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Découvrez cet article rédigé par les experts de Belimo France pour explorer des solutions efficaces en matière de qualité de l’air intérieur (QAI). Nous aborderons les différents aspects de la problématique, de l’analyse, et du savoir-faire de Belimo dans ce domaine.
1- Pourquoi surveiller la qualité de l'air intérieur
Nous passons près de 90% de notre temps dans des espaces clos, il faut donc que l’air contenu dans ces espaces soit sain.
Quelles sont les conséquences d’une mauvaise qualité de l’air ?
Une mauvaise qualité de l’air peut entrainer des problèmes de santé à court terme tels que : Maux de tête, problèmes de concentration intellectuelle, difficultés à mémoriser. Nausées, irritation des yeux, du nez, de la gorge ou même de la peau, toux, déclenchement de crise d’asthme (principale cause d’absentéisme à l’école), épuisement, étourdissement, pathologies du système respiratoire, fatigue, …
Une exposition long terme à de faibles concentrations de Formaldéhyde ou de Benzène augmente considérablement le risque de cancers.
Les particules fines entrent directement dans le sang via les alvéoles pulmonaires et affectent la santé (67 000 mort/an en France). Mais elles affectent également immédiatement les fonctions cognitives.
2- La Problématique : Maîtriser Efficacement la Qualité de l’Air
La maîtrise de la Qualité de l’Air Intérieur (QAI) repose sur une ventilation efficace et ciblée, ajustée en fonction des besoins spécifiques, au bon endroit et au bon moment. Les avancées technologiques permettent une approche complète et holistique de la QAI, en traitant l’ensemble des données relatives aux polluants présents. Une ventilation à la demande concilie un air sain et une consommation énergétique écologiquement responsable.
Reprenons la Problématique, l’Analyse et le Savoir-Faire de BELIMO pour Découvrir les Solutions
La qualité de l’air intérieur (QAI) est cruciale. La préservation de notre santé et de notre bien être implique un air propre sans présence de polluants, ou à minima inférieurs aux niveaux réglementaires.
Une surveillance des polluants présents est donc une condition préalable à une stratégie de ventilation adéquate.
Pour garantir un air propre et sain, il est essentiel de surveiller les polluants présents et de développer une stratégie de ventilation adéquate.
3- Analyse et Savoir-Faire : Maîtriser la QAI avec une Ventilation à la Demande (on demand Ventilation)
La surveillance de la qualité de l’air est un élément clé de la mise en œuvre de la ventilation à la demande.
Le marché propose une large variété de capteurs de visualisation, se distinguant par le nombre de paramètres mesurés ainsi que par les technologies de détection employées.
Bien que ces capteurs ne puissent se substituer aux opérations de vérification conformes aux régulations en vigueur, ils ouvrent de nouvelles perspectives en matière de surveillance environnementale, offrant plusieurs avantages :
- Une précision suffisamment élevée pour caractériser et estimer en temps réel les concentrations de certains polluants présents.
- L’archivage des données, qui permet de suivre l’évolution des polluants et de comprendre les variations dynamiques des propriétés physico-chimiques.
- Un coût modéré qui encourage leur utilisation en plus grand nombre, permettant ainsi une couverture étendue des espaces concernés.
La visualisation des données simplifie la prise de décision quant à l’application de mesures correctives, tout en sensibilisant et impliquant le personnel envers la Qualité de l’Air Intérieur
4- Le Pilotage Optimisé de la Ventilation pour Garantir le Résultat
Le système de ventilation mécanique contrôlée (VMC) demeure la solution privilégiée dans les bâtiments, assurant à la fois la purification de l’air par dilution et filtration des polluants, ainsi que le maintien d’un confort hygrothermique optimal. Toutefois, il doit s’adapter aux contraintes réglementaires tout en minimisant la consommation énergétique. Une ventilation constante basée sur la demande maximale entraîne une surconsommation énergétique, d’où la nécessité d’approches plus efficientes, telles que la gestion de l’intermittence, le zoning, et l’adaptation aux variations saisonnières.
