CO2- und Raumluftqualitätsüberwachung mit Modbus- und MQTT-Loggern

Die Überwachung der Raumluftqualität beginnt meist mit CO2, denn dieser Wert zeigt, wie gut ein Raum im Verhältnis zur Zahl der anwesenden Personen belüftet ist. Partikel, flüchtige organische Verbindungen und Kohlenmonoxid liefern Informationen, die CO2 allein nicht bietet. Dieser Beitrag erläutert, was die einzelnen Messgrößen aussagen, wie Sie zwischen den Datenloggern der ICP DAS CL-Serie wählen, welche Schnittstellen und Protokolle die einzelnen Modelle bieten und wie Sie die Werte über Modbus oder MQTT in eine Gebäudeleittechnik (GLT) oder ein SCADA-System übernehmen.

Was die einzelnen Messgrößen aussagen

• CO2 steigt mit der Belegung und sinkt mit der Lüftung und ist daher die übliche Eingangsgröße für die bedarfsgeführte Lüftung. Die CL-Serie verwendet einen NDIR-Sensor mit einem Messbereich von 0 bis 9.999 ppm und einer Genauigkeit von ±40 ppm ±3 % vom Messwert.
• PM1, PM2,5 und PM10 zeigen Partikel aus der Außenluft, aus Prozessen oder infolge unzureichender Filterung. Die Gruppe CL-220 verwendet einen Lasersensor mit einem Messbereich von 0 bis 1.000 µg/m³. Die Modelle CL-210 bis CL-213 messen nur PM2,5, von 0 bis 400 µg/m³.
• TVOC ist ein Summensignal eines Metalloxidsensors (0 bis 60.000 ppb, ±15 %). Es identifiziert keine einzelnen Verbindungen, zeigt aber Trends nach Renovierungen, Reinigungen oder Nutzungsänderungen. CL-204 und CL-207 besitzen zusätzlich einen elektrochemischen Formaldehydsensor (HCHO).
• CO weist auf Verbrennungsquellen hin, etwa in Tiefgaragen und Ladezonen. Die CL-Serie verwendet einen elektrochemischen Sensor mit einem Messbereich von 0 bis 1.000 ppm.
• Temperatur, Luftfeuchte und Taupunkt werden von jedem CL-Modell gemessen und helfen bei der Beurteilung von Behaglichkeit und Kondensationsrisiko.

Der Logger misst; er entscheidet nicht, was zulässig ist. Legen Sie Alarm- und Regelgrenzwerte anhand der Richtlinien oder Normen fest, die für Ihr Gebäude und dessen Nutzung gelten.

Auswahl eines Modells der CL-Serie

Alle unten aufgeführten Modelle messen zusätzlich Temperatur, Luftfeuchte und Taupunkt. Jedes Modell gibt es als -E-Version (RS-485 und Ethernet mit PoE) und als -WF-Version mit zusätzlichem WLAN.

Für andere Gase misst der CL-205-E NH3, der CL-206-E H2S und der CL-250-E O2.

Schnittstellen und Protokolle je Modell

• -E-Modelle besitzen einen RS-485-Port mit DCON und Modbus RTU sowie einen Ethernet-Port mit Modbus TCP und MQTT. Die Versorgung erfolgt über PoE oder über eine Klemmleiste (+12 bis +48 VDC; +10 bis +30 VDC beim CL-250-E).
• -WF-Modelle bieten zusätzlich WLAN nach IEEE 802.11b/g/n im Infrastruktur- oder eingeschränkten AP-Modus. Modbus TCP funktioniert über Ethernet und WLAN, MQTT wird jedoch nur an der Ethernet-Schnittstelle unterstützt. Sie haben redundante Versorgungseingänge (PoE, IEEE 802.3af Class 1, und DC) sowie einen IP-Filter mit Whitelist und Web-Passwort.
• Alle Modelle speichern bis zu 450.000 Datensätze mit Datums- und Zeitstempel und verfügen über eine Echtzeituhr. Mit dem iAir Utility werden die Logger konfiguriert und gruppiert, Live-Werte angezeigt und Protokolle als CSV-Dateien heruntergeladen.
• Jedes Modell hat einen Relaisausgang (Schließer, Form A) mit 16 A bei 30 VDC oder 250 VAC, vorgesehen für einen Alarm oder zur Ansteuerung von IAQ-Geräten.

