传感器技术在地下车库一氧化碳检测系统中的应用

一氧化碳（CO）做为一种无色无味的有毒性气体，随着私家车辆及地下车库的普及，其导致的中毒事件也频频见于报端。近年来国家对地下车库一氧化碳检测系统也开始要求，如《江苏省绿色建筑设计标准》8.6.3条规定：“设有机械通风的地下车库应对CO浓度进行实时监测和控制”。

地下车库是属于封闭或者半封闭的建筑，空气流通自然不会顺畅，地下车库的环境污染主要来源于汽车尾气，汽车尾气的主要成分是一氧化碳。对人体组织缺氧，心脏和大脑的影响最为显著。

当空气中的一氧化碳达到一定浓度的时候，CO报警器就会立刻报警。一氧化碳气体是一种无色、无味、无刺激、有毒气体，人在吸入后造成人体缺氧，直至威胁生命。

一、车库一氧化碳（CO）的危害及产生

一氧化碳是无色，无臭，无味，对吸入对人体有十分大的伤害。它会结合血红蛋白生成碳氧血红蛋白导致人缺氧。最常见的一氧化碳中毒症状，如头痛，恶心，呕吐，头晕，疲劳和虚弱的感觉，暴露在一氧化碳中可能严重损害心脏和中枢神经系统，会有后遗症。

根据测试，空气中的一氧化碳浓度达到50ppm时，健康成年人可以承受8小时；达到200ppm时，健康成年人2～3小时后，轻微头痛、乏力；达到400ppm时，健康成年人1～2小时内前额痛，3小时后威胁生命；到800ppm时，健康成年人45分钟内，眼花、恶心、痉挛，2小时内失去知觉，2～3小时内死亡。

地下车库一氧化碳的产生主要源自于汽车发动机，当发动机怠速运行时，由于汽油燃烧不充分，会产生含有大量CO的尾气。地下停车场属于密闭环境，车辆进出比较频繁，所排放的尾气也不易排出，极易积累大量CO气体，导致停车场内弥漫着呛鼻的气味，损害人的身体健康。因此，地下车库、停车场内应配有送、排风系统，用新鲜空气进行置换，地下汽车库CO含量长期应低于25ppm，短期不应高于37.5ppm。

二、国内外CO标准及车库通风量要求

1、《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002

规定：车间内允许最高CO浓度为30mg/m3，当作业时间一次不超过30min时，CO允许浓度可放宽到100 mg/m3，当作业时间为10~20min内最大允许浓度为200mg/m3。

2、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002

工作场所空气中有毒物质容许浓度

时间加权容许浓度：要求采集有代表性的样品，按8小时工作日内各个接触持续时间与其相应浓度的乘积之和除以8，得出8小时的时间加权平均浓度。

短时间接触容许浓度：一般采集接触15分钟的空气样品；接触时间短于15分钟时，以15分钟的时间加权平均浓度计算。

3、《环境空气质量标准》GB 3095－1996

本标准规定了各项污染物不允许超过的浓度限值：

一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。

二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。

三类区为特定工业区。一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。

4、《室内空气质量标准》GB/T18883-2002

室内空气质量标准：

5、欧洲Ⅱ号排放标准

以设计乘员数不超过6人（包括司机），且最大总质量不超过2.5t的轿车为例。2004年1月1日以后我国将要实行的欧洲Ⅱ号排放标准：汽油车一氧化碳不超过2.2g／km，碳氢化合物不超过0.5g／km；柴油车一氧化碳不超过1.0g／km，碳氢化合物不超过0.7g／km，颗粒物不超过0.08g／km。

6、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

地下停车库的通风系统，宜根据使用情况对通风机设置定时启停（台数）控制或根据车库内的CO浓度进行自动运行控制。停车库中CO容许浓度规定为（3~5）×10-6 m3/ m3。

7、国外法规车库中CO浓度限制

WHO（World Health Organization）1987：推荐CO暴露水平：1小时CO暴露水平——轻度劳动者不超过75ppm，重度劳动者50ppm；8小时CO暴露水平——低于25ppm。（世界卫生组织总则）

