EP1261867A2 - Analyseur en continu de composes organiques volatiles, dispositif et procede d'evaluation en continu de la qualite de l'air ambiant interieur et utilisation de ce dispositif pour le pilotage d'une installation de ventilation - Google Patents
Analyseur en continu de composes organiques volatiles, dispositif et procede d'evaluation en continu de la qualite de l'air ambiant interieur et utilisation de ce dispositif pour le pilotage d'une installation de ventilationInfo
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- EP1261867A2 EP1261867A2 EP01913964A EP01913964A EP1261867A2 EP 1261867 A2 EP1261867 A2 EP 1261867A2 EP 01913964 A EP01913964 A EP 01913964A EP 01913964 A EP01913964 A EP 01913964A EP 1261867 A2 EP1261867 A2 EP 1261867A2
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Definitions
- H 2 0 The humidity and the water content by weight are recognized comfort factors. They are also indicators of human presence like C0, but much less precise taking into account the great variability of the natural humidity levels of the air, and the low emissions linked to the human presence compared to the high contents of the ambiant air.
- C0 2 Carbon dioxide is not really considered a pollutant, but it is an excellent indicator of human presence in premises in the tertiary sector. It is also a good indicator of poor ventilation in residential premises, especially when using cooking or auxiliary heating appliances.
- a cartridge for the selective retention of volatile organic compounds placed on a first channel in parallel with a second direct channel, • a solenoid valve controlled by a sequencer, which switches the first channel - second channel,
- FIG. 3 illustrates the calibration curve of the sensor 16.
- FIG. 4 illustrates a measurement sequence.
- a module 18 for processing and processing the signals.
- the impregnation is very simply carried out by immersion of 100 g of alumina in an acidified aqueous solution (H 2 S0 4 10 ⁇ 2 N) containing 60 g / 1 of potassium permanganate. After spinning, the alumina beads are dried at 60-70 ° C for about 4 h and stored away from air, this treatment makes it possible to obtain an alumina containing 5% by mass of KMn0 4 .
- 100 g of this preparation fill 6 cartridges of 200 mm / diameter 20 mm.
- the concentration levels likely to be reached by each of these levels are divided into 10 classes established either from regulatory thresholds where they exist, or from recommendations of the World Health Organization for the protection of health and constitute each a basic clue.
- the overall index is represented by the largest index of the elementary indices corresponding to each of the selected compounds.
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Abstract
La présente invention concerne un analyseur en continu de composés organiques volatils (10) comprenant un circuit (18) de traitement séquentiel de l'air tel que l'air est aspiré par une pompe (17) à travers un filtre (11) et balaye un premier capteur (15) de CO/COV et le second capteur (16) de H20, soit directement au travers d'une première voie, soit après passage dans une cartouche (12) de rétention d'espèces organiques au travers d'une seconde voie ; le basculement sur l'une ou l'autre de ces deux voies étant assuré par une électrovanne (13) commandée par un séquenceur (14). La présente invention concerne, également, un dispositif et un procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur.
Description
ANALYSEUR EN CONTINU DE COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS,
DISPOSITIF ET PROCEDE D'EVALUATION EN CONTINU DE LA
QUALITE DE L'AIR AMBIANT INTERIEUR ET UTILISATION DE CE
DISPOSITIF POUR LE PILOTAGE D'UNE INSTALLATION DE VENTILATION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un analyseur en continu de composés organiques volatils (COV) , un dispositif et un procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur et une utilisation de ce dispositif pour le pilotage d'une installation de ventilation.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Différents paramètres sont susceptibles de caractériser la qualité de l'air ambiant intérieur, et notamment les teneurs en H20, C02 , CO, NOx et COV. Si l'on analyse successivement chacun de ces composés, on a : H20 : L'hygrométrie et la teneur pondérale en eau sont des facteurs de confort reconnus. Ce sont également des indicateurs de présence humaine comme le C0 , mais beaucoup moins précis compte tenu de la grande variabilité des taux d'humidité naturelle de l'air, et des faibles émissions liées à la présence humaine en regard des teneurs élevées de l'air ambiant.
C02 : Le dioxyde de carbone n'est pas véritablement considéré comme un polluant, mais il est un excellent indicateur de présence humaine dans des locaux du secteur tertiaire. Il est également un bon indicateur de mauvaise ventilation dans des locaux d'habitation en particulier lors d'utilisation d'appareils de cuisson ou de chauffage d'appoint.
