Cảm biến chất lượng không khí KNX GS 40.12/41.12 Hugo Müller
Trong một phòng đông người, CO2 là chỉ số phản ánh trực tiếp nhất mức thông gió đang đủ hay thiếu. Nồng độ tăng theo hơi thở, và một cảm biến chất lượng không khí KNX đặt trên bus cho phép hệ thống chủ động tăng gió tươi trước khi không khí trở nên ngột ngạt. GS 40.12 và GS 41.12 knx của Hugo Müller là bản cao cấp nhất trong dòng cảm biến CO2 KNX vỏ 80mm, không chỉ đo CO2 bù áp suất mà còn tích hợp 3 ngõ ra 0-10V để điều khiển van và quạt trực tiếp, cộng KNX Secure. Bài này phân tích hai biến thể cho kỹ sư tích hợp, mô tả logic điều khiển và group object, rồi chỉ rõ ranh giới với các dòng CO2 khác cùng hãng để chọn đúng.
GS 40.12 và GS 41.12 knx là gì
GS 40.12 và GS 41.12 knx là cảm biến điều khiển chất lượng không khí vỏ 80mm chạy trên bus KNX-TP, lấy CO2 làm chỉ số chính và là cấu hình đầy đủ nhất trong dòng CONNECT-KNX của Hugo Müller. Cả hai cùng nền tảng phần cứng, khác nhau ở bảng cảm ứng chỉnh set-point.
Bộ cảm biến gồm CO2, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, áp suất khí quyển tuyệt đối và điểm sương. Giá trị CO2 được bù theo áp suất khí quyển, có thể bù qua cảm biến áp suất nội bộ, qua đối tượng áp suất ngoài, hoặc nhập độ cao lắp đặt trong ETS, để giữ độ chính xác ở các độ cao và điều kiện thời tiết khác nhau. Bên trong thiết bị còn chạy hàm so sánh độ ẩm (humidity comparator), điều khiển nhiệt độ với tối đa 4 sensor value trên 2 vòng độc lập, tính chỉ số nhiệt (heat index) và điều khiển VAV theo nhu cầu thông gió.
Điểm tách bạch dòng .12 so với các dòng CO2 khác của hãng nằm ở phần chấp hành: thiết bị có 3 ngõ ra analog 0-10V tự do cấu hình, điều khiển van sưởi làm mát, damper gió hoặc biến tần quạt trực tiếp mà không cần một KNX actuator riêng, đồng thời hỗ trợ KNX Data Secure. Đây là lý do dòng .12 thường được chọn cho các zone HVAC muốn khép kín chuỗi đo và chấp hành trong một thiết bị. Nếu hệ đã có sẵn actuator KNX và chỉ cần đo CO2, bản gọn hơn là cảm biến CO2 KNX GS 40.01/41.01 sẽ tiết kiệm cấu hình hơn vì bỏ phần 0-10V và KNX Secure.
GS 41.12 có bảng cảm ứng chỉnh set-point, GS 40.12 thì không
Khác biệt duy nhất giữa hai mã là bảng cảm ứng chỉnh set-point tại chỗ. GS 41.12 knx có, GS 40.12 knx không. Đây là yếu tố quyết định chọn mã.
Trên GS 41.12 knx, người dùng dịch điểm đặt nhiệt độ mong muốn ngay tại phòng qua touch-area, bước mặc định 0,5 độ C, kèm LED chỉ báo. Cơ chế này tạo một mức lệch cộng vào điểm đặt chuẩn rồi gửi lên bus, để quản trị viên giữ nguyên setpoint gốc trong cấu hình còn người dùng chỉ dịch trong biên cho phép. Lưu ý theo tài liệu hãng, chức năng chỉnh tay chỉ áp dụng cho vòng điều khiển nhiệt độ thứ nhất (Controller 1). GS 40.12 knx bỏ bảng cảm ứng, mọi thao tác setpoint đi qua bus, hợp khu vực quản lý tập trung không muốn người dùng tự chỉnh. Cả hai bản có màu trắng studio (~RAL 9016) và đen (~RAL 9005).
