technika ch³odnicza i klimatyzacyjna 8/2006 299 Czujniki mikroelektroniczno-mecha- niczne MEMS (ang.: MicroElectronic Mechanical Systems) zrewolucjoni- zowa³y rynek czujników poprzez po- jawienie siê na nim tanich urz¹dzeñ o szybkiej odpowiedzi. Urz¹dzenia te znalaz³y zastosowanie w ogromnej ilo- œci produktów. Przyk³adowo, w obec- nie produkowanych samochodach sto- suje siê od 25 do 70 czujników MEMS do zbierania informacji, podczas gdy tradycyjne czujniki budowane w ma- kroskali by³yby zbyt drogimi urz¹dze- niami [1]. Wzrastaj¹ca presja na podwy¿sze- nie efektywnoœci energetycznej oraz pewnoœci dzia³ania systemów ogrze- wania, wentylacji, klimatyzacji oraz ch³odniczych, sprzyja zastosowaniu czujników MEMS w nowoczesnych uk³adach wykrywania niesprawnoœci oraz diagnostyki FDD (ang.: Fault Detection and Diagnostics schemes). £¹czne zastosowanie czujników MEMS, uk³adów FDD, a tak¿e mo¿li- woœci wykorzystania po³¹czenia sie- ciowego - stanowi¹ potencja³ pozwa- laj¹cy na zmianê dotychczasowego sposobu monitorowania pracy oraz serwisowania urz¹dzeñ ch³odniczych i klimatyzacyjnych. Przegl¹d czujników MEMS Czujniki MEMS posiadaj¹ wiele cech uk³adów scalonych. W znacz¹cy spo- sób ró¿ni¹ siê one jednak od tych uk³a- dów, ¿e zawieraj¹ elementy mecha- niczne, takie jak: membrany, belki wspornikowe, przek³adnie, sprê¿yny i inne (patrz tekst towarzysz¹cy: „Wy- twarzanie czujników MEMS”). Zasto- sowanie tych elementów pozwala na budowê ró¿norodnych czujników MEMS, które zastêpuj¹ tradycyjne czujniki w przemyœle samochodowym, w zastosowaniach biomedycznych, w aeronautyce, a tak¿e w technice infor- matycznej. W ciagu ponad trzech ostatnich dekad rynek czujników MEMS wzrós³ i aktualnie kszta³tuje sie na poziomie dziesiatków miliardów dolarów rocz- nie [2]. Ten sukces nale¿y zawdziêczaæ niskim jednostkowym kosztom wy- twarzania tych czujników, ich du¿ej dok³adnoœci, ma³ym rozmiarom, ma- ³ej wadze, a tak¿e ich wysokiej nieza- wodnoœci. Zw³aszcza niewielkie gaba- ryty czujników MEMS s¹ niezwykle istotn¹ ich cech¹, odró¿niaj¹c¹ je od klasycznych czujników. Pozwala to na bezinwazyjne dzia³anie omawianych czujników: tak wiêc przyk³adowo pa- rametry czynnika mog¹ byæ mierzone bez znacz¹cego zak³ócenia przep³ywu, zaœ pomiary parametrów uk³adów za- mkniêtych bez wprowadzania dodatko- wej masy czujnika. Ma³a masa oraz gabaryty tych czujników w znacz¹cy sposób wp³ywaj¹ równie¿ na ich ma³¹ pojemnoœæ ciepln¹, oraz zwi¹zana z tym ich ma³¹ bezw³adnoœæ. Oznacza to, ze omawiane czujniki wykazuj¹ o wie- le krótszy czas reakcji, ni¿ czujniki klasyczne. Szanse zastosowania czujników MEMS w uk³adach ogrzewnictwa, wentylacji, klimatyzacji i ch³odnic- twa Jak dotad zastosowanie czujników w urz¹dzeniach ch³odniczych sprê¿arko- wych by³o ograniczone do tradycyj- nych drogich czujników klasycznych (tj. budowanych w makroskali), które sa z zasady stosowane w bardzo du¿ych uk³adach, w których ich koszt nie jest znacz¹cy. Mo¿na za³o¿yæ, ¿e sukces zastosowania czujników MEMS w wielu dziedzinach przemys³u jest odzwierciedlony w ich zastosowa- niu w technice ogrzewnictwa, wen- tylacji, klimatyzacji i ch³odnictwa. Obserwuje siê wzrost zastosowañ czujników MEMS w parowych sprê- ¿arkowych urz¹dzeniach ch³odni- czych. Niektóre czujniki konieczne do monitorowania kluczowych parame- trów w sprê¿arkowych urz¹dzeniach ch³odniczych sa stosowane standardo- wo, zaœ obecnie stosuje sie w tej roli coraz czêœciej w³aœnie czujniki MEMS. Przyk³adowo, na rynku obec- nych jest wiele czujników tempera- tury MEMS, w których zastosowano element pomiarowy w postaci cien- CZUJNIKI MIKROELEKTRONICZNO-MECHANICZNE W ZASTOSOWANIU DO TECHNIKI WENTYLACYJNEJ, KLIMATYZACYJNEJ I CHŁODNICZEJ David YASHAR, Piotr A. DOMANSKI *) Artyku³ zosta³ opublikowany w ASHRAE Journal, May 2004.Jest on opracowaniem National Institute for Standards and Technology (instytucja federalna) i nie jest objêty prawami autorskimi. *) David Yashar jest in¿ynierem mechanikiem; dr Piotr A. Domañski, member ASHRAE, jest kierownikiem Zak³adu Ogrzewnictwa, Wentylacji, Klimatyza- cji i Ch³odnictwa (HVAC&R Equipment Performance Group) w National Institute for Standards and Technology, Gaithersburg, Md., USA.