WO2014006293A1 - Procede de regulation et de controle du niveau de confinement de l'air interieur, dispositif et station d'ambiance associes - Google Patents

Procede de regulation et de controle du niveau de confinement de l'air interieur, dispositif et station d'ambiance associes Download PDF

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Abstract

L'invention a trait à un procédé de régulation et de contrôle du niveau de confinement de l'environnement intérieur d'un local comprenant la détermination d'un indice de confinement I à partir de mesures de taux de CO2 pendant une période prédéterminée, la réduction du niveau de confinement en fonction des taux de CO2. Selon l'invention, on détermine des périodes d'occupation de l'environnement intérieur grâce à au moins un capteur de présence équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine à partir d'un seuil d'occupation. L'invention porte également sur un dispositif configuré notamment pour effectuer un calcul d'indice de confinement I.

Description

PROCEDE DE REGULATION ET DE CONTROLE DU NIVEAU DE CONFINEMENT DE L'AIR INTERIEUR, DISPOSITIF ET STATION D'AMBIANCE ASSOCIES
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L'invention se rapporte au domaine des procédés et dispositifs de régulation et de contrôle d'un environnement intérieur.
[0002] Par « environnement intérieur », on entend un espace clos tel qu'un local dont les échanges gazeux avec l'extérieur sont limités.
[0003] La qualité de l'air présent à l'intérieur d'un local dépend à la fois de celle de l'air extérieur et des caractéristiques des locaux considérés. Les sources intérieures de contaminants sont dues à la présence humaine (bioeffluents humains tels que des agents microbiologiques, les composés organiques volatils) et à l'activité humaine (par exemple, fumée de tabac, composés organiques volatils). Les sources intérieures peuvent également venir d'appareils à combustion libérant notamment des contaminants tels que le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote et les aldéhydes ; ou des matériaux de construction ou d'ameublement libérant des contaminants tels que le formaldéhyde, des composés organiques volatils ou des fibres. Par ailleurs, les conditions hygrométriques des bâtiments peuvent favoriser le développement de contaminants microbiologiques tels que les allergènes d'acariens ou les moisissures. Ces substances respirées par des personnes peuvent occasionner une simple gêne, par exemple due à l'odeur, ou une irritation. Elles peuvent également provoquer des pathologies comme l'asthme en particulier chez les populations à risque comme les enfants, les personnes âgées ou les malades, dont le système respiratoire est en développement ou fragilisé. Elles peuvent provoquer des intoxications aiguës ou des maladies plus graves tels que le cancer.
[0004] Dans ce domaine, des dispositifs comprenant des capteurs tels que des capteurs de dioxyde de carbone (C02) sont usuellement utilisés par des personnes spécialisés dans l'expologie des environnements intérieurs.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0005] Ainsi, on connaît par le document FR 2 945 335, un procédé et un dispositif de régulation et de contrôle du confinement de l'air intérieur de bâtiments. Cependant, ce procédé et ce dispositif sont basés sur le calcul d'un indice de confinement pendant des périodes d'occupations déclarées. [0006] Ce système est adapté aux écoles et crèches qui sont des établissements pour lesquels la présence peut être assez bien renseignée. Toutefois, les déclarations de présence sont parfois difficiles à collecter auprès des occupants des bâtiments et peuvent dans certains cas ne pas être assez précises pour assurer un calcul exact de l'indice de confinement.
[0007] L'utilisation d'un capteur de présence qui déclenche les mesures de C02 est évoquée. Cependant, ce système n'est pas entièrement satisfaisant car des détections peuvent avoir lieu lorsque l'environnement est occupé fortuitement par une seule personne, ce qui fausse les calculs car le confinement doit être représentatif de l'exposition des enfants. En effet, le détecteur de présence ne permet pas de connaître le nombre de personnes présentes dans une pièce.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0008] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment à proposer un procédé de régulation et de contrôle du niveau de confinement d'un environnement intérieur comprenant:
- la détermination d'un indice de confinement I comprenant
i) des mesures du taux de C02 à intervalles de temps réguliers pendant des périodes d'occupation déterminées,
ii) à la fin des mesures du taux de C02, la détermination d'un indice de confinement I à partir desdites mesures,
iii) la répétition des étapes i) et ii) ;
- dès qu'une mesure du taux de C02 dépasse un seuil S2 prédéterminé, la réduction du niveau de confinement jusqu'à atteindre un taux de C02 égale à un seuil Si prédéterminé, inférieur à S2, cette réduction du niveau de confinement étant effectuée au cours de la période de mesure du taux de C02 autant de fois qu'une mesure C02 dépasse le seuil S2.