CO : Le monoxyde de carbone est un polluant dont la présence à 1 ' intérieur des locaux du secteur tertiaire est essentiellement due à des apports d'air extérieur pollué, à une combustion défectueuse ou encore à la fumée de tabac. Dans les locaux d'habitation il est responsable d'un nombre considérable d'accidents mortels chaque année à cause d'appareillage de combustion défectueux, ou non raccordés à des conduits d'évacuation de fumée.
NOx : Les oxydes d'azote peuvent être représentés par le dioxyde N02 qui est le plus nocif et le seul concerné par la réglementation en air ambiant extérieur. Dans les locaux du secteur tertiaire, la présence des NOx est essentiellement due à des apports d'air extérieur pollué.
COV : Les Composés Organiques Volatils regroupent un nombre considérable de composés dont la nocivité est très variable. Parmi ceux-ci, le formaldéhyde (HCHO) est choisi comme indicateur ; c'est un produit de dégradation des matériaux, fréquemment émis à l'intérieur de locaux, irritant des muqueuses et dont la toxicité à long terme est maintenant reconnue. Ces différents composés peuvent être utilisés pour établir un "indice" de qualité d'air.
Or il est exclu, principalement pour des raisons de coût, d'utiliser des analyseurs spécifiques à hautes performances métrologiques . En effet, une détermination semi-quantitative avec une bonne fiabilité est acceptable.
L'invention a donc tout d'abord pour objet un analyseur en continu de composés volatils . Elle a également pour objet un dispositif et un procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur, peu encombrant, simple d'utilisation et de maintenance, de coût modéré, et capable de restituer un indice de qualité d'air défini à partir des teneurs en polluants et de leurs nocivités relatives ; permettant de quantifier de manière fiable et sélective les cinq composés définis ci-dessus, en temps réel à l'aide de micro-capteurs du commerce.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention concerne un analyseur en continu de composés organiques volatils, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un module de mesure comportant un premier capteur de CO/COV et un second capteur de H20,
- un circuit de traitement séquentiel de 1 ' air comportant : • un filtre,
• une cartouche de rétention sélective des composés organiques volatils disposée sur une première voie en parallèle avec une seconde voie directe,
• une électrovanne commandée par un sequenceur, qui assure la commutation première voie - seconde voie,
• une pompe située en aval des capteurs de manière à ce que 1 ' air à analyser soit aspiré à travers le filtre et soit transféré vers les capteurs CO/COV et H20 soit directement, soit après passage à travers la cartouche,
- un circuit de traitement des signaux provenant des capteurs et du sequenceur, permettant d'accéder aux trois paramètres suivants :
- la teneur en eau de l'air,
- la teneur en CO de l'air sur un échantillon débarrassé des COV, - la teneur en COV, en opérant une différence de signaux obtenus grâce au capteur de CO/COV lorsque l'air à analyser est transféré vers celui-ci soit au travers de la première voie soit au travers de la seconde voie. La présente invention concerne également un dispositif d'évaluation en continu de la qualité de 1 ' air ambiant intérieur comprenant un tel analyseur en continu de composés volatils, dans lequel le module de mesure comporte également les éléments sensibles de capteurs de N02 et de C02 , et dans lequel le circuit de traitement séquentiel de l'air aspiré par la pompe à travers le filtre à poussière balaye tout d'abord le troisième capteur de N02 et le quatrième capteur de C0 avant d'être transféré vers le premier capteur de H20 et le second capteur de CO/COV au travers de la première ou de la deuxième voie.
Avantageusement le premier, le second et le troisième capteurs sont des microcapteurs chimiques à oxydes métalliques. La pompe est une pompe à membrane.
La présente invention concerne également un procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur mettant en œuvre le dispositif ci- dessus, et qui comporte les étapes suivantes :
- on détermine la courbe de calibrage de chacun des capteurs de mesure des différents composés : H20, CO/COV, N02 et C02,
- on corrige par calcul 1 ' influence des composés interférants majoritaires,
- on transpose le signal de sortie de chaque capteur en teneur de composé mesuré, en tenant compte de sa courbe de calibrage,
- on détermine un indice de qualité pour chaque composé mesuré en faisant référence à une grille d'évaluation qui donne une valeur d'indice pour chaque composé en fonction de différents seuils de teneurs de composés, se référant à des données sanitaires,
- on obtient un indice global de la qualité de l'air en fonction des différents indices composés obtenus .
