Erfahrungen / Anforderungen / Kritik / Wünsche zu VOC-Sensoren

[Patrick Wie]

Guten Tag,
im Rahmen meiner Bachelorarbeit und meiner Entwicklungstätigkeit beschäftige ich mich sehr ausgiebig mit dem Thema VOC, VOC-Sensoren und ihrer Verwendung, daher würde mich interessieren, ob und wenn ja wo und wie ihr VOC-Sensoren einsetzt.
Wo genau installiert ihr diese?
Wie nutzt ihr diese zur Luftgüteregelung?
Was sind eure Ansprüche an einen VOC Sensor (Feature wie "Ampeln", Schaltausgänge, 1-10V-Ausgänge, usw.)?
Habt ihr Probleme bei VOC-Sensoren oder Verbesserungsvorschläge oder Wünsche betreffend neuer Funktionen?

Es soll hier (von meiner Seite aus) nicht darum gehen einzelne Hersteller oder spezifische Produkte gegeneinander auszuspielen oder eine Wertung vorzunehmen, sondern eher darum Erfahrungen aus der Praxis einzuholen, die mir in Hochschule und Labor größtenteils vorenthalten bleiben.

Ich danke euch schon im Voraus für eure Antworten. Im Gegenzug werde ich bei lösbaren Problemen gern versuchen zu helfen und Lösungen zu finden.

[Astrafahrer]

Hallo Patrick,
ich habe im Haus 6 VOCs verbaut (2 x Kind, Schlafen, Flur, Wohnen, Lüftungsanlage). Die Montagehöhe liegt in den Räumen bei ca. 2,2 m im Berker Sensoreinsatz. Derzeit erfolgt noch keine Regelung nach den VOCs, nur eine Anzeige der Werte in der Visu.

Was ich mir wünsche:
- noch mehr Hintergrundinfos zur technischen Funktion, insbesondere zum Frischluftereignis und der Kalibrierung.
- Wie driftet ein Sensor wenn Frischluftereignis nicht erfolgt.

Viele Grüße
Dieter

[nipponichi]

Es gibt hier einige längere Threads über Erfahrungen, hauptsächlich mit dem 1-Wire-Sensor von Elabnet, der den IAQ-engine von Applied-Sensors verwendet.
Ich habe den Fehler gemacht, mir die Sache vielleicht zu gut anzugucken. Die Sensoren sind meiner Ehrfahrung nach eher grobe Schätzeisen, die unter gewissen Bedingungen (insbesondere keine ausreichenden Frischluftereignisse, Feuchtigkeitssprünge) aus dem Tritt geraten können, d.h. nicht plausible Werte liefern.
Grüße, Manuel

[maeckes]

Ich glaube es gibt auch einfach zu wenige richtige VOC-Sensoren für KNX.
Was es aber von den großen Herstellern (Gira etc) gibt, sind CO2-Sensoren.

Wobei ein CO2-Sensor auch schon eine Menge bringt und die Luftqualität (bei angebundener Lüftungsanlage) positiv beeinflusst.
Gerüche (essen, Kamin, etc) werden aber leider trotzdem nicht wahrgenommen.

Der von Dir angesprochene Ampelausgang ist sicher nett.
Ist aber auch sehr einfach durch eine Logik zu lösen. Die meisten KNX-Systeme werden ja auch eine Logik-Engine haben. Ist ja meist an der Visu angebunden.
1-10V-Ausgang halte ich auch für nicht sehr sinnvoll. Der Sensor hängt halt irgendwo an der Wand. Dann lieber alle Messwerte/Schaltausgänge auf KNX und damit dann die Lüftung etc steuern, die halt auch per KNX angebunden ist.

Wie nutzen?
Naja, ist die Luftqualität schlecht (Geruchsbelastung, hoher CO2-Wert,...) dann sollte die Be-und Entlüftung anspringen und für Frischluft sorgen.
Sind die Messwerte im Rahmen, kann man die KWL runter fahren und heizt nicht für draußen (je nach KWL).
Der Sensor ist also für mich vor allem eine Erweiterung für die KWL. So muss diese nur laufen, wenn es nötig ist und macht die Sache noch mal deutlich effizienter.

