CO2 Messung mit Arduino „CO2 Ampel“

Spätestens seit der Coronakrise spielt das Thema Luftqualität eine große Rolle, wenn es um Ansammlungen von Menschen geht. Es besteht der Verdacht, dass sich mit großen Mengen ausgeatmeter Luft, auch Viren, wie das Coronavirus bzw. SARS-CoV-2 Infektionen, in Schulen und vergleichbaren Menschenansammlungen verbreiten könnten. Infizierte Menschen könnten Viren in größeren Tröpfchen, aber auch in Form von Aerosolen an die Raumluft abgeben. Als Aerosole werden Kleinstpartikel bezeichnet, die in der Raumluft nur langsam zu Boden sinken. Die Menge ausgeatmeter Luft, und damit die Menge des CO₂ Anteils, soll Aufschluss über die Luftqualität geben. Denn je größer der Anteil der ausgeatmeten Luft in der Umgebungsluft ist, desto höher wird das Risiko einer Infektion durch belastete Aerosole eingeschätzt.

In einer Bekanntmachung des Deutschen Bundesumweltamtes aus dem Jahr 2008 mit dem Titel „Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft“ findet man detaillierte wissenschaftliche Hinweise darauf, welche CO₂ Werte in der Umgebungsluft normal oder kritisch sind. So wird ein Wert von 400ppm (400 parts per million) als ganz natürlicher CO₂ Anteil in der Umgebungsluft angesehen. Im Bereich der Schulen wurde festgestellt, dass die Konzentration der Schüler mit steigendem CO₂-Anteil in der Luft abnimmt.

Eine Klassifizierung der Raumluftqualität nach DIN EN 13779: 2007–09 (DIN 2007–09) liefert folgende Anhaltspunkte:

Raumluft-Kategorie IDA 1:
Hohe Raumluftqualität
Erhöhung der CO₂-Konzentration gegenüber der Außenluft in ppm: <400
Absolute CO₂-Konzentration in der Innenraumluft in ppm: <800

Raumluft-Kategorie IDA 2:
Mittlere Raumluftqualität
Erhöhung der CO₂-Konzentration gegenüber der Außenluft in ppm: > 400-600
Absolute CO₂-Konzentration in der Innenraumluft in ppm: >800-1000

Raumluft-Kategorie IDA 3:
Mäßige Raumluftqualität
Erhöhung der CO₂-Konzentration gegenüber der Außenluft in ppm: > 600–1000
Absolute CO₂-Konzentration in der Innenraumluft in ppm: > 1000–1400

Raumluft-Kategorie IDA 4:
Niedrige Raumluftqualität
Erhöhung der CO₂-Konzentration gegenüber der Außenluft in ppm: > 1000
Absolute CO₂-Konzentration in der Innenraumluft in ppm: > 1400

In Schulen wurde durch die Covid-19 Pandemie der Ruf nach sogenannten CO₂-Ampeln laut. Diese Geräte messen den CO₂-Anteil in der Umgebungsluft und visualisieren die Messwerte mithilfe einer Ampel. Sobald bedenkliche Mengen CO₂ in der Raumluft vorhanden sind, wechselt die Ampel von einem grünen Licht schrittweise über ein gelbes Licht zu einem roten Licht. Dadurch wird deutlich, wann der Raum gelüftet werden sollte.

Eine solche CO₂-Ampel lässt sich mithilfe eines Arduino Mikrocontrollers ganz einfach selbst bauen und programmieren.

Dazu werden in unserem Beispiel nur folgende Bauteile benötigt

• 1x Arduino UNO Mikrocontroller
• 1x MH-Z19B – CO₂ Sensor
• 1x LED-Ampel
• 1x Breadboard und ein paar Breadboardkabel