Le dispositif précédent peut être avantageusement utilisé pour le pilotage d'une installation de ventilation.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 illustre le dispositif de 1 ' invention.
La figure 2 illustre la courbe de réponse du capteur 20.
La figure 3 illustre la courbe de calibrage du capteur 16. La figure 4 illustre une séquence de mesure .
La figure 5 illustre l'exploitation des signaux de sortie des capteurs 15 et 16.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Comme illustré sur la figure 1, l'analyseur en continu de Composés Organiques Volatils 10 comprend successivement :
- un filtre 11, qui peut être un filtre à poussières grossier, - une cartouche 12 de rétention sélective des composés organiques volatils disposée sur une voie 2 en parallèle avec une voie 1 directe,
- une électrovanne 13 commandée par un sequenceur 14, qui assure la commutation voie 1-voie 2, - un premier capteur de CO/COV 15 et un second capteur de H0 16,
- une pompe 17 qui peut être une pompe à membrane ,
- un circuit 18 de traitement des signaux provenant des capteurs 15 et 16 et du sequenceur 14.
L'air à analyser est aspiré par la pompe 17 à travers le filtre 11 et est transféré vers les capteurs CO/COV 15 et H20 16, soit directement, soit après passage à travers la cartouche 12 ; la
commutation séquentielle étant assurée par 1 ' électrovanne 13.
La pompe 17, qui permet d'assurer l'échantillonnage de l'air, est placée en aval du circuit d'analyse de manière à éviter toute contamination ou rétention d'espèces.
L'analyseur de l'invention comporte donc deux parties principales :
- un module de mesure, qui comporte les éléments sensibles des capteurs 15 et 16 de CO/COV et de H0, les circuits d'alimentation et de mesure et un circuit de traitement séquentiel de l'air échantillonné,
- un module 18 de traitement et d'exploitation des signaux.
Le dispositif d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur selon l'invention, illustré sur la figure 1, comprend tous les éléments de l'analyseur 10 de l'invention, tels que définis ci- dessus. Il comprend de plus un troisième capteur de N02 20, et un quatrième capteur de C02 21 disposés entre le filtre 11 et les voies 1 et 2.
Le procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur selon l'invention, mettant en œuvre le dispositif défini ci-dessus, comporte les étapes suivantes :
- on détermine la courbe de calibrage de chacun des capteurs 15, 16, 20 et 21 de mesure des différents composés : H20, CO/COV, N02 et C0 , - on corrige par calcul l'influence des composés interférants majoritaires,
- on transpose le signal de sortie de chaque capteur en teneur de composé mesuré, en tenant compte de sa courbe de calibrage et des interférants majoritaires, - on détermine un indice de qualité pour chaque composé mesuré en faisant référence à une grille d'évaluation, comme celle illustrée à titre d'exemple dans le tableau 3, qui donne une valeur d'indice pour chaque composé en fonction de différents seuils de teneurs de composés se référant à des données sanitaires ,
- on obtient un indice global igι0bai de la qualité de l'air en fonction des différents indices composés ainsi obtenus.
EXEMPLE DE REALISATION
Dans un exemple de réalisation, les capteurs 15, 16 et 20 de CO/COV, de H20 et de N02 utilisés sont des microcapteurs chimiques à oxydes métalliques disponibles dans le commerce. Un capteur de ce type est constitué d'un élément sensible semiconducteur, le plus souvent à base d'oxyde d'étain Sn02 , porté à sa température optimale de fonctionnement grâce à un élément chauffant, et dont les caractéristiques électriques varient en fonction de la présence dans l'air ambiant de composés gazeux. L'élément sensible est le siège de phénomènes d ' absorption-désorption et d ' oxydo-réduction dont les équilibres sont déterminés principalement par la
température. L'électronique d'un tel capteur est très simple .
Le capteur 21 de C02 est un capteur infrarouge (IR) . En effet, le C02 a la propriété d'absorber le rayonnement infrarouge avec un maximum d'absorption entre 4000 nm et 4400 nm. Pour une géométrie donnée de cellule de mesure, l'absorption du rayonnement est directement reliée à la concentration en C0 (loi de Beer-Lambert ) . Ce capteur 21 pourrait également être un microcapteur chimique.