Was also mMn sehr sinnvoll wäre, ist eine Raum(temperatur)regelung (die ja in den meisten CO2-Sensoren vorhanden ist), die auch die Luftqualität (CO2 und VOC) aufgreift, Messwerte von außen verwendet und auf deren Grundlage die KWL effizient steuert.

Ich hätte gerne einen richtigen VOC-Sensor verwendet. Leider ist der Informationsgehalt (bei KNX) zu dem Thema jedoch nicht sehr hoch. Es gibt nicht viele richtige VOC-Sensoren mit KNX. Bei 1Wire sieht das anders aus. Jedoch gibt es sicher viele Anwender, die nicht 4 Bussysteme verwenden wollen.

[Patrick Wie]

Was ich mir wünsche:
- noch mehr Hintergrundinfos zur technischen Funktion, insbesondere zum Frischluftereignis und der Kalibrierung.
- Wie driftet ein Sensor wenn Frischluftereignis nicht erfolgt.

Hallo Dieter,
vielen Dank für deinen Beitrag. Die Frage der Kalibrierung und des Frischluftereignisses interessieren mich auch sehr. Ich treffe mich diesen Donnerstag mit dem führenden Hersteller von VOC Sensoren, ich werde versuchen, auch mehr dazu herauszubekommen. Wenn ich dazu mehr Informationen bekomme (die ich weitergeben darf) werde ich euch hier auf dem laufenden halten!

[Patrick Wie]

Was also mMn sehr sinnvoll wäre, ist eine Raum(temperatur)regelung (die ja in den meisten CO2-Sensoren vorhanden ist), die auch die Luftqualität (CO2 und VOC) aufgreift, Messwerte von außen verwendet und auf deren Grundlage die KWL effizient steuert.

Ich hätte gerne einen richtigen VOC-Sensor verwendet. Leider ist der Informationsgehalt (bei KNX) zu dem Thema jedoch nicht sehr hoch. Es gibt nicht viele richtige VOC-Sensoren mit KNX. Bei 1Wire sieht das anders aus. Jedoch gibt es sicher viele Anwender, die nicht 4 Bussysteme verwenden wollen.

Hallo, Danke für deinen Beitrag! Einen "richtigen" VOC-Sensor für KNX, der in eine RTR integrierbar ist, wird mit das Ergebnis meiner Arbeit sein, wenn ich mit den Sensorenherstellern beim Qualitätsniveau (Sensibilität, Lebensdauer, ...) auf einen Nenner komme. Das ist bei den Sensoren als Bauteil aktuell noch ein Problem.

[sda]

Was in der Praxis zu den meisten Schwierigkeiten führt ist aus meiner Sicht der Unterschied wie selektiv der jeweillige Sensor oder Sensortyp etwas misst.

Beim (optischen) CO2 Sensor habe ich ein sehr selektives Messverfahren was "nur" auf CO2 reagiert. Hier ist eher die Frage wie gut CO2 mit der empfundenen Luftqualität korreliert. Der Grund warum diese Sensoren bei den Herstellern von Installationsprodukten verbreiteter sind, liegt nach meiner Ansicht an der Tatsache dass CO2 Sensoren teils von Richtlinien empfohlen werden und es daher einen Bedarf gerade im öffentlichen Bereich gibt.

Der VOC Sensor ist dagegen praktisch gar nicht selektiv. Hier werden ganz vereinfacht alle Gase gemessen die "brennbar" sind.
Setze ich den Sensor in einem bekannten Umfeld ein und nutze viel Signalverarbeitung kann ich auch auf die Qualität der Luft schliessen. Ob ich nun aber Kohlenmonoxid, Alkoholdämpfe oder menschliche Abgase messe lässt sich (wenn überhaupt) nur über zusätzliche Umwege feststellen. Das ist gerade in Räumen wo die Belastungsquellen nicht bekannt sind kritisch.

[nipponichi]

Mich würde auch die Lebensdauer vor dem Hintergrund des hohen Preises interessieren, falls es da Einschränkungen (Alterung) gibt.

[Patrick Wie]

Mich würde auch die Lebensdauer vor dem Hintergrund des hohen Preises interessieren, falls es da Einschränkungen (Alterung) gibt.

