CO2 em sistemas HVAC e qualidade do ar interior

A ventilação por demanda (DCV) reduz a entrada de ar externo quando um ambiente está desocupado e a aumenta quando há pessoas, em vez de ventilar o tempo todo na mesma vazão. Comparado a um sistema de vazão de ar constante, um sistema de DCV baseado em CO2 pode economizar mais de 50% da energia de climatização — o impacto é maior em escritórios pequenos, lojas de varejo e supermercados do que em edifícios de outro perfil de uso.

O princípio é simples: o nível de CO2 em um ambiente indica presença humana, e esse dado pode ser usado para modular a ventilação em tempo real. Mas essa economia de energia depende inteiramente de que a leitura de CO2 seja precisa — um sensor que erra produz decisões de ventilação erradas, seja desperdiçando energia ou comprometendo a qualidade do ar.

Um sensor infravermelho de um único feixe e um único comprimento de onda sofre uma deriva de longo prazo importante: a lâmpada incandescente usada como fonte de luz se degrada com o uso — o tungstênio evapora e escurece o vidro, reduzindo a intensidade de luz emitida. O sensor interpreta essa perda de intensidade como se fosse um aumento de CO2, gerando leituras cada vez menos confiáveis.

Para compensar isso, muitos fabricantes usam uma calibração automática de fundo que assume que a leitura mais baixa registrada corresponde a ar fresco (400 ppm). Essa suposição falha em dois casos frequentes: em edifícios ocupados, onde o CO2 raramente cai abaixo de 600–800 ppm; e em edifícios novos, onde a carbonatação do concreto pode levar o CO2 ambiente abaixo de 400 ppm. Em ambos os casos, a recalibração automática introduz um erro sistemático que termina em ventilação insuficiente e pior qualidade do ar.

Os sensores de duplo feixe (duas fontes de luz) adicionam uma segunda lâmpada para tentar compensar a deriva, mas isso introduz um ponto de falha adicional e um acúmulo de sujeira desigual entre os dois caminhos ópticos — na prática, resultam relativamente pouco confiáveis a longo prazo.

A tecnologia CARBOCAP® da Vaisala usa um único feixe e uma única fonte de luz, mas mede dois comprimentos de onda: o de absorção de CO2 e um de referência sem absorção. Um filtro Fabry-Perot sintonizável alterna entre as duas medições, de modo que qualquer mudança na intensidade da fonte de luz ou contaminação óptica afeta as duas medições igualmente — e se cancela na comparação, sem necessidade de algoritmos de compensação complexos nem de assumir um valor de ar fresco.

A fonte de luz microglow da Vaisala, usada nos transmissores de parede GMW80 e GMW90, estende em 50% a vida útil do sensor e reduz o consumo de energia a um quarto em relação a uma fonte incandescente tradicional — exatamente os transmissores pensados para projetos de construção sustentável e ventilação por demanda.