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CO2-Ampel mit Alarm und Cloud-Anbindung

Der fertige CO2-GuardDer fertige CO2-Guard
Bei der hier vorgestellten Anleitung (Open Source Hardware und Open Source Software) zum Selbstbau eines CO2-Wächters, handelt es sich um ein DIY-Projekt zur Raumluftüberwachung und Beurteilung der Luftqualität (IAR: Indoor air quality) anhand der Kohlenstoffdioxid-Konzentration. Der Selbstbau reduziert die Kosten und kann zudem als praktisches Projekt im Unterricht (MINT) realisiert werden.

Das Gerät nutzt einen NDIR-Sensor und zeigt die Luftqualität über LEDs in mehreren Abstufungen an. Zusätzlich ertönt ein Alarm, wenn die Belastung inakzeptabel hoch ist, damit dieser Zustand nicht übersehen wird.

Der aktuelle Meßwert wird nicht auf dem CO2-Guard angezeigt, da dies nur ablenkt. Dafür besteht die Möglichkeit (kann auch deaktiviert werden), die Meßwerte (CO2-Gehalt und Temperatur) per WLAN auf einen IoT-Server zu übertragen. Die Daten können dann visuell aufbereitet als Diagramm per Webbrowser oder App betrachtet oder weiter ausgewertet werden. Dadurch ist eine Protokollierung gegeben, um die Bemühungen zur Qualitätsverbesserung zu dokumentieren.

Deutlich zu erkennen sind in der Webdarstellung die Phasen, in denen gelüftet wird, weil der CO2-Wert stark fällt. Der Temperaturabfall zeigt bei kalten Außentemperaturen an, wie lange gelüftet wurde und daß es gar nicht viel mehr bringt, lange zu lüften:

Darstellung der Meßwerte beim IoT-Service

Auch auf dem Smartphone können die Werte und Diagramme in einer App angezeigt werden und ein zusätzlicher Alarm warnt bei kritischer Luftqualität:

Darstellung der Meßwerte auf dem Smartphone

Niedrige CO2-Konzentration schützt

Im Zuge der Diskussion zur Eindämmung von COVID-19 (Coronavirus-Pandemie) wird beispielsweise vom Umweltbundesamt oder dem DGUV empfohlen, regelmäßig die Räume zu lüften, um die mit dem Virus SARS-CoV-2 belasteten Aerosole in der Luft zu reduzieren.

Laut der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamtes (PDF) können CO2-Ampeln als Anhaltspunkt für gute oder schlechte Lüftung dienen. Eine CO2-Konzentration im Innenraum kleiner 1000 ppm (0,1 Vol-%) zeigt unter normalen Bedingungen einen hygienisch ausreichenden Luftwechsel an. Für Außenluft werden derzeit für ländliche Gebiete übliche Werte von 350 ppm, für kleine Städte 375 ppm und für Stadtzentren von 400 ppm genannt.

Eine hohe Raumluftqualität (niedriger CO2-Wert) senkt nicht nur das Infektionsrisiko, sondern verbessert auch grundsätzlich die Leistungsfähigkeit um 8–14 %, bezogen auf die Schnelligkeit und Fehlerfreiheit, bei der Bearbeitung von Aufgaben im Schulunterricht. Mit einem CO2-Online-Rechner können Sie abschätzen, wie lange es dauert, bis die Raumluft bedenklich oder gar inakzeptabel werden kann.

Funktionsprinzip der CO2-Ampeln

Angebote für CO2-Ampeln und Meßgeräte zur Überwachung der Luft im Büro, Klassenraum oder am Arbeitsplatz gibt es zahlreiche. Die Luftqualität wird gemessen und mit drei oder mehr LEDs bewertet (Grün = OK, Gelb = auffällig, Rot = schlecht).

Professionelle Geräte kosten deutlich über 100 Euro. Bei preiswerten Geräten oder vielen Selbstbauvorschlägen werden einfache VOC-Sensoren (volatile organic compounds: flüchtige organische Verbindungen) eingesetzt. Diese messen die Konzentration (aller) kohlenstoffhaltiger Stoffe in der Luft ohne direkt und ausschließlich die Konzentration von CO2 zu bestimmen. Zudem besteht keine Möglichkeit, die Meßwerte zu speichern und auszuwerten. Auch fehlt oft eine akustische Warnung bei kritischer CO2-Konzentration.

Vorteile des CO2-Guard