Die Lebensdauer wird von den Herstellern meist sehr vage angegeben, in vielen Datenblättern findet sich nur "long lifetime" oder "years". Applied Sensors/ams gibt für den Sensor AS-MLV-P2 (verbaut z.B. im Elgato Eve) die Lebensdauer mit 10 Jahren/85.000h/20.000 Zyklen an.
Generell ist die Lebensdauer vor allem von der Stabilität der Heizspannung und von der Belastung durch Gase beeinflusst. Es gibt einzelne Gase, die den Sensor schneller altern lassen oder gar zerstören, genannt "vergiften" (z.B. Schwefelverbindungen oder ölhaltige Dämpfe). Viele Sensoren werden direkt in einem Modul verbaut, welches zumindest die Alterung des Sensors kompensiert (aber auch nicht auf unendlich lange Zeit), sodass diese das Messergebnis erstmal nicht/nicht wesentlich beeinflusst.

(Alle Angaben natürlich ohne Gewähr, sind jedoch in den Datenblättern der Hersteller nachzulesen.)

[albatros]

Hallo Patrick,
ich nutze aktuell (noch) keinen VOC Sensor, habe aber einen etwas anderen Bedarf, der auch in ein paar Threads hier im Forum existiert:

Der übliche Nutzen ist ja das Hochfahren der Lüftung bei Geruchsbelästigung von Innen.
Mir geht es mehr um die Belästigung von Außen.

Meine Nachbarn heizen zum Teil mit Holz, was sich besonders im Winter erheblich in der Geruchsbelästigung in Verbindung mit meiner KWL bemerkbar macht. Besonders beim Anfeuern ihrer Heizstätten. Dann muss bei mir die zentrale KWL für eine gewisse Zeit abgeschaltet werden.

Diese Anforderung deckt gerade kein Sensor auf dem Markt ab.

Der Sensor muss für diesen Anwendungsfall eigentlich in der Zuluft der KWL sitzen, also in der kalten Außenluft, damit bei ausgeschalteter KWL eine Erfassung des Endes der Geruchsbelästigung festgestellt werden kann.

Selbst wenn es nur eine Innenerkennung mit pauschalem Abschalten der KWL für einen festgelegten Zeitraum sein soll, sind die aktuellen VOC Sensoren wohl nicht auf Holzheizgeruch optimiert, jedenfalls gibt es noch keinen hier im Forum, der eine zufriedenstellende Lösung für das Problem der "Stinker aus der Nachbarschaft" hat .

Gruß
Flo

[Patrick Wie]

Meine Nachbarn heizen zum Teil mit Holz, was sich besonders im Winter erheblich in der Geruchsbelästigung in Verbindung mit meiner KWL bemerkbar macht. Besonders beim Anfeuern ihrer Heizstätten. Dann muss bei mir die zentrale KWL für eine gewisse Zeit abgeschaltet werden.

Diese Anforderung deckt gerade kein Sensor auf dem Markt ab.

Der Sensor muss für diesen Anwendungsfall eigentlich in der Zuluft der KWL sitzen, also in der kalten Außenluft, damit bei ausgeschalteter KWL eine Erfassung des Endes der Geruchsbelästigung festgestellt werden kann.

Selbst wenn es nur eine Innenerkennung mit pauschalem Abschalten der KWL für einen festgelegten Zeitraum sein soll, sind die aktuellen VOC Sensoren wohl nicht auf Holzheizgeruch optimiert, jedenfalls gibt es noch keinen hier im Forum, der eine zufriedenstellende Lösung für das Problem der "Stinker aus der Nachbarschaft" hat .

Gruß
Flo

Hallo Flo,
danke für diesen interessanten Use-Case, ich werde mir diesen notieren und mich bei meinem Gespräch diese Woche mal umhören. Sobald ich dazu Informationen hab, werde ich dich hier informieren!

[dancingman]

Hallo Patrick, hallo Flo,
bei uns gibt es genau diesen Anwendungsfall eines VOC Sensors in der Zuluft. Die KWL (Wolf CWL 300/400) wird wahrscheinlich auf dem Dachboden platziert und wir selbst werden auch einen Holzofen haben. Gedanke war, dass bei erhöhten Werten die KWL temporär ausgeschaltet wird. Wenn ich aber lese, dass der VOC sensor auf den "Holz-Verbrenn-Geruch" nicht detektiert, dann könnte ich mir sowas auch sparen.
@Patrick: Bin also sehr auf den Gesprächsoutput gespannt!

