Cảm biến bụi mịn PM2.5 KNX GS 70.00 Müller: đo 6 đại lượng trên một bus
Trong dòng cảm biến chất lượng không khí KNX của Hugo Müller, GS 70.00 là model đo được nhiều đại lượng nhất và cũng là thiết bị duy nhất tích hợp cảm biến bụi mịn PM2.5. Với một System Integrator đang thiết kế hệ thống thông gió theo nhu cầu (demand-controlled ventilation) cho trường học, bệnh viện hay công trình xanh LEED/WELL, đây là con cảm biến gom nhiều dữ liệu môi trường nhất về một địa chỉ vật lý trên bus. Bài viết này đi thẳng vào các điểm kỹ thuật cần cân nhắc khi đưa GS 70.00 vào hồ sơ thiết kế.
Cảm biến bụi mịn PM2.5 KNX GS 70.00 là gì?
GS 70.00 knx là cảm biến và bộ điều khiển chất lượng không khí đa thông số chạy trên bus KNX TP, vỏ nhựa nhiệt dẻo tự dập lửa kích thước 80,5 x 80,5 x 17 mm, lắp tường nổi (khuyến nghị kết hợp flush-mounting box). Hugo Müller xếp thiết bị vào nhóm room climate control.
Trong một module, GS 70.00 đo cùng lúc 6 đại lượng: bụi mịn PM2.5 (0 đến 50 µg/m³), VOC (0 đến 5.000 µg/m³), nhiệt độ (0 đến +50°C), độ ẩm tương đối (0 đến 100%), áp suất khí quyển tuyệt đối (300 đến 1.100 hPa) và điểm sương (tính toán, xuất giá trị kèm alarm). Cần làm rõ ngay một chi tiết dễ hiểu nhầm: thiết bị chỉ đo PM2.5, không tách riêng PM1 hay PM10; cả datasheet lẫn technical manual đều ghi rõ "PM 2.5".
Điểm phải nhấn mạnh với người mua: GS 70.00 không đo CO2. Nếu GS 20.00 chỉ đo VOC, còn GS 40.12/GS 41.12 và GS 47.11/GS 48.11 chỉ đo CO2, thì GS 70.00 gộp cả PM2.5 lẫn VOC vào một thiết bị nhưng vẫn không có cảm biến CO2. Hiện chưa có model nào của Hugo Müller đo được cả CO2 lẫn bụi mịn trong cùng một module. Dự án cần đồng thời cả hai chỉ số thì phải bố trí hai thiết bị. Đây là giải pháp thường gặp khi triển khai hệ thống ứng dụng KNX cho các công trình có yêu cầu giám sát không khí toàn diện.
Nguồn cấp 2 chế độ: bus tối thiểu 25V hoặc nguồn phụ 9-12V DC
Đây là điểm kỹ thuật quan trọng nhất khi đưa GS 70.00 vào tính toán bus load, và nó khác hẳn các cảm biến CO2/VOC cùng hãng. Thiết bị lấy nguồn qua điện áp bus KNX (danh định 29V) nhưng có hai chế độ tiêu thụ tùy vào việc có cấp nguồn phụ hay không.
| Chế độ cấp nguồn | Dòng bus | Điều kiện |
|---|---|---|
| Chỉ dùng điện áp bus KNX, không nguồn phụ | Tối đa 25 mA | Yêu cầu điện áp bus tối thiểu 25V tại vị trí lắp |
| Có nguồn phụ 9-12V DC | Dưới 5 mA | Bắt buộc khi điện áp bus dưới 25V |
Dòng bus tối đa 25 mA là mức rất cao so với mặt bằng cảm biến KNX thông thường (các model CO2/VOC cùng hãng chỉ tiêu thụ cố định dưới 10-12,5 mA). Với KNX TP, một power supply 640 mA về lý thuyết cấp cho khoảng 25 thiết bị loại này ở chế độ chỉ bus, chưa kể các thiết bị khác trên line. Kinh nghiệm triển khai cho thấy vấn đề không nằm ở tổng dòng của power supply mà ở sụt áp cuối line: khi GS 70.00 nằm ở cuối một line KNX dài hoặc line có nhiều thiết bị, điện áp bus tại điểm đó có thể tụt xuống dưới 25V, và lúc đó thiết bị không đảm bảo hoạt động ổn định nếu không có nguồn phụ.