[0009] Selon un premier aspect, on détermine les périodes d'occupation de l'environnement intérieur grâce à au moins un capteur de présence équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine à partir d'un seuil d'occupation. Ainsi, le procédé selon l'invention permet une évaluation de l'indice lorsque la détection dépasse un seuil prédéterminé.
[0010] Par « période d'occupation », on entend une période de présence d'au moins une personne physique à l'intérieur du local considéré. Le seuil d'occupation correspond de préférence à au moins la moitié du nombre théorique de personnes prévu à l'intérieur du local considéré. Pour ce faire, le détecteur de présence est équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine de manière pertinente. Ainsi, les détections en dessous du seuil ne seront pas considérées dans la mesure du C02 et/ou le calcul de l'indice de confinement.
[0011] Par exemple les périodes d'occupation sont détermi nées par un seul capteur de présence pendant un seuil de temps prédétermi né.
[0012] Avantageusement, plusieurs capteurs de présence communiquent entre eux et/ou avec un moyen de calcul pour déterminer des périodes d'occupation.
[0013] En variante, l'occupation peut être estimée en utilisant des capteurs disposés en différents endroits du local considéré, afin de réaliser une détection plus fiable. [0014] Selon une autre variante, les informations des capteurs sont hiérarchisées selon une loi du type maître-esclave. Bien entendu, d'autres types de hiérarchisation peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention.
[0015] De préférence, ledit au moins un capteur de présence est un capteur à infrarouges passif. [0016] De préférence, le procédé comprend une transmission de données relatives à l'indice I, à un centre de gestion à distance.
[0017] L'invention porte également sur un d ispositif de régulation et de contrôle du niveau de confinement de l'air intérieur mis en œuvre selon le procédé tel que décrit précédemment ; le dispositif comprenant un capteur de C02, des moyens d'enregistrement de données, des moyens de calcul , de préférence des moyens de signalisation, caractérisé en ce qu'il est connecté à au moins un capteur de présence équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine à partir d'un seuil d'occupation .
[0018] Selon une variante, le d ispositif comprend au moins un capteur de température, d'humidité, et/ou de pression .
[0019] Un autre objet de l'invention consiste en une station d'ambiance portable comprenant un dispositif de régulation et de contrôle du niveau de confinement de l'environnement intérieur d'un local, qui lui-même comprend un capteur de C02, des moyens d'enregistrement de données, configuré pour calculer un indice de confinement I, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage d'informations rétrospectives relatives au confinement de l'environnement intérieur. [0020] De préférence, la station d'ambiance portable décrite précédemment comprend des moyens de signalisation, de préférence des LEDs, permettant la gestion instantanée des conditions d'aération de l'environnement intérieur.
[0021] Ainsi, ce dispositif est préférentiellement conçu pour la régulation et le contrôle du confinement de l'air à l'intérieur de logements. Il permet la gestion instantanée des conditions d'aération d'un logement grâce à des LED lumineuses. Avantageusement, de manière rétrospective l'invention permet de connaître les niveaux de confinement de l'air durant la nuit par affichage d'un historique des données. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0022] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures 1A et 1B, annexées, qui illustrent l'évolution des pourcentages de mouvement de deux capteurs de présence disposés en parallèle dans une salle de classe. La figure 1A concerne une première journée de 8h à 18h tandis que la figure 1B concerne une seconde journée de 8h à 18h.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
[0023] La demande FR 2 945 335 décrit de nombreux aspects liés au procédé et au dispositif de contrôle et de régulation d'un environnement intérieur autres que ceux détaillés ci-dessous.
[0024] Le but principal de l'invention est de pouvoir associer aisément un détecteur de mouvement avec les autres moyens du dispositif selon l'invention, pour un calcul amélioré de l'indice de confinement I.