Logic điều khiển và group object của GS 40.12/41.12 knx
Cả 6 biến thể của họ GS/TS 3x-4x.12 dùng chung một application program với dải object 1...639, và GS 40.12/41.12 là cấu hình đầy đủ nhất nên gần như dùng được toàn bộ các khối. Object hiển thị trong ETS phụ thuộc chức năng bật trong tham số, nên cần cấu hình đúng khối cần dùng để tránh sinh thừa object. Có thể hình dung logic thiết bị theo ba khối lớn.
Khối đo và điều khiển chất lượng không khí
CO2 là trục chính. Khối CO2 sensor (object 6...17) xuất giá trị ppm, cảnh báo malfunction, min/max, hai ngưỡng threshold, cùng các object hiệu chuẩn và bù áp suất. Khối CO2 controller (object 18...40) chạy kiểu inactive, single, two, three-stage hoặc PI, xuất giá trị phần trăm và các ngõ switching/switch control/scene để điều khiển thông gió theo nồng độ. Song song là độ ẩm với khối rel. humidity sensor và controller, cộng hàm humidity comparator (HUMCMP) so sánh độ ẩm giữa hai điểm hoặc với ngưỡng. Đây là phần lõi cho bài toán giám sát IAQ và giải pháp cấp gió tươi.
Khối điều khiển khí hậu nhiệt độ
Nhiệt độ chạy trên 2 vòng điều khiển độc lập (Temperature controller 1 và 2), mỗi vòng nhận tối đa 4 sensor value để tính giá trị thực. Mỗi vòng có sưởi và làm mát với main/extra stage, PWM và control value, floor protection và party function, đủ để phục vụ hệ 4 ống hoặc FCU 2 chiều. Điểm sương (DEWP) xuất giá trị và cảnh báo đọng sương, hữu ích để chặn làm mát khi nguy cơ ngưng tụ trên dàn lạnh. Áp suất khí quyển (P) xuất giá trị tuyệt đối và tương đối. Chỉnh tay chỉ có trên Controller 1 của bản GS 41.12.
Khối VAV và ngõ ra 0-10V
Đây là phần tách dòng .12 khỏi các dòng CO2 khác. VAV controller (object 272...276) chọn input cao nhất giữa các nhu cầu, hỗ trợ 2 parameter set cho tối đa 2 damper hoặc 2 zone, chạy PI và xuất giá trị 0 đến 100 %. Ba ngõ ra 0-10V (khối Output lặp ×3, object 301...339) nhận giá trị từ nội bộ hoặc từ bus rồi phát điện áp analog điều khiển van, damper hoặc biến tần quạt trực tiếp. (Kinh nghiệm thực chiến: cần kiểm tra dòng ra tối đa 2 mA và tải tối thiểu 5 kΩ trước khi đấu vào biến tần quạt, một số card analog vào của biến tần có trở kháng thấp hơn ngưỡng này sẽ làm sụt áp và sai điểm điều khiển.)
