờ đó, không gian làm việc, học tập và sinh hoạt luôn thông thoáng, giúp cải thiện sức khỏe, tâm trạng và hiệu suất của con người.

Thứ hai, tiết kiệm năng lượng đáng kể: So với các hệ thống thông gió chạy quạt cố định 24/7, việc điều khiển theo nhu cầu thực tế giúp tiết kiệm từ 30 - 50% điện năng, đặc biệt hiệu quả với các tòa nhà văn phòng, trường học, bệnh viện hoặc trung tâm thương mại.

Bên trong cảm biến CO2 ống gió có gì?

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều mẫu cảm biến CO2 ống gió khác nhau, nhưng xét về cấu tạo cơ bản, đa phần đều có những thành phần chính tương tự nhau.

Thân cảm biến

- Phần vỏ ngoài thường được làm từ nhôm hoặc thép không gỉ.

- Chịu lực và chống ăn mòn tốt, chống bụi, chống tia nước (chuẩn bảo vệ IP54 trở lên)

- Thiết kế phổ biến là dạng hộp vuông, chữ nhật hoặc tròn dẹt, kích thước gọn, bề mặt trơn, phù hợp lắp đặt trực tiếp lên các ống gió tiêu chuẩn với đường kính khoảng 100 - 400 mm.

Đầu dò hồng ngoại NDIR

Hầu hết các cảm biến CO2 ống gió hiện đại đều sử dụng công nghệ hồng ngoại không phân tán (NDIR).
Đầu dò này phát tia hồng ngoại ở bước sóng 4,26 μm - bước sóng đặc trưng mà khí CO2 hấp thụ mạnh nhất. Ưu điểm nổi bật là:

+ Độ chính xác cao

+ Phản hồi nhanh

+ Hoạt động ổn định trong thời gian dài

Bộ lọc quang học: Bộ lọc quang học chỉ cho phép bước sóng 4,26 μm đi qua, giúp hạn chế nhiễu từ các loại khí khác, từ đó nâng cao độ chính xác của phép đo.

Máy dò hồng ngoại: Máy dò thường sử dụng các phần tử thermopile hoặc photodiode siêu nhạy, có nhiệm vụ phát hiện sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ tia hồng ngoại và chuyển đổi lượng bức xạ bị CO2 hấp thụ thành tín hiệu điện.

Mạch điện tử & bộ xử lý: Tín hiệu yếu từ máy dò sẽ được khuếch đại bởi mạch điện tử

Bộ chuyển đổi A/D: Chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu ngõ ra tương ứng với bộ điều khiển.

Bộ vi xử lý: Tính toán nồng độ CO2 từ tín hiệu điện.

Bộ bù nhiệt: Loại bỏ sai số do sự thay đổi nhiệt độ ống gió.

Ngõ ra tín hiệu: Giá trị CO2 sau khi xử lý có thể xuất ra nhiều dạng khác nhau:

- Analog: 0-10V hoặc 4-20mA

- Truyền thông số: RS485 Modbus RTU (kết nối BMS/PLC)

- Relay output: kích hoạt hoặc điều khiển thiết bị ngoại vi

Cảm biến CO2 ống gió hoạt động như thế nào?

Vì phần lớn các thiết bị hiện nay đều dùng công nghệ hồng ngoại không phân tán (NDIR), nên nguyên lý hoạt động cũng xoay quanh công nghệ này.

Trước hết, công nghệ NDIR được đánh giá cao nhờ:

- Độ chính xác rất cao

- Khả năng chống nhiễu tốt

- Tuổi thọ dài

- Ít cần bảo trì

- Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm hay áp suất

Quy trình đo nồng độ CO2 diễn ra theo các bước sau:

Bước 1: Cảm biến phát tia hồng ngoại ở bước sóng 4,26 μm - bước sóng đặc trưng của CO2.

Bước 2: Luồng khí trong ống gió đi vào buồng đo và được phân bổ đều để đảm bảo kết quả ổn định.

Bước 3: Các phân tử CO2 hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng này, trong khi các khí khác hầu như không ảnh hưởng.

Bước 4: Máy dò hồng ngoại đo lượng ánh sáng còn lại sau khi bị CO2 hấp thụ và tính toán ra nồng độ CO2 tương ứng.

Bước 5: Thuật toán bù nhiệt được kích hoạt để loại bỏ sai số do biến đổi nhiệt độ trong ống gió.

Bước 6: Giá trị CO2 được chuyển thành tín hiệu analog, tín hiệu truyền thông hoặc relay để phục vụ điều khiển hệ thống.

Có thể thấy, cảm biến CO2 ống gió là một thiết bị "nhỏ nhưng có võ", đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc tối ưu năng lượng và đảm bảo chất lượng không khí cho các hệ thống HVAC hiện đại. Nếu bạn đang quan tâm đến cảm biến CO2 nói chung hoặc cảm biến CO2 ống gió nói riêng, liên hệ ngay với Sensors Việt Nam để được tư vấn nhanh chóng và chính xác nhất.