EP3160621A1 - Systeme de traitement photocatalytique de l'air d'une piece d'un batiment - Google Patents

Systeme de traitement photocatalytique de l'air d'une piece d'un batiment

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Publication number
EP3160621A1
EP3160621A1 EP15725638.9A EP15725638A EP3160621A1 EP 3160621 A1 EP3160621 A1 EP 3160621A1 EP 15725638 A EP15725638 A EP 15725638A EP 3160621 A1 EP3160621 A1 EP 3160621A1
Authority
EP
European Patent Office
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opening
air
openings
wall
configuration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15725638.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Franck Alessi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP3160621A1 publication Critical patent/EP3160621A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8678—Removing components of undefined structure
    • B01D53/8687—Organic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/15—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means
    • F24F8/167—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means using catalytic reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0071—Indoor units, e.g. fan coil units with means for purifying supplied air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
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    • F24F8/108—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering using dry filter elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/20—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation
    • F24F8/22—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation using UV light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20707—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802—Photocatalytic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
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    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/804—UV light

Definitions

  • the invention relates to a photocatalyst air treatment system.
  • Photocatalysis is based on illumination by solar light or artificial UV illumination of a semiconductor material, for example titanium dioxide TiO 2 , also called photocatalyst or photocatalytic substrate. Illumination has the effect of creating electron-hole pairs on the surface of the semiconductor, via wavelengths in the UV (Ultra-Violet) whose energy is greater than the gap between the valence band and the band of conduction of the semiconductor. Electrons are emitted at the conduction band while holes are formed in the valence band. This phenomenon forms free radicals that are likely to react with compounds present in the surrounding environment, for example air.
  • Photocatalysis finds a particularly interesting application in the field of treatment, or purification, of air, especially in an interior space for example a living room. Indeed, it makes it possible to degrade certain chemical pollutants present in the air and to transform them into non-polluting elementary molecules, in particular carbon dioxide C0 2 and water vapor H 2 0.
  • the semiconductor generally used in this process case is TiO 2 titanium dioxide.
  • the UV energy must be sufficient.
  • the light is generally filtered through windows and is not permanent. It is therefore necessary to provide artificial UV emission sources to illuminate the photocatalytic substrate without risk related to direct exposure by the occupant.
  • EP1520615 discloses a photocatalyst air treatment apparatus for installation in a living room, comprising:
  • a wall comprising a front face and a rear face which delimit an inner housing, the front face providing a low opening for the entry of polluted air and a high opening for the outlet of purified air; one or more expanded steel grids on which a TiO 2 titanium dioxide film is deposited;
  • a lighting device comprising UVA lamps intended to activate the Ti0 2 film .
  • Grids and lamps are arranged in the inner housing of the wall. Thanks to this, the UV light contribution can be adapted to the needs of photocatalysis while preserving the occupants of the room of a direct contact with the photocatalytic substrate and the UV lamps.
  • the present invention proposes to further improve the invention.
  • the invention relates to a photocatalytic treatment system of the air of a part of a building having a wall wall, comprising an additional wall, a support structure intended to be arranged in an inner housing delimited by the two walls, a photocatalytic substrate and a lighting device for activating the photocatalytic substrate, characterized in that the two walls, respectively external and internal, each having at least one air outlet, respectively external and internal:
  • the support structure comprises at least a valve portion adapted to form air passageways between the inner vent, the external vent and the inner housing, provided with controllable shutter devices;
  • the system includes a control module designed to control the opening and closing of the air passageways based on measured data representative of the quality of the outside air and the quality of the indoor air.
  • Controlling the opening and closing of the air passageways makes it possible to adapt the configuration of the system according to the pollution conditions (that is to say, the air quality) in the room and outside so as to optimize the regulation of the air quality inside the room.
  • the system can take outside air and then blow it indoors, directly or after photocatalytic purification, and / or take the indoor air, purify it and then reinject it inside (in this case we speak of "recycling").
  • the photocatalytic substrate can be activated at any time, without exposing the occupants of the room to light rays.
  • the system allows a pre-heating of the outside air taken, thanks to the heat released by the lighting device, which makes it possible to increase the temperature of the inner wall and thus to improve the thermal comfort by radiation. .
  • valve portion is shaped to act as a spacer between the two walls.
  • the two walls can be easily positioned relative to each other during assembly of the system.