Bảng group object rút gọn theo các đại lượng chính:
| Số object | Khối / Object tiêu biểu | Chức năng | Hướng |
|---|---|---|---|
| 6 | CO2 sensor: Value | Xuất giá trị CO2 (ppm), 2 byte float | Output |
| 13 / 14 | CO2 sensor: Threshold 1 / 2 output | Ngõ ngưỡng CO2 | Output |
| 15 / 16 | CO2 sensor: Calibration value / start-stop | Hiệu chuẩn base line qua bus | Input |
| 17 | CO2 sensor: Compensation absolute air pressure | Bù áp suất từ đối tượng ngoài | Input |
| 22 / 24 / 25 | CO2 controller: Actual value / Setpoint / Set setpoint | Đo, xuất và nhận điểm đặt CO2 | Output / Output / Input |
| 26 | CO2 controller: Output | Giá trị điều khiển thông gió 0..100 % | Output |
| 41...50 | rel. humidity sensor (RHC) | Đo và xuất độ ẩm tương đối | Output / Input |
| 74...80 | Humidity comparator (HUMCMP) | So sánh độ ẩm | Output |
| 81...90 | Temperature sensor (T) | Đo và xuất nhiệt độ | Output |
| 101...179 | Temperature controller 1 (RTC 1) | Vòng sưởi/làm mát 1, có chỉnh tay ở GS 41.12 | Input / Output |
| 180...234 | Temperature controller 2 (RTC 2) | Vòng sưởi/làm mát 2, không chỉnh tay | Input / Output |
| 235...250 | Dew point (DEWP) | Xuất điểm sương và cảnh báo | Output |
| 267...271 | Air pressure (P) | Áp suất tuyệt đối/tương đối, lỗi cảm biến | Output |
| 272...276 | VAV controller (VAVC) | Điều khiển van gió PI, 2 parameter set | Output / Input |
| 277...300 | External inputs 1-4 | 4 binary input | Input / Output |
| 301 / 302-337 / 338 / 339 | Output {{0}}: voltage level / value input / malfunction / lock | 3 ngõ 0-10V (khối lặp ×3) | Output / Input |
Ngoài các khối trên, application program còn có các Function (switching, dimming RGB/RGBW/Tunable White, shutter, value, scene, pulse counter), Logic và Timer, cho phép thiết bị đảm nhận thêm một số tác vụ điều khiển phụ trong phòng mà không cần thêm module.
Ứng dụng theo loại công trình
GS 40.12 và GS 41.12 knx hợp với các zone cần đo CO2 và điều khiển HVAC khép kín trong một thiết bị, tận dụng 3 ngõ 0-10V và 2 vòng VAV.
Phòng họp, lớp học, phòng đông người
Đây là nhóm ứng dụng mạnh nhất. CO2 tăng nhanh khi tập trung đông người, thiết bị đo, so ngưỡng và xuất điện áp 0-10V điều khiển damper gió tươi hoặc biến tần quạt tăng lưu lượng khi vượt ngưỡng, không cần logic so sánh riêng ở controller trung tâm. Tài liệu hãng có mục CO2 và Covid-19, dẫn nghiên cứu của TU Berlin và RKI, cho thấy thông gió theo CO2 giúp giảm nồng độ aerosol và rủi ro lây nhiễm trong không gian nhiều người. Khi thi công, đặt cảm biến ở độ cao vùng thở, tránh luồng gió thổi trực tiếp và xa cửa ra vào để số đo phản ánh đúng không khí trong phòng.
Văn phòng và zone HVAC 4 ống
Với 2 vòng điều khiển nhiệt độ và 3 ngõ 0-10V, một thiết bị vừa điều khiển van sưởi vừa điều khiển van lạnh cho hệ 4 ống hoặc điều tiết dàn FCU 2 chiều, đồng thời đo CO2 và độ ẩm phục vụ báo cáo chất lượng không khí. Cách này giảm số điểm cảm biến và số actuator phải lắp trong mỗi zone. Đây là một phần của hệ thống ứng dụng KNX trong tòa nhà thương mại, nơi KNX Secure của dòng .12 giúp bảo vệ telegram điều khiển HVAC trên các đường bus chạy qua khu vực chung.
Giới hạn cần biết
Cấp bảo vệ IP20, chỉ dùng trong nhà. Ngõ ra 0-10V có dòng tối đa 2 mA và cần tải tối thiểu 5 kΩ, phải kiểm tra tương thích với card analog của van hoặc biến tần trước khi đấu. Độ chính xác CO2 ± 30 ppm ± 3 % chỉ đạt sau khoảng 3 tuần vận hành, cần base line calibration và định kỳ thông thoáng khí tươi để hiệu chỉnh về mốc ~425 ppm. KNX Secure yêu cầu ETS 5.5 trở lên và FDSK in trên nhãn, cần lưu FDSK khi nhận thiết bị. Lưu ý về mã hàng: Art. 24711 từng xuất hiện ở cả GS 31.12 và GS 41.12 bản đen trong một số datasheet, nên đối chiếu Master Data với hãng khi đặt hàng bản đen. Cảm biến cần thời gian ổn định sau khi cấp nguồn.
