Projekt 12554/01

Machbarkeitsstudie für CO2-Sensoren im privaten Lebensbereich

Projektdurchführung

Technische Universität MünchenLehrstuhl für Meßsystem- und Sensortechnik
Arcisstr. 21
80290 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Leistungsfähigkeit von Menschen hängt in hohem Maße von der Raumluftqualität ab, die üblicherweise in Wohnungen durch handbediente Lüftung erreicht wird; dabei treten aber häufig hohe, unnötige Energieverluste auf. Will man die Lüftung automatisieren, so benötigt man in einem ersten Schritt kostengünstige (CO2-)Sensoren. Da es zur Zeit nicht sichergestellt ist, ob man mit den bekannten Sensorprinzipien einen neuartigen CO2-Sensor entwickeln kann, der kostengünstig, langzeitstabil und störungsfrei arbeitet, soll die Machbarkeit in dieser Studie untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Detaillierte Zusammenstellung des Standes der Technik aus Literatur und Markt.
2. Aufstellen der genauen Spezifikationen.
3. Erarbeiten eines oder mehrerer neuartiger Konzepte.
4. Detaillierte Prüfung auf Realisierbarkeit unter Einhaltung der gestellten Bedingungen.
5. Prüfung, wie Systemeinbindung in das intelligente Heim möglich ist.
6. Prüfung, welche Signalverarbeitungsalgorithmen anwendbar sind.
7. Diskussion und Zusammenfassung in der Studie.


Ergebnisse und Diskussion

Durch die Machbarkeitsstudie konnte nachgewiesen werden, dass nur bei Verwendung der Infrarotabsorption die Aussicht besteht, einen zuverlässigen, wartungsfreien Betrieb über einen Zeitraum von mindestens fünf Jahren zu ermöglichen, vorausgesetzt, dass alle Komponenten des Sensoraufbaus optimal aufeinander abgestimmt werden. Betrachtet man die erforderlichen Sensorkomponenten wie Strahlungsquelle, Schmalbandfilter und Detektor, so sind insbesondere die als Strahlungsquellen gewählten Glühlämpchen nicht langzeitstabil. Dem wird durch eine Messung bei zwei Wellenlängen, innerhalb und au-ßerhalb der CO2-Absorption, Rechnung getragen. Wichtig ist ferner die Einbindung eines derartigen CO2-Sensors in ein Hausinstrumentierungssystem. Hierzu bedarf es einer minimierten analogen Signalverarbeitung vor Ort, digitalen Signalverarbeitungsalgorithmen in einem Mikrocontroller mit eingebauten ADU und einem entsprechenden Buskoppler. Die angestrebten Herstellkosten bei sehr hohen Stückzahlen sind erreichbar, wenn alle Optimierungspotentiale bei der Entwicklung eines derartigen Sensorsystems ausgeschöpft werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Da es sich um eine Machbarkeitsstudie handelt, wäre eine uneingeschränkte Öffentlichkeit für die Verfasser der Studie äußerst schädlich.


Fazit

Die Machbarkeitsstudie zeigt, dass mit entsprechenden abgestimmten Entwicklungsanstrengungen ein preiswerter, langzeitstabiler CO2-Sensor für das private Heim entwickelbar wäre. Die hierfür erforderlichen Entwicklungen sind erheblich und sollten zusammen mit einem mittelständischen Unternehmen, nach Möglichkeit mit Unterstützung der Umwelt-Bundesstiftung, zügig in Angriff genommen werden.