  • valve part comprises a first external opening intended to be arranged against the external air vent, a second internal opening intended to be arranged against the internal air vent and a third opening of communication with the inner housing, each of the three openings being equipped with a controllable shutter device;
  • the support structure comprises two valve parts respectively in the high position and in the low position of the support structure;
  • the lighting device is positioned between the two valve parts and mounted on the support structure;
  • the photocatalytic substrate is applied to at least one of the support elements of the group comprising the inner face of the additional wall, the inner face of the wall, a metal grid mounted on the support structure;
  • valve part comprises particulate filters
  • control module is adapted to implement an algorithm for controlling concentrations of pollutants in the air, inside and outside the room comprising a plurality of comparison tests between elements of the group comprising a measured indoor concentration of pollutants, measured outside pollutant concentration and concentration threshold, and, depending on test results, selection of a system configuration from a set of possible configurations;
  • the support structure comprising two valve portions, respectively low and high, each having an outer opening, an inner opening and a third opening
  • the set of possible configurations comprises all or part of the configurations of the group comprising:
  • a third configuration defined by the opening of the upper inner opening, the lower outer opening and the third openings and the closing of the upper outer opening and the lower inner opening;
  • a fourth configuration defined by closing the upper outer opening and opening the inner openings, the third openings and the lower outer opening;
  • a fifth configuration defined by closing the lower outer opening and opening the inner openings, the third openings and the upper outer opening;
  • FIG. 1 shows a view of the system of the invention mounted on a wall
  • FIG. 2 represents a view of a support structure of the system of FIG. 1;
  • Figures 3A and 3B show the system of Figure 1 before and after mounting on the wall, in top view;
  • FIG. 4 represents an exploded side view of the system of FIG.
  • FIGS. 5A to 5H schematically represent different possible configurations of the system of FIG. 1;
  • FIG. 6 represents another embodiment of the system of the invention.
  • FIG. 7 represents a flow chart, or flowchart, of a control algorithm implemented by the system of FIG. 1, according to a particular embodiment example.
  • the air treatment system shown in Figures 1 and 2 is intended to treat the air of an interior space located in a building, for example a living room, by photocatalysis.
  • the interior space is delimited by at least one wall wall 1 in direct contact, with an outer face, with the outside of the building.
  • the treatment system comprises an additional wall 2, a support structure, or carrier structure 3, a photocatalytic substrate 4, a lighting device 5 intended to activate the photocatalytic substrate 4, a control module (or device) (not shown) , pollutant sensors (not shown) and a module (or device) supply (not shown).
  • Air circulation fans 7 can also equip the system.
  • the additional wall :
  • the additional wall 2 is intended to be positioned at a given distance from the wall wall 1, here on the inside of the room, the space between the two walls 1, 2 defining an inner housing 6.
  • the additional wall 2 and the wall wall 1 are here called “inner wall” and “outer wall”, respectively.
  • the additional wall could be disposed on the other side of the wall wall, outside the living room. In this case, the additional wall would be the outer wall and the wall wall the inner wall.
  • Each of the two walls, outer 1 and inner 2 here comprises a high air vent 10H, 20H and a low air vent 10B, 20B, as shown in Figure 3.
  • Each vent has a passage opening of air through the wall considered.
  • the high air vents 10H, 20H are positioned at the top of the walls and so arranged to the right of each other when the system is put in place.
  • the low air vents are positioned in the bottom of the walls so as to be arranged in line with each other when the system is put in place.
  • the support structure is:
  • the support structure 3, or support structure, is intended to serve as a mounting support for various elements of the system. It also acts as a spacer between the inner wall 2 and the outer wall 1.
  • the structure 3 is made of a robust material such as a metal or wood.
  • the structure 3 can be made of a material inert with respect to the release of pollutants, for example stainless steel or anodized aluminum.
  • the supporting structure 3 comprises two parts, respectively high 30H and low 30B, intended to act as air circulation valves.
  • Each 30H valve portion (30B) constitutes a three-way valve, adapted to form air passageways between the internal vent 20H (20B), the external vent 10H (10B) and the housing 6.
  • Each passageway is provided with a controllable shutter device.
  • each 30H valve part (30B) is here in the form of a beam parallelepipedic having a first outer opening, a second inner opening and a third opening communicating with the housing 6.
