Wie funktionieren CO2-Sensoren?
Ein CO2-Sensor zählt keine Moleküle, er misst Licht: Kohlendioxid schluckt Infrarot einer ganz bestimmten Wellenlänge. Was daraus für Genauigkeit, Kalibrierung und Auswahl in der Gebäudeautomation folgt – und woran man ein gutes Datenblatt erkennt.
So misst ein NDIR-Sensor
Das MessprinzipFast alle CO2-Sensoren in der Gebäudeautomation arbeiten nichtdispersiv-infrarot, kurz NDIR. Das Verfahren ist robust, selektiv für CO2 und lässt sich klein bauen. Auch unsere Sensoren EnoSense® CO2 und EnoPuck® CO2 messen nach diesem Prinzip. Vier Teile machen den Sensor aus:
Vier Verfahren im Vergleich
Was im Gehäuse stecktNicht jedes Gerät, das „CO2“ anzeigt, misst auch CO2. Für Lüftungsentscheidungen nach ASR A3.6 oder DIN EN 16798-1 eignen sich nur Verfahren, die das Gas selbst erfassen.
| Verfahren | Wie es misst | Stärke | Grenze |
|---|---|---|---|
| NDIR, ein Kanal | Infrarot-Absorption bei 4,26 µm, ein Detektor | Verbreitet, preiswert, genau genug für die Lüftung | Driftet mit der Alterung der Lichtquelle; braucht Nachführung oder Abgleich |
| NDIR, zwei Kanäle | zusätzlicher Referenzkanal bei einer Wellenlänge ohne CO2-Absorption | Gleicht die Alterung der Lichtquelle selbst aus, auch in Räumen, die nie gelüftet werden | Teurer, braucht mehr Energie |
| Photoakustisch (PAS) | gepulstes Infrarot erwärmt das CO2, ein Mikrofon hört die Druckwelle | Sehr klein, sparsam | Kalibrierung wie bei NDIR ein Thema; empfindlicher gegen Erschütterung und Schall |
| Metalloxid (MOX), „eCO2“ | misst flüchtige organische Stoffe und rechnet einen CO2-Ersatzwert aus | Billig, reagiert auf Gerüche und Ausdünstungen | Misst kein CO2 – für CO2-Grenzwerte ungeeignet |
Selbstkalibrierung: praktisch, aber nicht überall
NachführungDie Lichtquelle eines Einkanal-Sensors altert, der Messwert wandert über die Jahre langsam weg. Viele Geräte gleichen das automatisch aus („Automatic Baseline Correction“, ABC): Sie merken sich den niedrigsten Wert der letzten Tage und setzen ihn mit der Außenluft gleich, rund 420 ppm.
Das funktioniert, solange der Raum regelmäßig auf Außenluftniveau gelüftet wird – etwa ein Büro über Nacht. Es geht schief, wo das nie passiert: in rund um die Uhr belegten Räumen, in Laboren, Gewächshäusern oder schlecht gelüfteten Räumen. Dort hält der Sensor einen erhöhten Wert für die Außenluft und zeigt danach dauerhaft zu niedrig an – genau dort, wo es darauf ankommt.
Die Alternative ist der Abgleich auf Ansage: Das Gerät wird bei frischer Luft oder mit Prüfgas bewusst kalibriert. Das kostet einen Wartungsgang, liefert aber einen nachvollziehbaren Wert.
Datenblatt richtig lesen
Sechs KennwerteZwei Sensoren mit „0 bis 5.000 ppm“ können sich im Betrieb sehr unterschiedlich verhalten. Diese Angaben entscheiden:
| Kennwert | Was er bedeutet | Worauf achten |
|---|---|---|
| Genauigkeit | meist als „± (x ppm + y % vom Messwert)“ angegeben | Bei 1.000 ppm ergeben ± 30 ppm + 3 % zusammen ± 60 ppm. Typ- und Maximalwert unterscheiden. |
| Messbereich | bis zu welcher Konzentration der Wert gültig ist | Für die Regelung eines Büros reichen rund 2.500 ppm; für Spitzenwerte und Dokumentation mehr. |
| Messintervall | wie oft ein neuer Wert kommt | Für die Lüftung genügen Minuten; WELL verlangt höchstens zehn Minuten. |
| Druckausgleich | ob der Wert auf den Luftdruck korrigiert wird | Ohne Ausgleich zeigt der Sensor in 1.000 m Höhe rund zehn Prozent zu wenig. |
| Langzeitstabilität | wie stark der Wert pro Jahr wandert | Bestimmt zusammen mit der Kalibrierart den Wartungsabstand. |
| Kalibrierung | automatische Nachführung oder Abgleich auf Ansage | Passt die Art zur Nutzung des Raums? Siehe Abschnitt zur Selbstkalibrierung. |
Warum der Luftdruck mitzählt
Höhe und WetterEin NDIR-Sensor zählt, wie viele CO2-Moleküle im Lichtweg liegen. Bei niedrigerem Luftdruck sind es bei gleichem Anteil weniger – der Sensor zeigt zu wenig an. Das ist der Grund, warum gute Datenblätter einen Druckausgleich oder eine Höhenkorrektur nennen.