Prise en Compte des Polluants Autres que le CO2
Il est essentiel de noter que le dioxyde de carbone (CO2) ne constitue qu’un des critères de la Qualité de l’Air Intérieur (QAI). Pour garantir un air véritablement sain, il est crucial de tenir compte d’une gamme variée d’autres polluants spécifiques à chaque espace, tels que:
– Les particules en suspension (PM2,5 et PM10)
– Les composés organiques volatils (COV)
– Le formaldéhyde
– Le benzène
– Le monoxyde de carbone (CO), etc.
Une expertise solide en QAI s’avère essentielle pour comparer ces concentrations mesurées aux normes existantes.
La surventilation impacte négativement la performance énergétique. Il conviendra donc de contrôler le plus efficacement possible cet apport d’air neuf traité et filtré.
Une approche consiste à recueillir les données sur les polluants et à mettre en œuvre une stratégie de régulation qui concilie une bonne qualité de l’air intérieur tout en minimisant les pertes d’énergie. Grâce à ces avancées, la méthodologie évolue d’une simple observation vers une approche proactive et optimisée du pilotage de la ventilation.
Trois Solutions pour une Ventilation Optimisée
Solution 1 : Campagnes Ponctuelles / Remédiation à l’Instant « T »
Les campagnes de mesure précises et ponctuelles, menées par des bureaux de contrôle et des laboratoires certifiés, offrent des recommandations pour la ventilation et la purification de l’air à un moment donné. Toutefois, pour élaborer une stratégie de ventilation à long terme, tenant compte de paramètres tels que la quantité d’air nécessaire et les modes de régulation associés, il est impératif de consulter des experts de la QAI qui sauront répondre à ces exigences spécifiques. Ces ajustements sont conçus pour traiter une pollution présente à l’instant « t », mais leur mise en œuvre sur la durée peut s’avérer complexe.
Solution 2 : Experts de la Qualité de l’Air / Pilotage à l’Aide d’un Algorithme Personnalisé
Les experts en QAI utilisent des techniques avancées, notamment l’apprentissage automatique, pour concevoir des algorithmes personnalisés de régulation de la ventilation. Cette démarche comprend plusieurs étapes clés, de l’acquisition et l’analyse des données à la création d’un algorithme de régulation basé sur des éléments historiques, permettant ainsi d’ajuster automatiquement les débits d’air. Bien que ce travail soit exigeant en termes de temps et de complexité, il offre une approche proactive et optimisée du pilotage de la ventilation, en tirant parti d’un historique de données volumineux et de divers algorithmes sur mesure enrichis par l’apprentissage automatique.
Solution 3 : Automatisation évolutive grâce aux algorithmes de QAI
Une alternative plus simple et accessible consiste à utiliser un algorithme spécialement développé, capable de prendre en compte la Qualité de l’Environnement Intérieur (QEI) ainsi que d’autres critères tels que le confort thermique, la luminosité et le bruit.
Ce type d’algorithme hiérarchise les polluants en fonction de leur impact sur la santé, de leur niveau de dangerosité et du temps d’exposition moyen des occupants.
Ces informations sont intégrées dans les valeurs de référence de la QAI pour faciliter la prise de décision. L’algorithme hiérarchise ensuite les polluants en fonction de leur importance respective, compare les concentrations mesurées aux normes, et génère automatiquement un signal de pilotage optimisé.
Cette solution peut être intégrée aux systèmes de gestion du bâtiment ou directement dans les capteurs de qualité de l’air, offrant ainsi une surveillance et un pilotage complets de la ventilation.
Ces « smart capteurs » contribuent à la présentation des résultats, à la sensibilisation du personnel et à la satisfaction des exigences de labels de bâtiment tels que le WELL ou le HQE, tout en garantissant une QAI de qualité, en réduisant les coûts énergétiques et l’empreinte carbone, et en préservant l’environnement.
5- SOLUTION RECOMMANDEE : multi-capteurs pour optimiser la Qualité de l'Environnement Intérieur (QEI)
Smart multicapteur QAI avec contrôle optimisé de la ventilation
Pour répondre à ces exigences, Belimo propose sa gamme de multicapteur QAI EP5000MMx-N, conçue pour la mesure des composants physico-chimiques.
Les algorithmes intégrés dans le multicapteur simplifient le traitement de l’ensemble des mesures et permettent de maîtriser la qualité de l’air ainsi que le bien-être des usagers, via l’émission d’une consigne unique de ventilation contrôlée en Modbus.
3 modèles disponibles :
EP5000MM-N
Multicapteur QAI Modbus maître avec contrôle de servomoteurs Modbus de Belimo
EP5000MML-N
Multicapteur QAI Modbus maître avec contrôle de servomoteurs Modbus de Belimo et communication hôte sans fil “LoRa”
EP5000MME-N
Multicapteur QAI Modbus maître avec contrôle de servomoteurs Modbus de Belimo et communication hôte sans fil “EnOcean”
Les EP5000MMx-N sont des multicapteurs QAI compacts, à installer en encastré. Ils peuvent mesurer 13 paramètres physico-chimiques de l’air intérieur et fournir 6 indices physiologiques.
La ventilation est assurée par des boîtes à débit variable ou des registres commandés par des servomoteurs de Belimo, communiquant en Modbus RTU avec le multicapteur.
Le multicapteur se comporte en Maître Modbus, et peut gérer jusqu’à 8 servomoteurs. Le commissionnement se fait automatiquement à l’aide de l’application EP5000 QAI probe sur Smartphone NFC Android.
Avantages : adaptabilité, autonomie, accessibilité.
Chaque modèle intègre 2 algorithmes de contrôle PI au choix :
- Mode “valeurs seuils” : consigne de ventilation en fonction de 4 paramètres : CO2, COVt, PM et rH
- Mode “effets physiologiques” : consigne de ventilation via l’algorithme Smart QAI combinant les différents paramètres mesurés
*indicateurs physiologiques basés sur l’algorithme Smart QAI by NanoSense :
– Cognitivité/productivité
– Absence de risque d’irritations
– Santé des occupants
– Qualité du sommeil
– Confort olfactif
– Santé du bâtiment
Application : mode autonome QAI
Multicapteur EP5000MMx-N (Modbus maître) :
Le multicapteur EP5000MMx-N peut être connecté jusqu’à 8 servomoteurs Belimo en protocole Modbus RTU (RS485).
Il mesure en permanence les paramètres physico-chimiques présents dans les espaces monitorés, calcule grâce à ses algorithmes en temps réel les débits de ventilation nécessaire pour optimiser l’apport d’air neuf selon le besoin, et envoie de manière autonome la consigne vers les servomoteurs associés.
La lecture des données et la modification des paramètres du multicapteur et des servomoteurs se fait par l’intermédiaire de l’application EP5000 QAI probe sur Smartphone NFC et peuvent être remontées avec des communications “hôte”.
Remontée d’informations : systèmes de supervision
Multicapteur EP5000MML-N* :
Si l’application nécessite aussi une remontée des mesures de l’air intérieur et des paramètres de fonctionnement des actionneurs vers une application hôte (GTB, supervision, monitoring QAI, etc…), le multicapteur EP5000MML-N dispose d’une interface radio LoRa pour communiquer avec une passerelle LoRa/IP (non fournie).
Une documentation sur le CODEC de l’EP5000 est disponible pour l’implémenter dans la passerelle de son choix. Suivant la passerelle LoRaWAN/IP utilisée, l’application hôte peut accéder aux données de l’EP5000MML-N en lecture (flux ascendants) et en écriture (flux descendants) en Modbus TCP, BACnet IP, RestAPI ou MQTT.
* existe également en version EnOcean (EP5000MME-N)
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Dans ce communiqué de presse, NanoSense vous donne sa vision de la qualité de l’air, comment l’utiliser comme levier afin de vivre mieux, respirer mieux et réduire les dépenses énergétique jusqu’à 75 %.
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