  • the three openings (first, second and third) high, respectively low, communicate with each other by forming an opening 34H, respectively 34B, having a T shape in cross section of the beam.
  • Each of the three high openings (first, second and third), respectively low, is associated with a shutter device which comprises a shutter element, a motor and a communication module.
  • the motor is intended to move the shutter element between an open position and a closed position.
  • the communication module is intended to communicate, for example by radio, with the control device in order to receive commands for opening, closing and / or stopping the shutter element. Alternatively, the communication module could be connected to the control device by a wire link.
  • the first and second openings are each equipped with a 35H (high grilles) and 35B (low grids) shutter grid with controllable blades movable between a closed position and an open position.
  • These grids are here mounted on the vents 20H, 30H (20B, 30B) corresponding to the inner walls 2 and outer 1. Alternatively, they could be mounted on the support structure 3 itself.
  • the third high opening (respectively low) is equipped with a 36H waterproof valve (respectively 36B) which is mounted on the support structure 3.
  • the closure grids 35H, 35B may be coupled with particulate filters for filtering particles present in the air. These filters are arranged near the closing grids so as to be adjacent to the air inlets and outlets of the treatment system. They make it possible to limit the internal fouling of the system, in particular by the dust, which reduces the maintenance operations and preserves the performances of the system.
  • the two valve parts 30H and 30B are connected by several vertical uprights, for example two lateral end posts 31 and two intermediate uprights 32.
  • horizontal crosspieces of maintaining 33 here connect each intermediate amount 32 to the end amount 31 nearest.
  • valve parts 30H and 30B have a width in the direction perpendicular to the planes of the walls 1 and 2 which is equal to the desired distance between the two walls 1, 2. This allows them to play their role of spacers. In order to lighten the structure and reduce manufacturing costs, the width of the uprights is advantageously less than that of the valve parts 30H and 30B.
  • the photocatalytic substrate is a photocatalytic substrate
  • the photocatalytic substrate is a semiconductor material capable of mineralizing pollutants present in the air by transforming them into carbon dioxide and water vapor, when subjected to illumination by radiations, here UV, which create electron-hole pairs on the surface of the semiconductor. Pollutants particularly targeted by photocatalysis are VOCs (Volatile Organic Compounds).
  • the substrate used is, for example, TiO 2 titanium dioxide. It can be applied in the form of a film, made from a coating, on a support element.
  • the substrate may for example be deposited on one or more of the following support elements: the inner face (that is to say the “inner” face of the housing 6) of the outer wall 1, the inner face of the wall 2, a particulate filter, one or more uprights and / or cross members of the structure, the floor of the housing 6, the ceiling of the housing 6, a specific support element (for example an expanded metal grid).
  • a specific support element for example an expanded metal grid.
  • the photocatalytic substrate may be a substrate that can be activated by light rays of the visible spectrum. This is particularly the case with a photocatalytic substrate such as titanium dioxide doped for example with carbon, the doping enabling the substrate to be activated by light rays of the visible spectrum.
  • the lighting device :
  • the lighting device 5 is intended to activate the photocatalytic substrate.
  • the lighting device 5 comprises a plurality of UV lamps 50, each lamp comprising for example one or more neon tubes mounted on a support frame.
  • Each lamp 50 is fixed to the uprights and / or to the crosspieces of the support structure 3 by means of a support frame 51.
  • the system comprises six lamps each having two neon tubes.
  • the lighting device could include other types of artificial light sources or optical fibers adapted to carry light from a remote light source into the housing 6, for example to carry natural sunlight from outside the building.
  • Fans 7 may be installed to promote the flow of air along one or more desired circulation circuits, as will be explained in more detail in the description of the operation of the system.
  • the flow of air flow that can be created or reinforced by the fans 7 may include in particular the suction of air from the room and / or from the outside, the scanning or licking of the photocatalytic substrate by the air to be treated, the blowing of treated air into the room and / or the direct ejection of outside air.
  • the additional wall 2 can be pivotally mounted on the wall wall 1, by means of a hinge device. Thanks to this, the system can be opened, by pivoting the additional wall, which allows easy maintenance of the system.
  • the support structure 3 is here fixed to the wall wall 1 at the level of the beams of the valve parts 30H and 30B.
  • the system comprises at least one external sensor and an inner sensor (not shown), intended here to measure the pollutant concentrations, respectively external (that is to say outside the room and here of the building) and inside (ie in the room).