ANSI/ASHRAE 62-1989：即使不是连续占用的空间（如停车库）也要求通风，CO暴露限制——1小时35ppm，8小时9ppm。（美国）

加拿大：停车库最大可接受CO水平—1小时30ppm，8小时13ppm。

芬兰：停车库卫生规章限制CO暴露水平—8小时平均30ppm，15分钟平均75ppm

法国：停车库CO浓度20分钟100ppm，8小时50ppm。

德国：封闭停车设施，CO浓度的平均值—在半小时的期间不超过100pp（在离地面1.5m处测量）。

虽然各国的法规要求不同，但长期CO暴露水平限制在25ppm可以满足以上所有法律。

8、各国车库通风要求

日韩：通风量6.9~8.3 L/（s·m2），根据车库大小和车辆类型变化。

芬兰：办公大楼的停车场通风量2.7 L/（s·m2）。

瑞典：建筑法律要求大型独立车库的通风量——至少0.9 L/（s·m2）。

法国：对地板面积大于20000 m2的封闭车库，通风量——167 L/（s·车）。

美国：封闭的停车库要求7.5L/（s·m2）。

德国：封闭停车设施通风量：小车库1.67 L/（s·m2），大车库3.35 L/（s·m2）

中国：要求每小时换气6次，与法国规定十分接近。

9、结论：就以上数据结合烟羽理论智能型诱导风机的CO启动浓度应设为：30~40ppm。

三、地下车库一氧化碳（CO）检测系统的目的

目前，加装地下车库一氧化碳检测系统的目的主要有两个：

1、定期排风保证车库内一氧化碳浓度低于危害水平，属于安全考虑。

2、根据地下车库内一氧化碳浓度进行排风，避免排风频率过高导致的能源浪费，属于节能考虑。

四、地下车库一氧化碳（CO）检测系统功能与设置

如上图所示，地下车库一氧化碳监测控制系统主要有三部分：

1、一氧化碳CO传感器

现场一氧化碳浓度检测仪能够多点实时检测车库内一氧化碳浓度值，并且可以将数据上传到控制器集中显示。

一、电化学一氧化碳传感器（CO传感器）TGS5042描述：

TGS5042是费加罗研发的可电池驱动的电化学一氧化碳传感器，与现有的电化学式传感器相比，有以下优势：电解质是环保型的；没有电解液泄漏的危险；一氧化碳可检测浓度高达1%，操作使用温度范围广（-5？C ~ 55？C）；对干扰气体灵敏度很低。这种传感器具有使用寿命长，长期稳定性好，精度高的特点，是数字显示方面为数不多的可供选择的理想传感器。 OEM客户会发现，通过每个传感器的条形码，可以单独打印每个传感器的数据，使用户可以避免昂贵的气体校准程序，还允许对个别传感器进行追踪。 CO传感器TGS5042采用的是标准AA电池尺寸的外形设计。

二、电化学一氧化碳传感器（CO传感器）TGS5042特点：

* 可电池驱动

* 对一氧化碳选择性/重复性高

* 对一氧化碳具有很高的线性输出特性

* 校准简便易行

* 使用寿命长

* 取得UL认证

* 满足UL2034，EN50291与RoHS的要求

三、电化学一氧化碳传感器（CO传感器）TGS5042典型应用：

* 住宅与商用一氧化碳检测仪

* 工业一氧化碳监控

* 室内停车场通风控制

* 火灾报警器

四、电化学一氧化碳传感器（CO传感器）TGS5042参数：

型号TGS5042-A00（插脚式），TGS5042-B00（金属带式）

对象气体一氧化碳

典型检测范围0 ~ 10，000ppm

输出电流1.2~2.4nA/ppm

基线偏移《 ±10ppm 相当

使用温度范围0？C ~ +50？C （常用）， -5？C ~ +55？C （偶尔）

使用湿度范围5 ~ 99%RH （不结露）

响应时间 （T90）60 秒以内

保存温度条件 -5？C ~ +55？C

净重约12g

标准试验条件20±2？C， 40±10%RH

2、采集控制器

数据采集控制器用来集中显示各监测点的一氧化碳浓度值。同时控制器与排风系统关联，当一氧化碳浓度值超过预设报警值时能够自动报警或控制启动排风系统。

采集控制器一般安装在值班室中，与检测仪采用四芯线RS485协议连接。控制器内部要有继电器报警开关量输出用于控制排风系统。控制器的规格参数如下：

3、联动风机

风机由控制器联动，当一氧化碳浓度超标时自动启动风机；当一氧化碳浓度恢复正常时，风机自动停止。

五、一氧化碳传感器功能特点

1、高灵敏度CO传感器，检测精准；

2、标准RS485接口，安装简单方便；

3、报警提醒，标准信号输出；

4、多点监控，最多可接入100台探测器；

5、多路报警开关量输出，自动控制风机；

6、LCD多功能液晶屏，实时显示浓度值。

六、项目常见问题

1、市面上存在很多家用一氧化碳检测仪，是否可以用于地下车库场所？

答：市面上存在很多家用吸顶、壁挂式，外壳为塑料的一氧化碳检测仪，价格极为便宜，原理多为半导体式或电化学式，只能定性测量，不能精准定量测量。相对于工业用一氧化碳检测仪，存在精度不高，响应迟缓等问题。并且家用一氧化碳检测仪只能单点检测报警，无法实现多点集中监控、超标连锁风机等功能。

2、地下车库一氧化碳检测仪应该如何设计、安装？

目前，地下车库一氧化碳检测仪的设置尚无国家规范，其设置主要是根据《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB50493-2009）中的规定“有毒气体检测器距释放源不宜大于1m”。考虑到此规定主要针对高危化工区域，地下车库场所一氧化碳检测仪的数量设置主要根据防火分区、面积大小等因素来酌情考虑，一般300-400m2左右一个。安装高度建议距地面0.3-0.6m左右为宜。一氧化碳检测仪常见的信号传输方式有4-20ma/RS485两种，考虑到布线简易度和成本，建议选择RS485信号，线缆规格为RVVP 4×1.0mm2。

3、报警值如何设定？

根据一氧化碳的毒性可以看到50ppm为健康成年人八小时内可承受的最大极限，一般建议报警值设定在30ppm。当浓度值超过30ppm时，自动提醒与排风。

七、地下车库CO浓度自动监测系统配置内容

监测区域共有多幢住宅楼，地下车库分为*大防火分区，总面积**m2，我司配置没400m2安装一台CO在线监测设备，我司建议安装10套采集控制器，具体按实际情况需求而定。