Parmi les différents types de capteurs possibles, on a retenu, à titre d'exemple les capteurs 15, 16, 20, 21 suivants :
CO/COV : capteur FIGARO TGS 2620 H20 : capteur FIGARO TGS 2180 N02 : capteur FIGARO TGS 2105 C02 : capteur IR SAUTER/type EGQ220F001
Les éléments sensibles des capteurs 20 et 21 de N02 et de C0 peuvent être disposés sur un support et être exposés directement à l'air ambiant échantillonné grâce à la pompe à membrane.
Le capteur 21 de C0 est solidaire de son électronique et est utilisé tel que prévu par le fournisseur après avoir été débarrassé de son boîtier protecteur pour des raisons d'encombrement.
Les capteurs 15 et 16 de CO/COV et de H20 sont disposés sous un capot permettant un balayage en alternance, soit directement par l'air ambiant, soit après passage à travers la cartouche 12.
La cartouche 12 de rétention sélective des composés organiques volatils peut être réalisée en utilisant du permanganate de potassium.
Les aldéhydes, cétones, alcools, en effet, réagissent avec le permanganate de potassium et sont arrêtés, par oxydation, d'une manière quantitative ; les composés benzéniques sont retenus, a priori, par adsorption ; Le débit d'air à épurer doit être faible de manière à assurer un temps de contact suffisant pour un piégeage complet, dans la pratique, un débit de 0,3 1/min et une cartouche de 200 mm sont utilisables. Un débit inférieur permet de réduire la dimension de la cartouche sans affecter son autonomie. De l'oxyde d'aluminium activé (alumine Al20 ) en billes microporeuses de 2 mm à 5 mm de diamètre, est utilisé comme support du composé actif constitué de permanganate de potassium (KMn04) . Pour obtenir une préparation pour 100 g, on réalise très simplement l'imprégnation par immersion de 100 g d'alumine dans une solution aqueuse acidifiée (H2S04 10~2N) à 60 g/1 de permanganate de potassium. Après essorage, les billes d'alumine sont séchées à 60-70°C pendant 4 h environ et conservées à l'abri de l'air, ce traitement permet d'obtenir une alumine renfermant 5% en masse de KMn04. 100 g de cette préparation permettent de remplir 6 cartouches de 200 mm/diamètre 20 mm.
La pompe 17 peut être une pompe à membrane de type ISA utilisée dans des analyseurs de gaz, séparée des capteurs pour des raisons d'encombrement ; mais ce peut également être une pompe de plus petite
dimension pouvant être aisément disposée dans le boîtier de mesure.
La durée du cycle du signal de commande de 1 ' électrovanne 13, fourni par le sequenceur 14, peut être choisie entre 30 secondes et trois heures, par exemple 5 minutes .
Le circuit 18 de traitement des signaux de sortie délivrés par les capteurs 15, 16, 20, 21 est réalisé à l'aide d'une centrale d'acquisition AOIP 70 voies couplées à un ordinateur de type PC ; le traitement mathématique des signaux étant effectué à l'aide d'un logiciel de type EXCEL. Il est également possible d'utiliser des microprocesseurs intégrés au dispositif de l'invention.
Dans cet exemple de réalisation, on a effectué les mesures suivantes.
Mesure du dioxyde d'azote (N0 )
La mesure est effectuée par exposition du capteur 20 de N02 au flux d'air échantillonné.
Comme illustré sur la figure 2 le capteur 20 offre une réponse au dioxyde d'azote dans un domaine de concentration relativement étroit (0 à 200 ppb) , mais adapté aux niveaux rencontrés dans les locaux considérés, avec une assez bonne sélectivité qui permet une exploitation directe du signal.
L'incidence du CO sur la mesure du N0 , effective pour des rapports de concentrations C0/N0
élevés (supérieurs à 100) , a pu être négligée sans induire d'erreurs importantes.
Mesure de l'humidité (H20)
La mesure de H20 est effectuée grâce au capteur 16 qui offre une bonne sensibilité et une bonne sélectivité à l'eau ; sa réponse est liée à la teneur pondérale en eau (exprimée en masse/m3 ou en ppm) , et non à l'humidité relative de l'air.
Le CO, le C02 , les NOx et les COV sont sans influence sur la mesure dans les domaines concernés par l'air ambiant.
La réponse de ce capteur 16, illustrée sur la figure 3, est utilisée à la fois pour la mesure de la teneur en eau mais également pour corriger l'influence de cette dernière sur la réponse au CO et aux COV du capteur 15.
Mesures associées du CO, de H20 et des COV
Les teneurs en CO, H20 et COV sont mesurées à l'aide des deux capteurs 15 et 16.
L ' évaluation des teneurs en CO et en Composés Organiques Volatils (COV) est effectuée à l'aide du capteur 15 multipolluants qui offre une bonne sensibilité aux COV mais nécessite une correction de l'influence de la teneur en eau effectuée grâce au second capteur 16 spécifique de l'eau. A l'intérieur des locaux, les COV sont présents à de très faibles concentrations en regard des
teneurs en composés potentiellement interférants tels que CO ou H20 qui rendent très aléatoires les corrections par voie purement mathématique. Cette difficulté est contournée en réalisant un piegeage sélectif des COV à l'aide de la cartouche 12, en amont du capteur 15, et en admettant en alternance sur ce capteur 15 de l'air épuré et de l'air à analyser. Les interférants majeurs ne sont pas arrêtés et la différence des signaux permet d'accéder avec une bonne sensibilité à la teneur en COV.
Les domaines concernés sont les suivants : H20 : 5000 à 25000 ppm
CO : 0 à 25 ppm
COV totaux : quelques dizaines de ppb à 1 ppm. En opérant par différences calculées sur les signaux stabilisés au cours de chaque séquence, il est possible d'accéder à la concentration du composé masqué tout en s ' affranchissant des teneurs en composés interférants ainsi que des dérives de zéro du capteur. Les deux capteurs associés 15 et 16 permettent donc, selon la période d'échantillonnage du signal, d'accéder aux trois paramètres suivants avec une bonne précision :
- la teneur en eau de l'air ambiant, - la teneur en CO de l'air ambiant sur un échantillon débarrassé des COV,
- la teneur en COV, en opérant par différence des signaux.
L'air échantillonné grâce à la pompe 17 est ainsi admis sur les deux capteurs 15 et 16, soit directement, soit après passage au travers la
cartouche 12 comme illustré sur la figure 4. Des séquences de 5 minutes sont choisies.
Les signaux bruts délivrés par ces capteurs 15 et 16 sont échantillonnés après stabilisation, de la manière suivante : voie 1 (air ambiant) ==> capteur 16 = mesure de H20 ambiant, voie 2 (cartouche) => capteur 15 => mesure de CO ambiant (débarrassé des COV piégés) (voie 1-voie 2) = mesure des COV piégés.
Les phases d'échantillonnage des signaux sont illustrées par la figure 5 présentant une évolution typique des signaux au cours d'un essai.
Mesure du C02
La mesure est effectuée à l'aide du capteur 21. Ce capteur infrarouge, débarrassé de son boîtier de protection, est intégré sans modification du dispositif. Ce capteur présente une bonne linéarité de réponse dans sa gamme de mesure (0 à 2000 ppm) , et une bonne sensibilité.
Pour effectuer le traitement des signaux de sortie des capteurs, on considère les courbes de calibrage suivantes :
Dioxyde d'azote (N02) /capteur 20
La courbe de calibrage est du type :
[N02] = aE(n)
où : [N02] représente la concentration exprimée en ppb E représente le signal du capteur (en Volts) .
Teneur pondérale en eau (H20) /capteur 16 "voie 1"
L'équation de la courbe de calibrage du capteur 16 est du type :
HOen ppm = b . ( E-E0 ) 2+c . (E-E0 ) +d où : E représente la tension brute délivrée par le capteur (en Volts) et
E0 représente la tension de base du capteur.
Monoxyde de carbone (CO) /capteur 15 "voie 2"
L'équation de la courbe de calibrage du capteur 15 vis-à-vis du CO est un polynôme du second degré du type :
COen
• [E-Eo-E(H2o) ] +f - [E-E0-E(H2o) ] +9 où E représente la tension brute délivrée par le capteur 2620 (en Volts) ,
E0 représente la tension de base du capteur 15, E(H2o) représente la correction de l'influence de la teneur en eau sur le capteur 15, à partir de la teneur délivrée par le capteur 16.
Formaldehyde et composés organiques volatils exprimés en "équivalents formaldehyde" /capteur 15 "voie 1 - voie
______
Parmi les COV majeurs de l'air ambiant pollué, la cartouche 12 arrête quantitativement les composés et familles de composés suivants :
- formaldehyde et autres aldéhydes,
- cétones (acétone... ) ,
- alcools (méthanol, éthanol...),
- composés benzéniques. Tous ces composés ont une toxicité reconnue et le capteur 15 leur présente des sensibilités comparables. Parmi ces polluants, le formaldehyde s'avère majoritaire à l'intérieur des locaux et c'est l'ensemble de ces COV "indésirables" qui est exprimé en "équivalents formaldehyde" .
Le CO (et les alcanes) présent dans l'air à des teneurs qui peuvent atteindre plusieurs ppm, n'est pas arrêté par la cartouche 12.
Le CO, toxique, est mesuré lors de la séquence correspondant à la voie 2. La mesure du CO intègre la présence éventuelle d' alcanes. En cas de présence de ces composés, la mesure se fait par excès ; ceci constitue un atout en permettant au dispositif de réagir à la présence de méthane en cas de fuite de gaz naturel par exemple.
Pour chaque palier de réponse, les moyennes en voie 1 et en voie 2 sont calculées en éliminant les phases de stabilisation (1 minute environ avant et après chaque commutation) . • Pour le capteur 15 on a :
- Voie 2 (piegeage) : 0,5 x [moyenne (tO+7 à tO+9 ) +moyenne ( t0+17 à tO+19)] (moyenne des signaux des séquences "voie 2" précédant et suivant une séquence "voie 1") - Voie 1 (passage direct) : moyenne (tO+12 à tO+14)
• Pour le capteur 16 on a :
- Voie 2 (piegeage) : 0,5 x [moyenne (to+7 à t0+9) +moyenne ( t0+17 à t0+19)] (moyenne des signaux des séquences "voie 2" précédant et suivant une séquence "voie 1")
- Voie 1 (passage direct) : moyenne (t0+12 à to+14)
L'influence des variations de teneur en eau sur le capteur 15 est corrigée très simplement en affectant l'écart des signaux "voie 1-voie 2" mesuré sur le capteur 16 d'un coefficient S représentant le rapport des sensibilités respectives à l'eau de ces deux capteurs, c'est-à-dire le rapport des pentes des deux courbes de réponse dans un domaine d'humidité allant de 5000 à 25000 ppm.
Les réponses des capteurs 15 et 16 (tensions brutes différentielles en volts) dans les domaines des teneurs en eau extrêmes rencontrées en air extérieur est donnée dans le tableau 1 en fin de description. L'équation de la courbe de variation (assimilée à une droite) de ce rapport en fonction de la teneur en eau est : Coefficient S = 2.10_5[H2O]
Les variations de teneurs en eau au niveau du capteur 15, en aval de la cartouche 12, sont comprises entre 0 et + 6000 ppm ; un rapport fixe de 1,67 est donc retenu entre les tensions brutes délivrées par les capteurs 15 et 16 pour une même teneur en eau . La valeur de 1,67 correspondant à l'écart maximal de teneur en eau est retenue préférentiellement
à un coefficient moyen, car elle permet une meilleure adéquation de correction dans la mesure où, seuls les écarts élevés ont une incidence notable sur les résultats. On obtient ainsi après correction de la réponse à la teneur en eau du capteur 15 :
COV (en mg/m3 de HCHO) = Kx x (Δ (V1-V2 ) 2620-l , 67 x Δ(V1-
V2)2180) où Ki est la pente de la réponse du capteur 15 aux COV.
Si le second terme permet de corriger la réponse à l'eau du capteur 15, la différence "voie 1- voie 2" du premier terme permet de corriger la réponse de ce capteur au CO non piégé par la cartouche 12 et de s'affranchir d'éventuelles dérives de zéro du capteur 15 dans le temps.
Un calibrage est réalisé par injection et vaporisation de quantités connues de HCHO en solution aqueuse à 37% ; le tableau 2 en fin de description fournit les valeurs des signaux après traitement décrit ci-dessus. La courbe de calibration est une droite dans un domaine de concentration compris entre 0 et 6 mg/m3.
Dioxyde de carbone/capteur 21
L'équation de la courbe de calibrage est du type : C02 en ppm = a x E + b dans laquelle E représente le signal exprimé en volts (0-10 V pour 0-2000 ppm) .
