CO2 Demand-Controlled Ventilation: ระบายอากาศตามความต้องการจริง
ระบบระบายอากาศแบบเดิมทำงาน constant speed ตลอดเวลา หรือปิดทั้งวัน ระบบ Demand-Controlled Ventilation (DCV) ปรับ fan speed ของ ERV ตามระดับ CO2 จริงในอากาศ เมื่อห้องว่างก็ระบายน้อย เมื่อมีคนนอนก็ระบายมาก — ประหยัดพลังงานและรักษาอากาศดี
ทำไม CO2 สำคัญในห้องนอน
ขณะนอนหลับ ร่างกายปล่อย CO2 ~200 mL/min/คน ในห้องนอนขนาด 15 ตร.ม. ที่ปิดสนิท CO2 พุ่งสูงถึง 1,500–2,500 ppm ภายใน 2–3 ชั่วโมง ผลกระทบ: | CO2 (ppm) | ผลต่อร่างกาย | |-----------|-------------| | 400–700 | ปกติ (outdoor level) | | 700–1,000 | เริ่มมีผลต่อการนอน | | 1,000–1,500 | ตื่นบ่อย ฝันร้าย หัวหนัก | | >1,500 | ปวดหัว อ่อนเพลีย ลด cognitive function 15–50% |
SCD41: NDIR CO2 Sensor ที่ดีที่สุดสำหรับ DIY
Sensirion SCD41 ใช้ optical NDIR measurement จริง (ไม่ใช่ MOX proxy เหมือน SGP30): - Range: 0–5,000 ppm - Accuracy: ±40 ppm + 5% - Interface: I2C - ราคา: ~1,200–1,500 บาท - มี Auto Self-Calibration (ASC) ปรับค่า baseline อัตโนมัติเมื่อ expose กับ outdoor air 400 ppm แตกต่างจาก SCD40: SCD41 รองรับ single-shot measurement mode สำหรับ low-power deployment และมี on-chip pressure compensation
DCV Algorithm บน ESPHome
yaml esphome: name: co2-controller i2c: sda: GPIO21 scl: GPIO22 sensor: - platform: scd4x co2: name: "Room CO2" id: room_co2 temperature: name: "Room Temperature" humidity: name: "Room Humidity" update_interval: 30s fan: - platform: speed output: erv_fan_output name: "ERV Fan" id: erv_fan interval: - interval: 60s then: - lambda: |- float co2 = id(room_co2).state; int speed; if (co2 < 600) speed = 0; else if (co2 < 800) speed = 25; else if (co2 < 1000) speed = 50; else if (co2 < 1200) speed = 75; else speed = 100; id(erv_fan).set_speed(speed);
PID Control สำหรับ Smooth Fan Modulation
สำหรับ ERV ที่รองรับ 0–10V signal หรือ PWM control ใช้ PID controller แทน step function: - Setpoint: 800 ppm (สำหรับห้องนอน), 1,000 ppm (สำหรับห้องนั่งเล่น) - Kp=0.05, Ki=0.01, Kd=0.005: ปรับตามขนาดห้องและ ERV capacity - PID ทำให้ fan speed เปลี่ยนแบบ smooth ลดเสียงรบกวนขณะนอน
Sleep Quality Improvement: ข้อมูลจริง
การทดลอง crossover study (Fisk et al., 2022) พบ: - CO2 <800 ppm: sleep efficiency +12%, slow-wave sleep +18%, next-day cognitive performance +9% - CO2 >1,200 ppm (control): waking frequency เพิ่ม 2.3× ระบบ DCV ที่รักษา CO2 ต่ำกว่า 800 ppm ตลอดคืน: - ติดตั้งค่าใช้จ่าย: 15,000–35,000 บาท (SCD41 + ESPHome + ERV) - ประหยัดพลังงาน ERV: 30–50% เทียบกับ constant speed - ROI จาก productivity improvement: คำนวณยาก แต่ significant
CO2 Trend Dashboard
InfluxDB + Grafana แสดง CO2 trend รายคืน พร้อม overlay เวลาที่ ERV เปิดเต็มที่ ช่วยให้เห็นว่าระบบตอบสนองถูกต้องและ setpoint เหมาะสม