Selbstgebautes CO2-Kohlendioxid-Messgerät

In den letzten Tagen habe ich mit dem eingebetteten System Arduino gespielt und festgestellt, dass es sehr einfach zu erlernen ist. Also habe ich mich entschieden, ein CO2-Messgerät zusammenzubauen. Der Hauptgrund ist, dass ich wegen der PM2.5-Belastung ständig die Fenster geschlossen halte und wissen möchte, ob der Sauerstoffgehalt im Raum ausreicht und welche Art von Lüftungsanlage ich installieren sollte.

Benötigte Materialien für den Zusammenbau:

Für den Lötkolben reicht ein selbstgebauter mit T12-Spitze, der für etwa 170 RMB die Leistung des Originalmodells für über 2000 RMB erreicht.

Schaltplan

Der Sensor verwendet das 3,3V UART-Kommunikationsprotokoll. Aus Bequemlichkeit verwende ich einen Level Converter zur Pegelwandlung.

Code

Hier ist nur der einfache Code zum Auslesen der Sensorwerte:

#include <SoftwareSerial.h>

#define rxPin 12
#define txPin 11
SoftwareSerial CO2_Serial(rxPin, txPin);
const byte readCO2[] = {0x42, 0x4d, 0xe3, 0x00, 0x00, 0x01, 0x72}; //Befehl
byte responses[12];

void setup()
{
  CO2_Serial.begin(9600);
}

unsigned int GetCo2()
{
  int valMultiplier = 1;

  while (!CO2_Serial.available())
  {
    CO2_Serial.write(readCO2, 7);
    delay(1000);
  }

  CO2_Serial.setTimeout(2000);
  CO2_Serial.readBytes(responses, 12);

  int high = responses[4];              //High-Byte
  int low = responses[5];               //Low-Byte
  unsigned int val = high * 256 + low;
  return val * valMultiplier;
}

void loop()
{
  auto co2 = GetCo2();
  draw_co2(co2);
  delay(1000);
}

Für die Anzeige verwende ich die u8g2-Bibliothek. Um die Render-Geschwindigkeit zu erhöhen, muss nur ein Teilbereich gerendert werden. Daher habe ich den Fullbuffer-Modus aktiviert, was jedoch direkt 92 % des Speichers verbraucht. In Anbetracht dessen wäre es vielleicht besser, eine andere Bibliothek zu verwenden.

Schlussfolgerung

Zurück zur ursprünglichen Frage: Reicht der Sauerstoffgehalt bei ständig geschlossenen Fenstern? Hier sind meine Erfahrungen in einer etwa 30 $m^2$ großen Einzimmerwohnung mit schlechten Aluminiumfenstern, bewohnt von einer inaktiven Person:

• Bei geschlossenen Fenstern steigt der CO₂-Gehalt etwa alle 30 Minuten um 500 ppm an und erreicht maximal etwa 3000-4000 ppm (abhängig vom Messort).
• Wenn das Fenster einen Spalt offen ist, stabilisiert sich der Wert bei etwa 1000 ppm.
• Wenn Fenster und Tür einen Spalt offen sind, stabilisiert sich der Wert bei etwa 500 ppm (zeigt, wie wichtig gleichzeitige Belüftung von Nord und Süd ist).

10.000 ppm entsprechen etwa 1 % CO₂-Gehalt.

Ab welchem CO₂-Gehalt ist es gesundheitsschädlich? Dies ist wissenschaftlich umstritten. Einige Studien zeigen kognitive Beeinträchtigungen ab 1200 ppm, während andere Tipp-Experimente selbst bei 5000 ppm keine Auswirkungen feststellten. Medizinische Sicherheitsrichtlinien empfehlen, nicht länger als 8 Stunden in einer Umgebung mit über 10.000 ppm zu bleiben. Daher kann man sagen, dass ständig geschlossene Fenster sicherheitstechnisch kein Problem darstellen, aber es ist besser, den Wert zwischen 1000 und 2000 ppm zu halten, wenn möglich.

EDIT: Zuvor vermutete ich, dass die undichte Gebäudehülle des alten Hauses für die maximalen 3000-4000 ppm verantwortlich sei. Tests in einem Haus mit neuen Systemfenstern und bestätigter Dichtheit durch Unterdrucktests zeigen jedoch die gleichen Ergebnisse.

Da ein leicht geöffnetes Fenster bereits einen so deutlichen Effekt hat, reicht es dann aus, in jedem Raum eine wandhängende Lüftungsanlage zu installieren? Und vermeidet man so die Komplexität der Rohrverlegung in der Decke für eine zentrale Lüftungsanlage (Kanal-Lüftung)? Wenn man nur den Sauerstoffgehalt betrachtet, ja.

Eine zentrale Lüftungsanlage kann das gesamte Hausvolumen 1-2 Mal pro Stunde austauschen und entfernt daher Gerüche und Formaldehyd (wobei Formaldehyd heute weniger ein Problem ist und oft unnötig verteufelt wird). Die Installation ist jedoch aufwändig, die Planung der Rohrführung kann kompliziert sein, und bei einem Defekt der Anlage ist die Reparatur schwer vorstellbar.

Wandhängende Lüftungsgeräte haben eine geringe Luftwechselrate, eine kurze Reichweite der Luftzufuhr und sind nur für kleine Räume geeignet. Zudem ist ihre Wärmerückgewinnung begrenzt, was zu Zugluft mit kalter oder warmer Luft führen kann.