ETABLISSEMENT D'UN INDICE DE QUALITE DE L'AIR
Diverses approches pour l'établissement d'un tel indice peuvent être envisagées ; une solution consiste à comparer la teneur mesurée de chacun des composés sélectionnés : H20, CO, N02 , HCHO, C02 à différents seuils comme dans la grille du tableau 3.
Les niveaux de concentration susceptibles d'être atteints par chacune de ces teneurs sont répartis en 10 classes établies à partir soit de seuils réglementaires lorsqu'ils existent, soit de recommandations de l'Organisation Mondiale de la Santé pour la protection de la santé et constituent chacun un indice élémentaire. L'indice global est représenté par l'indice le plus grand des indices élémentaires correspondants à chacun des composés sélectionnés.
Un exemple d'indice de CO est le suivant : Limite réglementaire en ambiance de travail : 50 ppm sur une période de 8 h .
Recommandations OMS : 60 mg/m3 (≈ 50 ppm) pendant 30 min
30 mg/m3 (25 ppm) pendant 1 h 10 mg/m3 ( 5 ppm) pendant 8 h Maximum retenu pour l'indice 20 ppm (23 mg/m3 <= indice 10 De même un indice 10 correspond à :
- 1 mg/m3 de COV exprimés en équivalents HCHO (0.8 ppm à 20°C)
- 200 μg/m3 de N02 (109 ppb à 20°C) - 2000 ppm de C02 (3667 mg/m3)
Tableau 1
Tableau 2
Tableau 3
Claims
1. Analyseur en continu de composés organiques volatils caractérisé en ce qu'il comprend : - un module de mesure comportant un premier capteur de CO/COV (15) et un second capteur de H20 (16) ,
- un circuit de traitement séquentiel de l'air comportant : • un filtre (11) ,
• une cartouche (12) de rétention sélective des composés organiques volatils disposée sur une première voie (12) en parallèle avec une seconde voie (11) directe, • une électrovanne (13) commandée par un sequenceur (14), qui assure la commutation première voie - seconde voie,
• une pompe (17) située en aval des capteurs (15, 16) de manière à ce que l'air à analyser soit aspiré à travers le filtre (11) et soit transféré vers les capteurs CO/COV (15) et H20 (16) soit directement, soit après passage à travers la cartouche (12) ,
- un circuit (18) de traitement des signaux provenant des capteurs (15, 16) et du sequenceur (14), permettant d'accéder aux trois paramètres suivants :
- la teneur en eau de l'air,
- la teneur en CO de l'air sur un échantillon débarrassé des COV, - la teneur en COV, en opérant une différence de signaux obtenus grâce au capteur de CO/COV (15) lorsque l'air à analyser est transféré vers celui-ci soit au travers de la première voie soit au travers de la seconde voie.
2. Dispositif d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur comprenant un analyseur en continu de composés volatils selon la revendication 1, dans lequel le module de mesure comporte également les éléments sensibles de capteurs de N02 (20) et de C02 (21) , et dans lequel le circuit de traitement séquentiel de l'air aspiré par la pompe à travers le filtre (11) balaye tout d'abord le troisième capteur (20) et le quatrième capteur (21) avant d'être transféré vers le premier capteur (15) et le second capteur (16) au travers de la première ou deuxième voie .
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le premier, le second et le troisième capteurs (15, 16, 20) sont des microcapteurs chimiques à oxydes métalliques.
4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la pompe (17) est une pompe à membrane.
5. Procédé d'évaluation en continu de la qualité de l'air ambiant intérieur, mettant en œuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, et qui comporte les étapes suivantes : - on détermine la courbe de calibrage, de chacun des capteurs (15, 16, 20, 21) de mesure des différents composés : CO/COV, H0, N02 et C02 ,
- on corrige par calcul l'influence des composés interférants majoritaires,
- on transpose le signal de sortie de chaque capteur en teneur de composé mesuré, en tenant compte de sa courbe de calibrage,
- on détermine un indice de qualité pour chaque composé mesuré en faisant référence à une grille d'évaluation qui donne une valeur d'indice pour chaque composé en fonction de différents seuils de teneurs de composés se référant à des données sanitaires,
- on obtient un indice global de la qualité de l'air en fonction des différents indices composés obtenus .
6. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 pour le pilotage d'une installation de ventilation.
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