Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Doskonalenie czujnika składu powietrza

Usprawnienie izolacji i ograniczenie wymiany powietrza są kluczowe pod względem ograniczenia zużycia energii w budynkach, jednak przyczynią się również do zwiększenia stężenia niebezpiecznych lotnych związków organicznych wewnątrz budynków. W ramach projektu SENSINDOOR opracowywany jest układ wentylacyjny mający rozwiązać ten problem.
Doskonalenie czujnika składu powietrza
Prof. Andreas Schütze z Laboratorium Technologii Pomiarowej (LMT) na Uniwersytecie Kraju Saary (Niemcy) koordynuje finansowany ze środków UE projekt SENSINDOOR (Nanotechnology based intelligent multi-SENsor System with selective pre-concentration for Indoor air quality control) trwający od stycznia 2014 r. do grudnia 2016 r.

Celem projektu jest opracowanie inteligentnych układów czujników opartych na nanotechnologii i przeznaczonych do selektywnego monitorowania lotnych związków organicznych (VOC) w wentylacji regulowanej w zależności od potrzeb w środowiskach wewnątrz pomieszczeń. Poniżej Prof. Schütze omawia dotychczasowe osiągnięcia i możliwości projektu.

Jaki jest potencjalny wpływ technologii czujnikowej opracowywanej w ramach projektu SENSINDOOR?

Szacuje się, że zużycie energii powiązane z ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją (HVAC) w budynkach stanowi niemal 50% całkowitego zużycia energii w krajach uprzemysłowionych. Można znacznie ograniczyć takie zużycie energii poprzez zastosowanie usprawnionej izolacji i ograniczenie wymiany powietrza. Spowoduje to jednak zwiększenie stężenia pochodnych formaldehydu, benzenu i naftaliny pochodzących ze źródeł wewnętrznych (mebli, dywanów, farb itp.) w budynkach. Spędzamy ponad 80% czasu wewnątrz pomieszczeń, co ma ogromny wpływ na nasze zdrowie i przyczynia się do rozwoju przewlekłych chorób układu oddechowego oraz zwiększenia zachorowalności na raka. Dzięki wentylacji regulowanej w zależności od potrzeb możemy ograniczyć stężenie lotnych związków organicznych i tym samym zapewnić bardziej przyjazne zdrowiu środowisko wewnątrz pomieszczeń.

Jakie są dotychczasowe główne osiągnięcia projektu SENSINDOOR?

Osiągnięcia projektu dotyczą trzech poziomów: na poziomie technologicznym opracowano technologie osadzania za pomocą lasera impulsowego do integracji warstw czułych na gaz na różnych platformach mikroczujników, a także technologie osadzania warstw struktur metaloorganicznych na mikropłytach grzejnych do prekoncentratorów; na poziomie elementu czujnika opracowano innowacyjny półprzewodnik oparty na tlenkach metali (czujnik gazowy) oraz elementy czujnika tranzystora polowego typu SiC-FET (oparty na węgliku krzemu; czuły na określone gazy) o wysokiej czułości wykrywania niebezpiecznych lotnych związków organicznych, a także zintegrowany mikroukład łączący w sobie czujnik i prekoncentrator; na poziomie systemowym zdołaliśmy połączyć elementy czujnika i prekoncentratora z dedykowanym układem elektronicznym do dynamicznej pracy i odczytu przy pomocy zaawansowanych algorytmów oceny danych w celu uzyskania wysokiej czułości i selektywności.

Co na chwilę obecną jest najważniejszym wynikiem projektu?

Zdołaliśmy opracować zintegrowany mikroukład czujnika gazowego składający się z mikro-prekoncentratora, umożliwiający zwiększenie czułości i selektywności układu pomiarowego lotnych związków organicznych. Ta innowacyjna koncepcja zrodziła się w trakcie przygotowywania projektu, a jej podstawowy zamysł zweryfikowano podczas modelowania i pierwszych prób eksperymentalnych. Najważniejszą dla nas kwestią jest możliwość wyprodukowania tego zintegrowanego mikroukładu przy zachowaniu niskich kosztów — dzięki temu otrzymamy opłacalne rozwiązanie, które umożliwi selektywny pomiar docelowych lotnych związków organicznych na poziomie ppb nawet przy wysokim natężeniu gazów w tle.

Jakie są główne zadania/cele wyznaczone na pozostałą część projektu?

Obecnie prowadzimy prace nad integracją różnych aspektów technologicznych w pojedynczym układzie demonstracyjnym, który zostanie poddany gruntownym próbom w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Następnie zamierzamy przeprowadzić próby w terenie w przynajmniej dwóch różnych środowiskach zastosowania, z czego jednym będzie szkoła lub przedszkole, a drugim prywatny dom lub mieszkanie.

Co stanowiło największe wyzwanie podczas realizacji projektu?

Z technologicznego punktu widzenia głównym wyzwaniem było zintegrowanie różnych technologii i komponentów w pojedynczym układzie przy zachowaniu niskich kosztów oraz zapewnienie stabilnego działania w rzeczywistych warunkach — rozwiązanie sprawdza się w laboratoriach, ale rzeczywiste środowiska są znacznie bardziej złożone i różnorodne. Jest to zwłaszcza trudne w przypadku kalibracji, którą prawdopodobnie będzie trzeba wykonać na miejscu, przynajmniej częściowo, aby wziąć pod uwagę warunki panujące w danym otoczeniu. Kolejnym dużym wyzwaniem było przekazanie znaczenia wartości pomiarowych: większość osób nie rozumie wartości wyrażonej jako "x ppb tego gazu" oraz "y ppb innego gazu". Wartości pomiarowe w postaci liczbowej sprawdzają się w przypadku regulacji wentylacji, ale konieczne jest wprowadzenie prostego i intuicyjnego interfejsu użytkownika, aby zapewnić użytkownikom łatwy dostęp do informacji. Jest to jednak złożone zadanie wymagające dużego nakładu pracy, a jego realizacja będzie prawdopodobnie możliwa dopiero w kolejnym projekcie.

Źródło: Na podstawie wywiadu z koordynatorem projektu.

Powiązane informacje

Numer rekordu: 124433 / Ostatnia aktualizacja: 2015-12-11
Kategoria: Nowe produkty i technologie
Dostawca treści: ec
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę