Qualité d'air intérieur (partie 1) : introduction
Suite à la publication du pilote MicroPython pour le capteur CCS811 (ou MOD-ENV d'Olimex), nous avons décidé de produire quelques tutoriels sur la qualité de l'air.
La qualité de l'air en intérieur et conséquence
Nous savons tous faire la différence entre l'air frais et sain de la campagne et l'air d'une salle de réunion bondée.
Si l'on est capable de se rendre compte d'une mauvaise odeur dans la salle de réunion, l'impact physiologique sur l'être humain de mauvaise qualité de l'air n'est pas négligeable.
Nous avons tous connu ces maux de crâne, envies irrépressibles de dormir ou cette impression d'avoir "la tête dans cul" après une période d'intense travail.
C'est le moment de s’oxygéner les neurones (même cette réflexion fait sens) ou de ventiler la pièce.
Il y a donc des gaz nocifs dans l'air!
L'air et l'équilibre de sa composition
L'air est composé des éléments suivants:
La réponse est "oui mais pour d'autres raison!"... en fait c'est l'oxygène qui nous pose un problème.
En réunion et dans un endroit clos, nous consommons de l'oxygène et produisons beaucoup de CO2 et divers autres déchets volatiles (les VOCs ou COVs).
Comme le taux de CO2 augmente, la quantité d'oxygène diminue puisque l'air ne peut pas se renouveler librement.
Ce point est important car avec 21% d'oxygène, il ne faut qu'une faible variation pour avoir un impact.
Taux d'oxygène et conséquences:
Mesurer le taux d'oxygène
Mesure directe
La mesure directe de l'oxygène se fait à l'aide d'une sonde lambda.
Celle-ci est cependant réservée au monde automobile pour mesurer la quantité d'oxygène dans les gaz de combustion et pour savoir si celle-ci est parfaite.
Le problème de la sonde Lambda c'est son prix (100 à 200 EUR) et sa température de fonctionnement (entre 300 et 600°C).
Il n'est donc pas envisageable d'utiliser un tel capteur pour mesurer le taux d'oxygène.
Mesure indirecte
Comme nous l'avons vu, le taux d'oxygène diminue si le taux de CO2 augmente. En utilisant un capteur de CO2 il est donc possible d'avoir une idée de la qualité de l'air en intérieur.
C'est ce que permet de faire un capteur comme le capteur CCS811 qui équipe, entre autre, le capteur environnemental MOD-ENV d'Olimex.
Un capteur CO2 à cependant un inconvénient... c'est son temps de réaction assez lent.
C'est pour cela qu'un second critère de surveillance est relevé avec le CO2: les COVs (ou VOC en anglais). Les COVs sont les Composés Organiques Volatiles, résultant de l'activité humaine... il s'agit de ces autres déchets que l'on relâchent dans l'air (H2, Ethanol, etc) lorsque l'on respire!
L'avantage de mesurer les COVs, c'est que le capteur est nettement plus réactif.
Par contre, l'humain n'est pas la seule source de COVs (composants organiques volatiles). Il faut donc combiner les mesures de CO2 et COVs.
Conclusion
Dans un environnement clos (salle de réunion, pièce de vie), l'humain est le principal consommateur d'oxygène et principal producteur de CO2 et de COVs.
Si on mesure le CO2 + COVs alors il est possible de détecter la dégradation de l'air et de mettre en marche une ventilation (ou alerter l'utilisateur avec une alarme).
La qualité de l'air en intérieur et conséquence
Nous savons tous faire la différence entre l'air frais et sain de la campagne et l'air d'une salle de réunion bondée.
Si l'on est capable de se rendre compte d'une mauvaise odeur dans la salle de réunion, l'impact physiologique sur l'être humain de mauvaise qualité de l'air n'est pas négligeable.
Nous avons tous connu ces maux de crâne, envies irrépressibles de dormir ou cette impression d'avoir "la tête dans cul" après une période d'intense travail.
C'est le moment de s’oxygéner les neurones (même cette réflexion fait sens) ou de ventiler la pièce.
Il y a donc des gaz nocifs dans l'air!
L'air et l'équilibre de sa composition
L'air est composé des éléments suivants:
- 78% d'azote
- 21% d'oxygène
- des traces de H2O, CO2, Ar
La réponse est "oui mais pour d'autres raison!"... en fait c'est l'oxygène qui nous pose un problème.
Comme le taux de CO2 augmente, la quantité d'oxygène diminue puisque l'air ne peut pas se renouveler librement.
Ce point est important car avec 21% d'oxygène, il ne faut qu'une faible variation pour avoir un impact.
Taux d'oxygène et conséquences:
- 21% : tout est parfait
- 19% : quelques effets physiologiques pas forcement notables
- 19 à 15% : perte d'attention, réduction de la coordination, travail sous stress impossible, pensée altérée.
- 15 à 12% : altération du jugement, fatigue anormale, instabilité emotionnelle.
- 12 à 10% : Jugement affaiblit, difficulté à respirer (avec dommage au coeur), vomissement et nausée.
- < 10% : impossible de bouger, perte de conscience, convulsion, mort.
Mesurer le taux d'oxygène
Mesure directe
La mesure directe de l'oxygène se fait à l'aide d'une sonde lambda.
Celle-ci est cependant réservée au monde automobile pour mesurer la quantité d'oxygène dans les gaz de combustion et pour savoir si celle-ci est parfaite.
Le problème de la sonde Lambda c'est son prix (100 à 200 EUR) et sa température de fonctionnement (entre 300 et 600°C).
Il n'est donc pas envisageable d'utiliser un tel capteur pour mesurer le taux d'oxygène.
Mesure indirecte
Comme nous l'avons vu, le taux d'oxygène diminue si le taux de CO2 augmente. En utilisant un capteur de CO2 il est donc possible d'avoir une idée de la qualité de l'air en intérieur.
C'est ce que permet de faire un capteur comme le capteur CCS811 qui équipe, entre autre, le capteur environnemental MOD-ENV d'Olimex.
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| capteur environnemental MOD-ENV d'Olimex avec CCS811 |
C'est pour cela qu'un second critère de surveillance est relevé avec le CO2: les COVs (ou VOC en anglais). Les COVs sont les Composés Organiques Volatiles, résultant de l'activité humaine... il s'agit de ces autres déchets que l'on relâchent dans l'air (H2, Ethanol, etc) lorsque l'on respire!
L'avantage de mesurer les COVs, c'est que le capteur est nettement plus réactif.
Par contre, l'humain n'est pas la seule source de COVs (composants organiques volatiles). Il faut donc combiner les mesures de CO2 et COVs.
Conclusion
Dans un environnement clos (salle de réunion, pièce de vie), l'humain est le principal consommateur d'oxygène et principal producteur de CO2 et de COVs.
Si on mesure le CO2 + COVs alors il est possible de détecter la dégradation de l'air et de mettre en marche une ventilation (ou alerter l'utilisateur avec une alarme).
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Bonne introduction
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