[0025] Le dispositif selon l'invention est basé sur un module de confinement dont les principales fonctionnalités sont les suivantes :
[0026] Premièrement, le module de confinement est configuré pour mesurer des taux de C02 dans l'air à partir du capteur de C02, de préférence toutes les minutes.
[0027] En parallèle de la mesure de C02, l'estimation de l'occupation est effectuée par au moins un capteur de présence externe. Le capteur de présence est prévu et connecté au module de confinement. Une connexion filaire ou sans-fil peut être prévue à cet effet. [0028] Deuxièmement, le module de confinement enregistre une moyenne de mesures de taux de C02 et de mesures du capteur de présence, de préférence des dix dernières mesures.
[0029] Troisièmement, le module de confinement calcule et stocke des indices de confinement I durant des plages de fonctionnement paramétrables, notamment en fonction de la présence détectée.
[0030] Afin de caractériser les périodes d'occupation, le capteur de présence couplé au dispositif selon l'invention peut être un capteur de mouvements à infrarouge passif. Par exemple, un capteur de mouvements HAA52N, commercialisé sous la marque Velleman® peut être utilisé.
[0031] De préférence un mode dit de " Mesure C02, calcul et enregistrement " est exécuté automatiquement à intervalles réguliers, par exemple toutes les minutes, quel que soit le mode dans lequel se trouve le module de confinement. Les actions exécutées dans ce mode sont les suivantes:
[0032] Pour chaque enregistrement les données suivantes sont stockées dans la mémoire :
1. Heure et date au format AA/MM/JJ/HH/MM/SS ;
2. Concentration moyenne de C02 sur les dix derniers échantillons (en parties par millions ppm) ;
3. Indice de confinement I dit « ICONE » si le module est dans une plage de fonctionnement, sinon la valeur aberrante XX par défaut. Par exemple une valeur aberrante utilisée est 255 ;
4. Nombre de secondes durant lesquelles une présence a été détectée sur les dix dernières minutes (en nombre ou pourcentage selon configuration du capteur) ;
5. Valeur moyenne fournie par le (ou les) capteur(s) de présence externe(s) (en option).
[0033] Ainsi, en dehors des plages d'occupation, une valeur aberrante XX est affectée à l'indice de confinement, afin de ne prendre en compte que les périodes d'occupation.
[0034] L'estimation de l'occupation est de préférence réalisée sur la base d'un seuil de détection pendant une période déterminée. [0035] Ainsi, en présence du capteur de mouvement (Presence_sensor_active = 1), la plage de fonctionnement est définie lorsque la valeur du capteur est supérieure au seuil de présence configuré au préalable (Presence_sensor_threshold).
[0036] La valeur « Presence_sensor_active » permet de définir si le capteur de présence est utilisé et le calcul de l'indice est effectué (1 : capteur utilisé et 0: capteur non utilisé).
[0037] La valeur « Presence_sensor_threshold » se réfère au seuil, par exemple en dizaines de secondes, au-dessus duquel le module considère qu'une présence est détectée. Toutes les dix mesures (10 minutes par exemple), le module de confinement considérera qu'une présence est détectée si le capteur a détecté une présence durant plus de « Presence_sensor_threshold » x 10 secondes. Une autre période de référence peut être envisagée sans sortir du cadre de l'invention. Si le capteur de mouvement est configuré pour exprimer un résultat en pourcentage, alors le « Presence_sensor_threshold » est également exprimé en pourcentage. [0038] De cette façon, la dernière valeur de l'indice de confinement I dit « ICONE » affichée en dehors des valeurs aberrantes XX (par exemple 255), correspond à l'indice de confinement effectif sur l'ensemble de la période d'enregistrement.
[0039] A titre illustratif, la valeur seuil (Presence_sensor_threshold) pour définir une occupation typique d'une salle de classe a été étudiée et définie à 10 %. En-deçà de ce seuil, on peut conclure qu'il n'y a pas occupation de la salle de classe par un effectif "normal", par exemple d'enfants dans le cas d'une salle de classe.
[0040] Dans l'utilisation du dispositif décrit dans la demande FR 2 945 335, la non affectation de valeurs aberrantes à l'indice de confinement I ainsi que la non remise à zéro du calcul entraine une estimation de l'indice de confinement qui prend en compte toutes les valeurs antérieures et fausse de ce fait les calculs.
