Wie unterscheidet ein NDIR CO2 Sensor CO2 und H2O?
Einer unserer IT-Boys, der sich auch für Klimatechnik interessierte, als das gerade voll wegen Corona gefeiert wurde, hat uns massenhaft CO2 Sensoren besorgt, die nach dem NDIR Prinzip arbeiten.
Einmal meinte er, dass die Luftfeuchte (also Dihydrogeniummonoxid... 😋) nicht von Kohlenstoffdioxid unterscheiden können... Jetzt meint er wieder, dass die es doch können...
Wer hat nun also Recht? Der junge Klima-Boy oder der erwachsenere Klima-Boy, der jetzt doch wieder mit mir spricht und so?
Wenn er heute recht hat: Wie macht der Sensor das?
1 Antwort
Ich bin kein "Klima-Boy" oder "Klima-Man", nur ein "Old-Physik-Guy". Mit NDIR hatte ich noch nicht zu tun, aber ein kurzer Blick auf die Erklärung, was das eigentlich sei, lässt mich sagen: Es wird genau das Gas erkannt, dass gesucht wird. Aber mit einer Einschränkung.
Ein "Nichtdispersiver Infrarotsensor", oder: NDIR, arbeitet weder mit Beugungsgittern noch mit Gastomographie, die eine breitere oder genauere Analyse erlauben würden, aber auch deutlich aufwändiger sind. Im Besonderen arbeitet NDIR im allgemeinen nicht mit der Dipol-Eigenschaft von Kohlenstoffdioxid bzw. CO2 oder von Dihydrogeniumoxygen bzw. DHMO (😉). Von daher sind CO2 und DHMO gut unterscheidbar . Dies geschieht anhand ihrer Infrarot-Spektrallinie und diese Spektrallinien werden durch die Elektronhülle der Moleküle ausgebildet und sehr individuell (in Bezug auf den Gesamtsatz der Spektrallinien eines Stoffes).
Je nach Bauart prüfen die NDIR-Geräte auf verschiedene Art und Weisen, ob und in welchem Anteil ein Gas mit genau der gewählten Spektrallinie vorhanden ist:
- Entweder ich leuchte das Gas mit einem IR-Laser der exakten Wellenlänge an und schaue nach, wieviel absorbiert wird. (Das funktioniert auch ohne abgeschlossenes Probevolumen, also bspw. als Laser, der – unter Vorsichtsmaßnahmen – in den Himmel gerichtet wird.) / Lichtquellenfilter
- Oder ich bestrahle die Probe mit IR-Licht und einen dahinterliegenden Detektor (CO2-Gasvolumen) und prüfe, wieiviel dort noch ankommt. / Detektorfilter, URAS-Gasdetektor
- Oder aber mit einem elektrisch eingestellten IR-Filter zwischen Leuchte und Gas. / IR-Filter
Der IR-Filter ist am kleinsten und am preiswertesten, aber hier gerade habe ich das Problem, dass es sehr ähnliche IR-Linien zwischen CO2 DHMO gibt und ich das durch eine zweite Messung auf einer anderen IR-Linie trennen müsste.
URAS-Gasdetektoren waren die ersten und haben daher eine höhere Verbreitung. Die IR-Quellenfilter und die Detektorfilter sind deutlich genauer, ihre Bauart benötigt aber auch mehr Volumen.
Wie gut eure Sensoren gegen Quermessungen von DHMO aufgestellt sind, hängt also wohl sowohl von der Bauart und Größe als auch vom gezahlten Preis ab. Da bleibt nur: Ins Datenblatt der Sensoren schauen und prüfen, ob nur auf eine IR-Linie oder mehrere geprüft wird und ob parallel ggf. rel. Luftfeuchtigkeit gemessen und zur Ergebniskorrektur verwendet wird.
Aber wenn der "Klima-Man" drauf geschaut hat und das Gerät schon billig fand, mag es den DHMO-Messfehler wohl haben.
und wie kam er damals drauf, dass es da was zum Verwechseln gab?