  • the pollutants detected here include total volatile organic compounds (TVOCs).
  • the sensors each comprise a communication module (for example radio) for transmitting measured data representative of the quality of the air, either upon receipt of a request from the control device, or automatically at regular time intervals.
  • thermodynamic measurements T °, humidity, C0 2
  • the lighting lamps, the motors of the shutter devices and the control device are connected to a supply device, for example connected to the mains.
  • the pilot device (or module):
  • the control device is intended to control the opening and closing of the air passageways based on measured data representative of the quality of the outside air and the quality of the indoor air. More specifically, it is intended to control the closing and opening of the closure devices apertures.
  • the measured data representative of the quality of the air comprise measurements of concentration of pollutants in the air.
  • the present invention is not limited to measurements of concentrations of pollutants in the air.
  • the quality of the outside and / or inside air can be evaluated from other types of measured data such as temperature, hygrometry and / or content data. in CO2 in the air.
  • the measured data representative of the air quality can therefore comprise, alternatively or complementary to the measurements of pollutant concentrations, other relevant measurements such as measurements of temperature, hygrometry and / or CO 2 content. air (outside and / or inside).
  • the control device comprises a microprocessor, a communication module and a software module, or computer program, comprising software instructions for controlling the execution by the microprocessor of an algorithm for regulating the concentrations of pollutants in the air. inside and outside the room when the software module is running. It can be arranged for example in the room.
  • the radio communication module is adapted to communicate in a conventional manner, for example by radio, with the pollutant sensors and with the motors of the shutter devices of the different openings, in order to transmit open / close / stop commands, data queries and receive measured data.
  • the control algorithm implemented by the control device is illustrated by the logic diagram shown in FIG. 7. This ultimately corresponds to a flowchart of the steps of the operating method of the system.
  • This algorithm comprises multiple comparison tests between the measured indoor pollutant concentration Cim, the measured external pollutant concentration C ext and / or an S concentration threshold. Depending on the result of these tests, the algorithm determines the pollution conditions. , or air quality, inside the room and outside, then, depending on these conditions, selects a configuration of the valve portions 30H, 30B of the system from a set of possible configurations of the system.
  • a subset of possible configurations of the system can be pre-selected from all possible configurations.
  • This subset here comprises the following six configurations (the "openings" referred to hereinafter being those of the support structure):
  • a first configuration CONF1 defined by the closing of the three lower openings and the third upper opening and by the opening of the upper openings (outer and inner);
  • a third configuration CONF3 defined by the opening of the upper inner opening, the lower outer opening and the third openings (high and low) and the closing of the upper outer opening and the lower inner opening;
  • a fourth configuration CONF4 defined by the closing of the upper outer opening and the opening of the inner openings (high and low), the third openings (high and low) and the low outer opening;
  • a fifth configuration CONF5 defined by the closing of the lower outer opening and the opening of the inner openings (high and low), the third openings (high and low) and the upper outer opening;
  • a sixth configuration CONF6 defined by the closing of the outer and inner openings (high and low), the third openings (high and low) being open or closed (preferably closed to ensure sealing).
  • the process is carried out during a cold season, for example between October and March in a region of the northern hemisphere, and the following conditions are met:
  • the parameter Ta represents the temperature of the air
  • the parameter HA represents the absolute humidity of the air
  • the method comprises a first step E0 measuring data representative of the quality of the air inside the living room and outside thereof.
  • the internal concentration Cint is measured as pollutants and the external concentration C ext as pollutants.
  • other measures could be carried out, alternatively or in addition, in order to obtain measurement data representative of the quality of indoor air and outdoor air.
  • This measurement step EO is followed by a plurality of comparison test steps between the data measured inside, the measured data outside and / or a predefined threshold.
  • the test compares the measured internal concentration Cim, the measured outside concentration C ext and / or a concentration threshold S.
  • These comparative tests make it possible to distinguish different situations, or situations. Each case is defined by the conditions here in the inner C concentrations and outdoor t C ext. In the embodiment described here, the tests make it possible to identify six possible scenarios (or situations), denoted C1 to C6, which will be explained in the description that follows.
  • the threshold S used here may be an indoor air guide value (VGAI) in TVOC, a regulatory value, a normative value or a value chosen by an operator.