[Patrick Wie]

@Patrick: Bin also sehr auf den Gesprächsoutput gespannt!

Hi,
ich merke hier gibt es hohen Bedarf für diese Funktion, ich werde mich auf jeden Fall erkundigen. Solange die Infos nicht der NDA unterliegen, werde ich euch natürlich noch am Donnerstag informieren!
Ich bin selbst noch gar nicht auf diesen Usecase gekommen, danke nochmal dafür!

[Patrick Wie]

Hi,
wie versprochen nun leicht verspätet die gewünschten Informationen:

1. Lebensdauer
Der Hersteller (hier der weltweit führende Hersteller von Gassensoren Figaro) gibt die Lebensdauer seiner VOC Sensoren mit mindestens 10 Jahren an. Die größte "Schwachstelle" des Sensors, die die Lebensdauer signifikant bestimmt ist die Heizung des Sensors. Je stabiler die Heizspannung ausgelegt ist (das heißt sie sollte die angegebene Heizspannung möglichst nie überschreiten), desto größer ist die Lebensdauer. Es liegt also vor allem am Hersteller des Endprodukts in dem der Sensor verbaut ist, wie lange der Sensor hält. Aufpassen sollte man mit allen Arten von Silikondämpfen, diese zerstören den Sensor irreversibel, da die chemisch aktive Schicht versiegelt wird. Für eine lange Lebensdauer also bitte nicht mit Silikon in der nähe des Sensors arbeiten.

2. Frischluftkalibrierung
Der Hersteller selbst verkauft die Sensoren als reine Bauelemente, die Auswerteschaltung, die auch die Frischluftkalibrierung ermöglicht, liegt in der Verantwortung des Herstellers. Natürlich konnte uns der Hersteller keine Details dazu geben, da diese jeweils Verschwiegenheitsvereinbarungen mit den Endherstellern unterliegen. Die Frischluftkalibrierung dient aber in erster Linie dazu, den menschlichen Geruchssinn nachzubilden, also die relative Luftgüte immer aktuell zu bestimmen. Die absolute Genauigkeit des Sensors wird damit nicht verändert. Allerdings ist auch nochmal zu betonen, dass die absoluten ppm Werte des Sensors als reine Größe für die Raumluftgüte ungeeignet ist. Im Gegensatz zu CO2 Konzentrationen interessiert hier immer das relative Verhältnis der Konzentrationen zueinander. Als Beispiel sei der Unterschied Stadtluft - Landluft genannt. Bei absoluter Wertbetrachtung auf dem Land würde der Sensor bei ziemlich niedrigen Konzentrationen die Lüftung aktivieren, da die Außenluft ja sehr rein ist. Derselbe Sensor würde in der Stadt hingegen wohl rund um die Uhr lüften, da die Außenluft in der Stadt nie die Reinheit der Landluft erreichen wird. Man muss sich hier also vom absoluten Denken lösen.

3. VOC Sensor als Erkennung von schlechten Gerüchen an der Zuluftöffnung aussen
Hier liegen aktuell seitens des Herstellers keine praktischen Erfahrungen vor. Wenn der Verursacher des Geruchsereignisses direkt der Nachbar ist, könnte eine solche Regelung/Steuerung beispielsweise einer KWL tatsächlich noch funktionieren (Abgase eines Holzofens enthalten genügend VOCs um sie prinzipiell mit einem normalen VOC Sensor zuverlässig zu erkennen, jedoch in Schornsteinnähe). Allerdings sind die Konzentrationen in der Außenluft so gering, da die VOC ja millionenfach verdünnt werden, dass eine Erkennung durch den Sensor nicht garantiert werden kann und tatsächlich eher unsicher oder nicht stattfinden wird. Ihr könntet es also ausprobieren, vorgesehen ist diese Anwendung aufgrund der Unsicherheit der Erkennung nicht.


Ich hoffe die Antworten sind zufriedenstellend, ansonsten fragt gern nochmal nach!

[maeckes]

Zu 3:
einfach den Sensor im Saugrohr für Frischluft montieren