Sonde de Qualité de l’Air Ambiant : QAA

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Cette sonde permet de mesurer la QAA (Qualité de l’Air Atmosphérique) auquel un bâtiment est exposé.

Elle se monte en façades de bâtiment et son design y permet une intégration discrète.

Elle est équipée de base de 3 types de capteurs:

  • Température,
  • Humidité (absolue et relative),
  • Particules fines (PM2.5, PM10). PM1 courant 2020.

Il est également possible d’ajouter 3 capteurs supplémentaires parmi la liste suivante :

  • Bruit (moyen et pic),
  • NO2 (à venir),
  • O3 (à venir),
  • H2S (à venir),
  • SO2 (à venir),
  • Ammoniac (à venir).

Avec cette sonde, il est désormais possible d’optimiser les opérations d’aération manuelles (ouverture de fenêtres) et d’améliorer ainsi la productivité et la santé des occupants d’un bâtiment.

La sonde QAA peut être utilisée en complément des sondes de Qualité de l’Air Intérieur E4000-NG, P4000 et prochainement EP5000. En comparant QAI et QAE, le pilotage de la ventilation des bâtiments est ainsi mieux maîtrisé. En effet, l’association de ces sondes permet de comparer la qualité de l’air intérieur avec celle de l’air extérieur (via les effets physiologique) et d’avertir pour chaque façade l’opportunité d’ouverture de fenêtre grâce à des voyants lumineux.

La sonde QAA fonctionne avec différents protocoles de communication.

Caractéristiques techniques et fonctionnement

Les capteurs du mode standard sont :

  • Les capteurs de température : fonctionnent sur des températures comprises entre -20°C et +51.5°C avec une précision de 0.3°C.
  • Les capteurs d’humidité : fonctionnent avec une précision de 2% sur une gamme de 0% à 99% d’humidité.
  • Les capteurs de PM : fonctionnent par diffraction laser infrarouge.

 

 

 

Le principe est le suivant : quand un faisceau laser traverse de l’air pur, le faisceau est invisible. Lorsque le faisceau est visible, c’est parce qu’il est diffracté par des particules tout au long de son chemin. Si on regarde le faisceau de côté, plus il est visible, plus la densité des particules est importante.

Un tel capteur de particules utilise une source infrarouge (laser). Le capteur est une photo diode à avalanche avec amplificateur. L’infrarouge est utilisé pour réduire les interférences avec la lumière du jour.

La densité de poussière dépend principalement de l’écoulement de l’air. Le laser et le capteur ainsi que les lentilles de collimation sont placées en position haute ou verticale pour éviter que de la poussière ne se dépose sur l’optique lorsque la source de flux d’air est éteinte. Chaque particule qui passe devant le faisceau laser diffracte une partie de ce faisceau vers le capteur et le flux d’air étant constant (ventilateur activé 6 secondes toutes le minutes), la largeur et l’intensité de l’impulsion mesurée permet de classer les particules par taille. Comme les plus grosses particules ne portent pas atteinte à la santé, bien que présentes dans l’environnement, les particules supérieures à 10 microns ne sont pas comptabilisées.
La mesure se fait selon la classification standard.
Les PM (Particle Matter) se réfèrent au poids total des particules par volume d’air. C’est un vestige du temps où la technologie disponible était incapable de détecter des particules individuelles. Pour chaque taille de particule, on attribue une masse typique pour exprimer le résultat en une unité normalisée soit en µg/m³.

Les équipements de surveillance modernes comme la QAA, comptent les particules individuelles dans trois classes de tailles qui sont en corrélation avec les PM10, les PM2.5 et les PM1.

Les capteurs présents dans la sonde QAA ont une durée de vie supérieure à 10 ans.

Pour les capteurs NO2, SO2, H2S et O3, la durée de vie est de 5 ans.

Valeurs conseillées

La taille des particules est directement liée à leur dangerosité potentielle vis-à-vis de la santé. Les organismes environnementaux sont préoccupés par les particules qui ont un diamètre inférieur ou égale 10 micromètres parce que ce sont les particules qui passent généralement par le biais de la gorge et du nez et pénètrent dans les poumons. Une fois inhalées, ces particules peuvent affecter le cœur et les poumons et causer des effets graves sur la santé.