Khi nào nên và không nên chọn
Nên chọn GS 40.12 hoặc GS 41.12 knx khi:
- Cần đo CO2 bù áp suất kèm nhiệt độ, độ ẩm, điểm sương trên một thiết bị vỏ 80mm.
- Cần điều khiển van, damper hoặc biến tần quạt bằng ngõ 0-10V trực tiếp mà không muốn thêm KNX actuator, và cần tối đa 2 vòng VAV.
- Dự án yêu cầu KNX Secure cho telegram điều khiển HVAC.
- Chọn GS 41.12 khi cần chỉnh set-point tại chỗ, GS 40.12 khi quản lý tập trung.
Không nên chọn khi:
- Hệ đã có actuator KNX chấp hành và chỉ cần đo CO2, khi đó GS 40.01/41.01 gọn cấu hình hơn.
- Cần lắp âm khung công tắc 55mm, khi đó dùng GS 47.11/48.11 hoặc nền tảng công tắc GS 67.00.
- Cần đo VOC hoặc bụi mịn thay vì CO2, khi đó dùng GS 20.00 hoặc GS 70.00.
Sản phẩm liên quan và so sánh
GS 40.12/41.12 là bản CO2 vỏ 80mm đầy đủ nhất, có 3 ngõ 0-10V và KNX Secure. Dưới đây là các cảm biến chất lượng không khí cùng hãng để đối chiếu khi dự án cần cấu hình gọn hơn, kiểu lắp khác hoặc chỉ số đo khác.
| Sản phẩm | Khác biệt chính |
|---|---|
| Cảm biến CO2 KNX GS 40.01/41.01 vỏ 80mm cơ bản | Cùng CO2 vỏ 80mm nhưng không có ngõ 0-10V và không công bố KNX Secure, gọn khi hệ đã có actuator KNX |
| Cảm biến CO2 KNX âm tường GS 47.11/48.11 có màn hình | CO2 vỏ 55mm lắp khung công tắc, có màn hình CO2/rH tại chỗ, không có ngõ 0-10V |
| Cảm biến CO2 KNX âm tường GS 67.00 nền tảng công tắc | CO2 vỏ 55mm không nút, cũng có 3 ngõ 0-10V và VAV nhưng lắp âm tường dòng công tắc GS 67/68 |
| Cảm biến VOC KNX GS 20.00 | Đo VOC thay vì CO2, vỏ 55mm, dùng cho hóa chất bay hơi từ vật liệu |
| Cảm biến bụi mịn PM2.5 KNX GS 70.00 | Đo PM2.5 kèm VOC, không đo CO2, vỏ 80mm |
Kết luận
GS 40.12 và GS 41.12 knx là bản đầy đủ nhất của dòng cảm biến chất lượng không khí KNX vỏ 80mm Hugo Müller, phù hợp khi dự án cần đo CO2 bù áp suất và điều khiển HVAC khép kín trong một thiết bị. Với 3 ngõ ra 0-10V, 2 vòng điều khiển nhiệt độ, 2 vòng VAV và KNX Secure, thiết bị lái van, damper và biến tần quạt trực tiếp mà không cần actuator rời. Chọn GS 41.12 nếu cần bảng cảm ứng chỉnh tại chỗ, GS 40.12 nếu quản lý tập trung. Nếu hệ đã có actuator KNX và chỉ cần đo CO2 thì GS 40.01/41.01 gọn hơn, cần lắp âm 55mm thì dùng GS 47.11/48.11 hoặc GS 67.00, cần VOC hoặc bụi mịn thì dùng GS 20.00 hoặc GS 70.00. Liên hệ đội kỹ thuật KNXStore để tư vấn cấu hình theo dự án và kiểm tra tồn kho.