Cách xử lý: kéo thêm một nguồn phụ 9-12V DC tới thiết bị qua push-in connector. Khi có nguồn phụ, dòng lấy từ bus giảm xuống dưới 5 mA, vừa giảm tải bus vừa loại bỏ rủi ro sụt áp. Vì vậy, ngay từ khâu thiết kế, cần khảo sát vị trí GS 70.00 trên topology: nếu nằm gần power supply và line ngắn thì chạy chế độ chỉ bus cho gọn; nếu nằm xa hoặc line đông thiết bị thì dự trù sẵn đường nguồn phụ. Bỏ qua bước này là nguyên nhân phổ biến khiến cảm biến báo lỗi hoặc treo giá trị sau khi bàn giao.
Logic điều khiển và chức năng trên bus
GS 70.00 không chỉ là cảm biến gửi giá trị; mỗi đại lượng đều có bộ điều khiển riêng đưa control value lên bus, cấu hình toàn bộ trong ETS. Định dạng ngõ ra control value linh hoạt: switching command, priority, percent, byte hoặc scene.
| Đại lượng | Chức năng trên bus |
|---|---|
| Bụi mịn PM2.5 (PM/PMC/PMCMP) | Value output; điều khiển step 1/2/3 và PI; comparator PM riêng (PMCMP) |
| VOC (VOC/VOCC) | Value output; điều khiển step 1/2/3 và PI; fresh air calibration |
| Độ ẩm tương đối (rH/RHC/HUMCMP) | Value output; điều khiển step 1/2/3 và PI; comparator độ ẩm riêng (HUMCMP) |
| Nhiệt độ (T/RTC) | Value output; RTC đầy đủ HVAC mode comfort/standby/eco, sưởi và làm mát 2 điểm hoặc PI, main + extra level; alarm frost và heat |
| Điểm sương (DEWP) | Value output; alarm khi chạm ngưỡng |
| Áp suất khí quyển (P) | Value output tuyệt đối và tương đối |
| VAV (VAVC) | Value output 0 đến 100%, chỉ PI, nhận nguồn từ các bộ PI đang active |
Điểm khác biệt đáng chú ý: GS 70.00 là thiết bị duy nhất trong họ cảm biến chất lượng không khí Hugo Müller có hàm comparator cho cả bụi mịn (PMCMP) lẫn độ ẩm (HUMCMP). Comparator cho phép so sánh giá trị đo với ngưỡng đặt trước ngay trên thiết bị, xuất tín hiệu nhị phân khi vượt ngưỡng để kích hoạt logic thông gió hoặc cảnh báo mà không cần thêm khối so sánh trong ETS. Với dự án lớn, việc dồn logic so sánh xuống thiết bị giúp giảm số group object và giảm traffic trên bus.
Ngoài ra, mọi đại lượng đều hỗ trợ external value qua bus, tức có thể dùng giá trị từ cảm biến ngoài thay cho cảm biến nội, hữu ích khi cần lấy nhiệt độ hay độ ẩm chuẩn từ một điểm đo khác trong phòng. Riêng cảm biến VOC cần fresh air calibration định kỳ (khuyến nghị cấp khí tươi mỗi 2 ngày), kích hoạt qua ETS object hoặc giữ nút programming 5 giây. Toàn bộ chuỗi PI của PM, VOC, rH, T có thể làm nguồn cho bộ điều khiển VAV, phù hợp với hệ cấp gió tươi theo nhu cầu.
Bảng tham chiếu PM2.5 và TVOC
Hai bảng dưới đây trích từ tài liệu kỹ thuật của thiết bị, dùng để đặt ngưỡng comparator và threshold điều khiển sao cho bám tiêu chuẩn thay vì đặt cảm tính.
Giá trị tham chiếu bụi mịn PM2.5:
| Chỉ tiêu | PM2.5 |
|---|---|
| Trung bình năm (EU 2008/50/EC, từ 2020) | 20 µg/m³ |
| Trung bình năm (WHO) | 10 µg/m³ |
| Trung bình 24 giờ (WHO) | 25 µg/m³ |
Đánh giá nồng độ TVOC (theo Bundesgesundheitsblatt 2007, Springer):
| Mức | Nồng độ (µg/m³) | Đánh giá | Khuyến nghị |
|---|---|---|---|
| 1 | Dưới 300 | Không đáng ngại | Giá trị mục tiêu |
| 2 | 300 đến 1.000 | Vẫn chấp nhận được | Nên thông gió |
| 3 | 1.000 đến 3.000 | Đáng lưu ý | Tăng cường thông gió |
| 4 | 3.000 đến 10.000 | Nghiêm trọng | Bắt buộc tăng cường thông gió |
| 5 | 10.000 đến 25.000 | Không chấp nhận | Thông gió mạnh khẩn cấp |
Lưu ý dải đo VOC của thiết bị là 0 đến 5.000 µg/m³, tức phủ tới hết mức 4 và một phần mức 5 của bảng đánh giá.