Les particules sont classées en quatre catégories :

PM 10, particules grossières inhalables telles que celles trouvées près des routes et des industries poussiéreuses, elles sont inférieures à 10 micromètres de diamètre et incluent les particules fines, très fines et ultrafines.

PM 2.5, particules fines telles que celles contenues dans la fumée et la brume, sont inférieures ou égales à 2,5 micromètres de diamètre. Ces particules peuvent être émises directement à partir de sources telles que les incendies de forêt, ou elles peuvent se former lorsque des gaz, émis par des centrales électriques, des industries et des automobiles réagissent dans l’air. Les moteurs diésel en sont la source principale. Incluent les particules très fines et ultrafines.

PM 1, particules très fines (les plus dangereuses pour la santé) sont inférieure ou égales à 1 micromètre de diamètre. Elles ne sont pratiquement éliminées que par les précipitations et ont le temps de s’accumuler dans l’air. Incluent les particules ultrafines.

PM 0.1, particules ultrafines dont le diamètre est inférieur à 0,1 micromètre, appelées également « nanoparticules » Leur durée de séjour est très courte, de l’ordre de quelques minutes à quelques heures.

Les PM2.5 et les PM1 peuvent descendre dans la partie la plus profonde (alvéolaire) des poumons lorsque les échanges gazeux se produisent entre l’air et le sang. Ce sont les particules les plus dangereuses parce que la partie alvéolaire des poumons n’a pas de moyens efficaces de les éliminer et si les particules sont solubles dans l’eau, elles peuvent passer dans le flux sanguin en quelques minutes. Si elles ne sont pas solubles dans l’eau, elles restent dans la partie alvéolaire des poumons pendant une longue période. Les éléments solubles peuvent être des HAP (Hydrocarbure Aromatique Polycyclique) ou des résidus de benzène classés comme cancérogène.

Europe (2010) OMS USA
PM10
Limite journalière P50* 50 µg/m3 (moins de 35 fois/an) 50µg/m3 150µg/m3
Limite annuelle 30µg/m3 20µg/m3 Annulé en 2006
PM2.5
Limite journalière P50* 25 µg/m3
Limite journalière P98* 35 µg/m3
Limite annuelle 25 µg/m3 en 2010 ; 20 µg/m3 en 2020 10 µg/m3 15 µg/m3

* : La valeur ne doit pas dépasser 50% (98%) du temps.

La technologie EnOcean est basée sur une technologie sans fil de récupération d’énergie pour des solutions de capteurs sans pile et sans fil (mini cellules solaires). Plusieurs centaines d’entreprises sont membres de l’Alliance EnOcean. Le protocole EnOcean garantie une interopérabilité entre les différents produits de ces fabricants.
Les télégrammes de la QAA peuvent être envoyés à une passerelle EnOcean IP ou directement à des sondes QAI EP5000.

La technologie LoRa permet d’envoyer une petite quantité d’information à un récepteur situé à une distance entre 5km (zone urbaine) et 20km (zone rurale), tout en ne nécessitant qu’une faible quantité d’énergie. Les sondes EP5000 LoRa peuvent fonctionner avec des réseaux LoRaWAN opérés ou privés.

Carte de couverture du réseau LoRa Orange

Carte de couverture du réseau LoRa Bouygues

C’est la version de base de la sonde. L’avantage du ModBus est que la longueur du bus peut atteindre 1.2km.

Caractéristiques techniques

Protocole ModBus ou EnOcean ou LoRa
Alimentation 12V à 30V DC
Capteur PM Diffraction laser
Gamme PM 0.3~10 µm – 0~100µg/m3
Classification PM PM 10, PM 2.5, (PM 1)
Gamme de température -20°C / +51.5°C
<50 µg/m3 : +/- 10 µg/m3
Précisions PM 2.5 50~100 µg/m3 : +/- 15 µg/m3
>100 µg/m3 : +/- 15 % lecture
Précisions température 0.3°C
Précision humidité 2 % sur gamme 10 % to 90 % RH
Durée de vie des capteurs ≥ 10 ans