Am Standort selbst schwankt der Luftdruck wetterbedingt nur um wenige Prozent. Entscheidend ist die Höhe: Ein Gebäude in 1.000 m liegt rund zehn Prozent unter dem Normdruck. Wird der Sensor dafür nicht eingestellt, liegen alle Schwellen entsprechend falsch.
Funk und Energie
Ohne Leitung messenDie Lichtquelle ist der größte Verbraucher eines CO2-Sensors. Ein Gerät am Netzteil kann im Sekundentakt messen; ein Funksensor ohne Leitung muss mit Licht und Batterie haushalten und misst seltener.
Der EnoSense® CO2 schafft im reinen Solarbetrieb unter typischen Lichtverhältnissen alle fünf Minuten einen Messwert; bei längerer Dunkelheit verlängert er das Intervall auf 60 Minuten, zwei AAA-Zellen überbrücken. Die CO2-Ampel EnoPuck® CO2 hängt am Steckernetzteil und liefert ab Werk alle 60 Sekunden einen Wert.
Für eine bedarfsgeführte Lüftung reichen Minuten völlig, denn CO2 ändert sich langsam. Ein kürzeres Intervall bringt dort wenig – ein längeres Intervall als zehn Minuten aber verschenkt Regelgüte.
Messort und Grenzwerte
Bevor gemessen wirdDer beste Sensor misst Unsinn, wenn er an der falschen Stelle hängt: im Aufenthaltsbereich, nicht neben der Tür, nicht im Zuluftstrahl und nicht in der Abluft. Welche Werte dann gelten – ASR A3.6, Umweltbundesamt, DIN EN 16798-1 – steht in eigenen Artikeln.
Checkliste für die Auswahl
6 Punkte- Messverfahren erfragen: NDIR oder photoakustisch – kein MOX-Sensor mit „eCO2“, wenn nach CO2-Grenzwerten gelüftet werden soll.
- Genauigkeit als „± (ppm + % vom Messwert)“ fordern, Typ- und Maximalwert getrennt.
- Kalibrierart zur Nutzung passend wählen: Nachführung nur, wo regelmäßig auf Außenluft gelüftet wird; sonst Abgleich als Wartungsleistung.
- Druckausgleich oder Höheneinstellung klären, besonders oberhalb von rund 500 m.
- Messintervall festlegen: höchstens zehn Minuten für Regelung und Nachweis.
- Versorgung festlegen: Netzteil, Solar mit Batterie oder Batterie – und damit das mögliche Intervall.
Häufige Fragen
7 FragenWie funktioniert ein CO2-Sensor?
Die meisten arbeiten nichtdispersiv-infrarot (NDIR): Infrarotlicht durchquert eine Messkammer, CO2 absorbiert die Wellenlänge 4,26 µm, ein Detektor misst, wie viel Licht ankommt. Daraus berechnet die Elektronik die Konzentration in ppm.
Was ist der Unterschied zwischen CO2 und eCO2?
eCO2 ist kein Messwert, sondern ein Ersatzwert, den Metalloxid-Sensoren aus flüchtigen organischen Stoffen berechnen. Er kann sich deutlich vom echten CO2 unterscheiden und eignet sich nicht für Grenzwerte nach ASR A3.6.
Wie genau ist ein CO2-Sensor?
Gute NDIR-Sensoren erreichen typisch ± 30 ppm plus 3 Prozent vom Messwert, bei 1.000 ppm also rund ± 60 ppm. Das ist für Lüftungsentscheidungen reichlich genau.
Muss ein CO2-Sensor kalibriert werden?
Ja, die Lichtquelle altert. Entweder gleicht der Sensor das automatisch aus – das setzt voraus, dass der Raum regelmäßig auf Außenluftniveau gelüftet wird – oder er wird bewusst abgeglichen. Bei unseren Sensoren geschieht das über den Servicetaster.
Was ist ABC bei CO2-Sensoren?
Automatic Baseline Correction: Der Sensor setzt den niedrigsten Wert der letzten Tage mit der Außenluft gleich. In Räumen, die nie richtig gelüftet werden, führt das zu dauerhaft zu niedrigen Werten.
Beeinflusst die Höhe den Messwert?
Ja. Ohne Druckausgleich zeigt ein NDIR-Sensor in 1.000 m Höhe rund zehn Prozent zu wenig an. Gute Geräte gleichen den Luftdruck aus oder lassen sich auf die Höhe einstellen.
Wie oft sollte ein CO2-Sensor messen?
Für die Lüftung genügt ein Wert alle paar Minuten, höchstens alle zehn Minuten. CO2 ändert sich langsam; ein Sekundentakt bringt dort keinen Vorteil.
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