[0041] De façon différente et avantageuse, l'invention propose en outre un module de remise à zéro de l'indice de confinement I tel que les indices de confinement sont calculés en tenant compte uniquement des valeurs de C02 du jour en cours.
[0042] Les figures annexées (Figures 1A et 1B) illustrent des exemples d'évolution des valeurs de mouvement en pourcentage [Mvt (%)] de deux capteurs de présence disposés en parallèle dans une salle de classe, sur deux journées, de 8h à 18h. L'évolution des quantités de mouvements enregistrées par le premier détecteur de mouvement Dl est illustrée en trait gras plein, tandis que celle du deuxième D2 est en trait mixte. L'évolution des taux de C02 en ppm [C02 (ppm)] enregistrés par le premier capteur C02( l) est en pointillé, tandis que celle du deuxième C02(2) est en trait fin.
[0043] Comme on peut le voir sur ces figures, même si les courbes de détection suivent des évolutions sensiblement parallèles, elles ne sont pas superposables ce qui montre d'une part l'importance de la détermination des seuils de détection pour chaque détecteur. D'autre part, ces courbes montrent avantageusement qu'une meilleure estimation de l'occupation de l'environnement intérieur peut être effectuée à partir des informations d'au moins deux détecteurs de mouvement. [0044] Ainsi, on peut utiliser, en variante, une pluralité de capteurs de présence communicant les uns avec les autres pour une estimation de l'occupation de l'environnement intérieur, et ainsi éviter les détections intempestives. Les valeurs de seuil de détection et de périodes de détections peuvent être choisies différentes pour les différents détecteurs. [0045] L'invention porte également sur une station météo comprenant un programme de calcul d'indice de confinement I, et un affichage de l'historique des indices. Ce type de station météo est particulièrement adapté à l'habitat.
[0046] L'utilisateur peut par exemple avoir une information sur l'indice de confinement I de son logement ainsi que des informations relatives à au moins l'un au moins des paramètres suivants : la température, la pression, l'humidité, les prévisions météorologiques... Bien entendu, tout ou partie de ces informations sont fournies par des capteurs spécifiques et/ou par une transmission de données par exemple via internet.
[0047] De nombreuses combinaisons peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention ; l'homme de métier choisira l'une ou l'autre en fonction des contraintes économiques, ergonomiques, dimensionnelles ou autres qu'il devra respecter.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de régulation et de contrôle du niveau de confinement de l'environnement intérieur d'un local comprenant:
- la détermination d'un indice de confinement I comprenant
i) des mesures du taux de C02 à intervalles de temps réguliers pendant des périodes d'occupation déterminées,
ii) à la fin des mesures du taux de C02, la détermination d'un indice de confinement I à partir desdites mesures,
iii) la répétition des étapes i) et ii) ;
- dès qu'une mesure du taux de C02 dépasse un seuil S2 prédéterminé, la réduction du niveau de confinement jusqu'à atteindre un taux de C02 égale à un seuil Si prédéterminé, inférieur à S2, cette réduction du niveau de confinement étant effectuée au cours de la période de mesure du taux de C02 autant de fois qu'une mesure C02 dépasse le seuil S2,
caractérisé en ce qu'on détermine des périodes d'occupation de l'environnement intérieur g râce à au moins un capteur de présence équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine à partir d'un seuil d'occupation .
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs capteurs de présence communiquent entre eux et/ou avec un moyen de calcul pour déterminer des périodes d'occupation .
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les informations dudit au moins un capteur sont hiérarchisées selon une loi du type maître-esclave.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un capteur est un capteur à infrarouges passif.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une transmission de données relatives à l'indice I, à un centre de gestion à distance.
Dispositif de régulation et de contrôle du niveau de confinement de l'environnement intérieur d'un local mis en œuvre selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 5, le dispositif comprenant un capteur de C02, des moyens d'enregistrement de données, des moyens de calcul, de préférence des moyens de signalisation, caractérisé en ce qu'il est connecté à au moins un capteur de présence équipé d'un dispositif de calibrage lui permettant de réagir à la présence humaine à partir d'un seuil d'occupation. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de température, d'humidité et/ou de pression.
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