  • VGAI indoor air guide value
  • the measurement step EO is followed by a first comparison test step E1 of the measured indoor pollutant concentration C in t and the measured external pollutant concentration C ext . If the internal concentration Cint is strictly greater than the external concentration C ext (positive test E1), the method goes to the test step E2 for comparing the internal concentration and the threshold S.
  • the internal concentration C im is less than or equal to the threshold S and strictly greater than the external concentration C ext .
  • control module selects a configuration of the system allowing an outside air supply, for example the configuration CONF1, during a step E3.
  • control module controls the closing of the three low openings and the third high opening and the opening of the two upper outer and inner openings and the starting of the fans, so that The outside air is taken from the system through the top outer openings and then directly blown into the living room through the high interior openings without treatment.
  • the internal concentration C im is strictly greater than the external concentration C ex t which is itself greater than or equal to the threshold S.
  • the control module selects a configuration of the system allowing a supply of outside air treated with indoor air recycling, here CONF4 configuration, during a step E6.
  • the control module controls the closing of the upper outer opening and the opening interior openings (high and low), third openings (high and low) and low outside opening and fan start-up.
  • This configuration makes it possible to take the outside air through the low outside opening and the inside air through the lower inside opening.
  • the outside air taken and the interior air removed are circulated inside the system so as to scan, that is to say to come lick, the photocatalytic substrate.
  • it is activated by illumination using UV lamps, which purifies the air taken by photocatalysis.
  • the purified air, coming from outside and inside, is then ejected, or blown, into the living room, through the inner high opening.
  • the internal concentration C in t is strictly greater than the external concentration C ext which is itself strictly greater than the threshold S.
  • the control module selects a configuration of the system allowing an intake of outside air with indoor air recycling here, in this case CONF5 configuration, during a step E8.
  • the control module controls the closing of the low outer opening and the opening of the inner openings (high and low), the upper outer opening and the third openings (high and low) and the switching on the fans.
  • indoor air is drawn through the system through the lower interior openings.
  • This collected interior air is circulated in the system so as to lick the photocatalytic substrate, activated by UV illumination, before being ejected into the room through the high interior openings.
  • outside air is drawn from the upper outside openings and blown into the living room through the high interior openings.
  • the method goes to the comparison test step E10 of the external concentration with the threshold S. If the external concentration is greater than or equal to the threshold S (positive test E10), the process proceeds to a test step E1 1 for comparing the internal concentration C in t with the threshold S.
  • the external concentration C ex t is strictly greater than the internal concentration C in t which itself is greater than or equal to the threshold S.
  • the control module selects a configuration of the system for recycling indoor air, in this case CONF2 configuration, during a step E12.
  • the control module controls the closing of the external openings (high and low) and the opening of the inner openings (high and low) and the third openings (high and low), and the starting of the fans.
  • indoor air is drawn through the system through the lower interior openings.
  • This air is circulated inside the system so as to lick the photocatalytic substrate, activated by UV illumination, before being ejected into the room through the upper interior openings.
  • the internal concentration Cint is strictly below the threshold S and the external concentration C ex t is greater than or equal to the threshold S.
  • the control module here selects a configuration of the system allowing a supply of outside air treated, in this case the configuration CONF3, during a step E14.
  • the control module controls the opening of the upper inner opening, the lower outer opening and the third openings (high and low) and the closing of the upper outer opening and the second one. low interior opening, as well as turning on the fans. Thanks to this CONF3 configuration, outside air is picked up by the system through the lower outside openings. This air is circulated inside the system so as to lick the photocatalytic substrate, activated by UV illumination, before being ejected, or blown into the room, after purification, by the upper inner openings.
  • the internal concentration Cint is strictly less than the external concentration C ext which is itself strictly less than the threshold S.
  • control module here selects a configuration of the system without outside air supply and without recirculation of indoor air, in this case CONF6 configuration, during a step E1 6.
  • control module controls the closing of the outer and inner openings (high and low) and possibly the third openings (high and low).
  • This configuration can be used temporarily.
  • This configuration CONF7 is defined by the opening of the upper openings (outer and inner), the lower outer opening and the third openings (high and low).
  • the action of the fans is adapted so that outside air is collected by all the external openings (high and low) and then circulated in the system so as to scan the photocatalytic substrate under UV illumination and, after purification, ejected in the living room through the high interior openings.
  • This configuration is defined by the opening of all the openings, that is to say the high openings, inner and outer, the lower openings, inner and outer, and third openings (high and low).