Wenn an einem Standort nur WLAN verfügbar ist und Sie MQTT benötigen, fragen Sie den -WF-Logger über Modbus TCP ab und lassen eine Steuerung die Daten veröffentlichen.

Raumluftqualitätsüberwachung in GLT und SCADA einbinden

• Modbus TCP: SCADA- und HMI-Systeme fragen die Logger direkt über Ethernet oder WLAN ab.
• Modbus RTU: Mehrere Logger teilen sich eine RS-485-Leitung zu einer SPS oder zu einem Gateway tGW-715, das sie über Modbus TCP erreichbar macht.
• BACnet/IP: Das GW-2493M arbeitet als BACnet/IP-Server und Modbus-TCP-Client für bis zu 32 Stationen und bildet Register auf BACnet-Objekte ab. Das GW-2492M leistet dasselbe für Modbus-RTU-Geräte.
• MQTT: Die Logger veröffentlichen ihre Daten an einen Broker, der eine IoT-Plattform oder einen Historian speist.
• Edge-Controller: Der WISE-5231 liest CL-Module aus, protokolliert Daten, führt IF-THEN-ELSE-Regeln aus, versendet E-Mails und leitet Werte über MQTT oder an IoTstar weiter.

Praxisbeispiel: Besprechungsräume auf einer Büroetage

Acht Besprechungsräume erhalten jeweils einen CL-202-E an der Decke, versorgt per PoE vom Etagen-Switch. Der Großraumbereich erhält einen CL-222-E für CO2 und Partikel. Die GLT arbeitet mit BACnet/IP, daher fragt ein GW-2493M die neun Logger über Modbus TCP ab und bildet CO2, Temperatur und Luftfeuchte auf BACnet-Objekte ab – deutlich innerhalb seiner Grenze von 32 Stationen. Der Lüftungsregler nutzt die CO2-Werte für die Bedarfsregelung. In jedem Besprechungsraum ist das Relais des Loggers als lokale Rückfallebene verdrahtet, die einen Boost-Lüfter startet, wenn CO2 dauerhaft über dem Sollwert liegt. Die Monatsprotokolle werden für das Reporting mit dem iAir Utility heruntergeladen.

Installation und Wartung

• CL-Logger werden an Decke oder Wand montiert, haben ein Gehäuse in IP20 und arbeiten bei 0 bis 50 °C und 10 bis 90 % r. F., nicht kondensierend. Sie sind für Innenräume bestimmt, nicht für Nassbereiche.
• Montieren Sie sie im Aufenthaltsbereich, entfernt von Türen, Fenstern und Zuluftauslässen.
• Berücksichtigen Sie die Aufwärmzeit nach dem Einschalten: 5 Minuten für CO2- und CO-Sensoren, 180 Sekunden für TVOC und HCHO.
• Bei der Gruppe CL-220 hat der Partikelsensor eine angegebene Lebensdauer von 5 Jahren, das Filterpad (FLT-C002) tauscht der Anwender selbst. Für CL-210 bis CL-213 sind Filterpads FLT-C001 als Zubehör gelistet.
• Die angegebenen Lebensdauern bei CL-221 bis CL-223 betragen 15 Jahre für den CO2-Sensor und 5 Jahre für den CO-Sensor.

Passende ICP DAS Produkte

Die Logger der Serie CL-200 decken die Messgrößen ab, mit -E-Versionen für kabelgebundene PoE-Installationen und -WF-Versionen dort, wo WLAN einfacher ist. Gateways der Serie tGW-700 verbinden RS-485-Leitungen mit Modbus TCP, GW-2492M und GW-2493M binden Modbus-Geräte an BACnet/IP an, und WISE Edge-Controller mit IoTstar übernehmen Datenprotokollierung, Regeln und zentrale Datenspeicherung.

Nennen Sie uns die geplanten Räume, Messgrößen und das Zielsystem, und unser technischer Vertrieb schlägt Ihnen passende Modelle und einen Integrationsweg vor.