Bei der Gasdetektion von fluorierten Gasen, einschließlich HFCs, HFOs und A2L-Kältemitteln, stehen zwei primäre Sensortechnologien im Vordergrund: Halbleitersensoren und Infrarotsensoren. Die Stärken und Grenzen der beiden Technologien zu verstehen, ist wichtig, um fundierte Entscheidungen sowohl im kommerziellen als auch im industriellen Bereich zu treffen. Dies wird durch eine vergleichende Analyse von Halbleitersensoren und Infrarotsensoren erreicht.

Halbleitersensoren – Wie funktionieren sie?

Halbleitersensoren, die auch als Metalloxidsensoren bekannt sind, werden für ihre Vielseitigkeit und Kosteneffizienz bei der Erkennung einer breiten Palette von Gasen, einschließlich Kältemitteln, geschätzt. Diese Sensoren funktionieren durch Erhitzen der Oberfläche eines mit Metalloxiden beschichteten Siliziumwafers auf Temperaturen zwischen 300 und 800ºF (149 bis 426ºC). Während des normalen Betriebs bleiben Sauerstoffmoleküle an der Sensoroberfläche haften und bilden eine Widerstandsbarriere. Wenn er jedoch reduzierenden Gasen wie Kühlmitteln ausgesetzt wird, kommt es zu einer Redoxreaktion, die den Widerstand verändert und die elektrische Leitfähigkeit erhöht.

Trotz ihrer Vielseitigkeit mangelt es Halbleitersensoren an Selektivität und sie können bei verschiedenen Gasen falsche Alarme auslösen – sie reagieren auf jedes reduzierende Gas, nicht nur auf Kältemittel. Faktoren wie Wasserdampf, hohe Luftfeuchtigkeit, Temperaturschwankungen und niedriger Sauerstoffgehalt können ihre Genauigkeit weiter beeinträchtigen.

Infrarotsensoren – Wie funktionieren sie?

Das Funktionsprinzip von Infrarotsensoren hingegen basiert auf der Absorption von Infrarotstrahlung durch die Zielgase, einschließlich Kältemittel wie HFKW und HFO. Diese Sensoren zeichnen sich durch Präzision und Genauigkeit aus. Sie arbeiten, indem sie Infrarotlicht durch eine Gasprobe auf ein Detektorelement leiten. Die Abnahme der Intensität der Infrarotlichtquelle, die auf das Vorhandensein des Zielgases zurückzuführen ist, korreliert direkt mit der Gaskonzentration. Infrarotsensoren sind unempfindlich gegenüber Kreuzgaseffekten und Umwelteinflüssen, was sie bei Kältemittelanwendungen sehr zuverlässig macht. Sie bieten eine ausgezeichnete Stabilität, Resistenz gegen Vergiftungen und minimale Drift im Laufe der Zeit, was eine lange Lebensdauer der Sensoren von typischerweise etwa 10 Jahren gewährleistet.

Vergleichende Analyse

Auf Halbleitersensoren basierende Kältemittelgasdetektoren bieten eine kostengünstige Lösung für eine breite Palette von Kältemittelgasdetektionsanwendungen und erfüllen die Bedürfnisse der meisten Anwender. Halbleitersensoren bieten zwar Kosteneffizienz und Vielseitigkeit, aber ihre mangelnde Selektivität und Anfälligkeit für Fehlalarme kann in anspruchsvollen Umgebungen der gewerblichen und industriellen Kältetechnik eine Herausforderung darstellen. Im Gegensatz dazu bieten Infrarotsensoren eine überragende Präzision, Genauigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Damit sind sie ideal für kritische Anwendungen, bei denen präzise Messungen von größter Bedeutung sind und Fehlalarme nicht toleriert werden können. Obwohl Infrarotsensoren einen höheren Preis haben, sind sie aufgrund ihrer außergewöhnlichen Leistung bei der Erreichung niedrigerer Mindestdetektionswerte im Vergleich zu Halbleitersensoren eine attraktive Wahl für Gasdetektionsszenarien, die eine höhere Empfindlichkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Querempfindlichkeiten erfordern.

Fazit:

Bei der Erkennung von HFC-, HFO- und A2L-Kältemittelgasen hängt die Wahl zwischen Halbleitersensoren und Infrarotsensoren letztlich von den spezifischen Anforderungen und Herausforderungen der Anwendung ab. Während Halbleitersensoren erschwinglich und vielseitig sind, bieten Infrarotsensoren eine unübertroffene Präzision, Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Umweltfaktoren. Um eine genaue und zuverlässige Gasdetektion in kommerziellen und industriellen Umgebungen zu gewährleisten, ist es wichtig, die unterschiedlichen Vorteile und Grenzen der einzelnen Technologien zu verstehen.