  • the action of the fans is further adapted to collect outside air, through the upper and lower outer openings, and the inner air through the lower inner openings, to circulate the air taken from the system by licking the photocatalytic substrate and eject the purified air into the room through the high interior openings.
  • the table below illustrates, in a nonlimiting manner, different configurations that can be chosen according to the different cases, or situations, possible.
  • each wall 1, 2 comprises two openings, respectively high and low. More generally, each wall may comprise one or more air passage openings, the different configurations of the system being adapted to the number and positions of the openings to ensure the various functions described: indoor air recycling (that is to say, intake of internal air, purification and reinjection inwards) and / or supply of purified outside air and / or direct supply of outside air without purification and / or no contribution and no recycling. 'air.
  • FIG 6 there is shown another embodiment of the system.
  • the system has a sheet structure to optimize the contact between the polluted air and the photocatalytic substrate.
  • the housing 6 contains here between the inner faces of the walls 1 and 2, two structures carrying lighting devices between which a plate coated on both sides of photocatalytic substrate is interposed. It would of course be possible to multiply the number of plates coated with photocatalytic substrate and light-carrying structures that are alternately arranged inside the housing 6, depending on the purification requirements, the desired insulation and the level required. desired power consumption.

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Abstract

La pièce comprend une paroi murale (1). Le système comporte une paroi additionnelle (2), une structure support (3) destinée à être disposée dans un logement intérieur (6) délimité par les deux parois (1, 2), un substrat photocatalytique (4) et un dispositif d'éclairage (5) destiné à activer le substrat photocatalytique. Les deux parois (1, 2), respectivement externe et interne, comportent chacune au moins une bouche d'aération, respectivement externe (10H, 10B) et interne (20H, 20B). La structure support (3) comporte au moins une partie vanne (30H, 30B) adaptée pour former des voies de passage de l'air entre la bouche d'aération interne (20H, 20B), la bouche d'aération externe (10H, 10B) et le logement intérieur (6), munie de dispositifs d'obturation pilotables (35H, 35B, 36H, 36B). Un module de pilotage pilote l'ouverture et la fermeture des voies de passage d'air en fonction de données mesurées (Cint, Cext) représentatives de la qualité de l'air extérieur et à la qualité de l'air intérieur.

Description

Titre : Système de traitement photocatalytique de l'air d'une pièce d'un bâtiment
L'invention concerne un système de traitement d'air par photocatalyse. La photocatalyse repose sur l'illumination par la lumière solaire ou par un éclairage UV artificiel d'un matériau semi-conducteur, par exemple du dioxyde de titane Ti02, également appelé photocatalyseur ou substrat photocatalytique. L'illumination a pour effet de créer des paires électron-trou à la surface du semiconducteur, via des longueurs d'onde dans l'UV (Ultra-Violet) dont l'énergie est supérieure au gap entre la bande de valence et la bande de conduction du semiconducteur. Des électrons sont émis au niveau de la bande de conduction tandis qu'il y a formation de trous dans la bande de valence. Ce phénomène forme des radicaux libres qui sont susceptibles de réagir avec des composés présents dans le milieu environnant, par exemple l'air.
La photocatalyse trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine du traitement, ou de la purification, de l'air, notamment dans un espace intérieur par exemple une pièce d'habitation. En effet, elle permet de dégrader certains polluants chimiques présents dans l'air et de les transformer en molécules élémentaires non polluantes, notamment en dioxyde de carbone C02 et en vapeur d'eau H20. Le semi-conducteur généralement utilisé dans ce cas est le dioxyde de titane Ti02. Pour garantir un traitement efficace de l'air pollué, l'énergie UV apportée doit être suffisante. Or, dans un espace intérieur, la lumière est généralement filtrée à travers des vitres et n'est pas permanente. Il est donc nécessaire de prévoir des sources d'émission UV artificiels pour illuminer le substrat photocatalytique, sans risque lié à une exposition directe par l'occupant.
Le document EP1520615 décrit un appareil de traitement d'air par photocatalyse, destiné à être installé dans une pièce d'habitation, comprenant :
- une paroi comportant une face avant et une face arrière qui délimitent un logement intérieur, la face avant ménageant une ouverture basse d'entrée d'air pollué et d'une ouverture haute de sortie d'air purifié ; - une ou plusieurs grilles en acier déployé, sur lesquelles un film de dioxyde de titane Ti02 est déposé ;
- un dispositif d'éclairage comportant des lampes UVA destinées à activer le film de Ti02.