Ứng dụng
GS 70.00 hợp nhất với các không gian mà bụi mịn là mối quan tâm trực tiếp: trường học, bệnh viện, phòng khám, văn phòng hạng A, khách sạn, phòng hội nghị và các công trình theo đuổi chứng nhận LEED hoặc WELL. Điển hình là điều khiển thông gió theo PM2.5 và VOC: khi PM2.5 vượt ngưỡng WHO 25 µg/m³ hoặc VOC lên mức 3, comparator kích hoạt tăng cấp gió tươi; kết hợp bộ VAVC để điều tiết lưu lượng gió theo phần trăm thay vì bật tắt cứng. Dữ liệu áp suất và điểm sương bổ sung cho logic chống đọng sương trên bề mặt lạnh và giám sát chênh áp giữa các khu vực.
Giới hạn
Cấp bảo vệ IP 20 nên thiết bị chỉ dùng trong phòng khô, không lắp ngoài trời, không dùng cho khu vực ẩm ướt. Không dùng cho tác vụ an toàn như điều khiển cửa thoát hiểm hay hệ PCCC. Vỏ 80mm lắp tường nổi, không âm tường kín. Cảm biến VOC cần vài phút sau khi cấp nguồn mới cho giá trị đầu tiên, và đối tượng sensor error có thể active khoảng một giờ sau fresh air calibration. Số đo dễ bị nhiễu bởi gió lùa, nắng chiếu trực tiếp, nguồn nhiệt như dimmer, rung động, cũng như dung môi hữu cơ, sơn, keo hay chất dẻo hóa trong quá trình thi công. Vị trí lắp cần tránh các nguồn nhiễu này.
Khi nào nên và không nên chọn GS 70.00
Nên chọn khi dự án cần đo bụi mịn PM2.5 làm chỉ số chính, muốn gom nhiều đại lượng môi trường về một điểm đo để giảm số thiết bị, cần comparator PM hoặc rH ngay trên thiết bị, và mặt bằng thi công cho phép lắp tường nổi vỏ 80mm. Không nên chọn khi yêu cầu bắt buộc đo CO2 (thiết bị này không có cảm biến CO2), khi cần lắp âm tường thẩm mỹ khung công tắc, hoặc khi line KNX đã gần đầy tải mà không thể bố trí nguồn phụ 9-12V DC cho mức dòng lên tới 25 mA.
Sản phẩm liên quan và so sánh
| Sản phẩm | Khác biệt chính |
|---|---|
| Cảm biến VOC KNX GS 20.00 | Chỉ đo VOC, không PM2.5, không CO2; vỏ 55mm gọn hơn khi không cần bụi mịn |
| Cảm biến CO2 KNX GS 40.12/41.12 vỏ 80mm | Đo CO2 thay vì PM2.5/VOC, cùng vỏ 80mm, có 3 ngõ 0-10V và KNX Secure |
| Cảm biến CO2 KNX âm tường GS 47.11/48.11 | Đo CO2, vỏ 55mm âm tường khung công tắc, có màn hình CO2/rH |
Cần đo đồng thời CO2 và bụi mịn thì bố trí GS 70.00 kèm một trong các model CO2 nêu trên, vì chưa có thiết bị Hugo Müller nào gộp cả hai chỉ số.
Kết luận
GS 70.00 là lựa chọn khi bụi mịn PM2.5 là ưu tiên và dự án muốn tối giản số cảm biến bằng cách gom sáu đại lượng môi trường về một module có sẵn logic điều khiển và comparator. Hai điểm phải chốt trong hồ sơ thiết kế là dòng bus lên tới 25 mA cùng phương án nguồn phụ 9-12V DC khi bus yếu, và việc thiết bị không đo CO2 nên cần bố trí thêm cảm biến CO2 nếu công trình yêu cầu chỉ số này. Cần đo CO2 thì dùng GS 40.01/41.01 hoặc GS 40.12/41.12, cần đo VOC thì dùng GS 20.00, chỉ cần nhiệt độ độ ẩm thì dùng GS 10.00. Liên hệ đội kỹ thuật KNXStore để tư vấn cấu hình theo dự án và kiểm tra tồn kho.