Les grilles et les lampes sont disposées dans le logement intérieur de la paroi. Grâce à cela, l'apport en lumière UV peut être adapté aux besoins de la photocatalyse tout en préservant les occupants de la pièce d'un contact direct avec le substrat photocatalytique et les lampes UV.
La présente invention propose d'améliorer encore l'invention.
A cet effet, l'invention concerne un système de traitement photocatalytique de l'air d'une pièce d'un bâtiment ayant une paroi murale, comportant une paroi additionnelle, une structure support destinée à être disposée dans un logement intérieur délimité par les deux parois, un substrat photocatalytique et un dispositif d'éclairage destiné à activer le substrat photocatalytique, caractérisé en ce que, les deux parois, respectivement externe et interne, comportant chacune au moins une bouche d'aération, respectivement externe et interne :
• la structure support comporte au moins une partie vanne adaptée pour former des voies de passage de l'air entre la bouche d'aération interne, la bouche d'aération externe et le logement intérieur, munie de dispositifs d'obturation pilotables ; et
• le système comprend un module de pilotage destiné à piloter l'ouverture et la fermeture des voies de passage d'air en fonction de données mesurées représentatives de la qualité de l'air extérieur et à la qualité de l'air intérieur.
Le pilotage de l'ouverture et de la fermeture des voies de passage d'air permet d'adapter la configuration du système en fonction des conditions de pollution (c'est-à-dire de la qualité d'air) dans la pièce et à l'extérieur de manière à optimiser la régulation de la qualité de l'air à l'intérieur de la pièce. Selon les conditions de qualité d'air à l'extérieur et à l'intérieur de la pièce, le système peut prélever de l'air extérieur puis l'insuffler à l'intérieur, directement ou après purification photocatalytique, et/ou prélever de l'air intérieur, le purifier puis le réinjecter à l'intérieur (on parle dans ce cas de « recyclage »). En outre, le substrat photocatalytique peut être activé à tout moment, sans exposer les occupants de la pièce aux rayons lumineux.
Enfin, le système permet un pré-chauffage de l'air extérieur prélevé, grâce à la chaleur dégagée par le dispositif d'éclairage, ce qui permet d'augmenter la température de la paroi intérieure et donc d'améliorer le confort thermique par rayonnement.
Avantageusement, la partie vanne est conformée pour faire fonction d'entretoise entre les deux parois.
Grâce à cela, les deux parois peuvent être facilement positionnées l'une par rapport à l'autre lors du montage du système.
Le système comprend avantageusement tout ou partie des caractéristiques additionnelles suivantes :
- la partie vanne comporte une première ouverture extérieure destinée à être disposée contre la bouche d'aération externe, une deuxième ouverture intérieure destinée à être disposée contre la bouche d'aération interne et une troisième ouverture de communication avec le logement intérieur, chacune des trois ouvertures étant équipé d'un dispositif d'obturation pilotable ;
- la structure support comporte deux parties vannes respectivement en position haute et en position basse de la structure support ;
- le dispositif d'éclairage est positionné entre les deux parties vannes et montée sur la structure support ;
- le substrat photocatalytique est appliqué sur au moins l'un des éléments supports du groupe comportant la face interne de la paroi additionnelle, la face interne de la paroi murale, une grille métallique montée sur la structure support ;
- la partie vanne comprend des filtres particulaires ;
- des ventilateurs de circulation de l'air sont prévus ;
- le module de pilotage est adapté pour mettre en œuvre un algorithme de régulation de concentrations en polluants dans l'air, à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce comportant une pluralité de tests de comparaison entre des éléments du groupe comportant une concentration intérieure en polluants mesurée, une concentration extérieure en polluants mesurée et un seuil de concentration, et, en fonction des résultats des tests, la sélection d'une configuration du système parmi un ensemble de configurations possibles ;
la structure de support comportant deux parties vanne, respectivement basse et haute, comportant chacune une ouverture extérieure, une ouverture intérieure et une troisième ouverture, l'ensemble des configurations possibles comprend tout ou partie des configurations du groupe comportant :
o une première configuration définie par la fermeture des trois ouvertures basses et de la troisième ouverture haute et par l'ouverture des ouvertures hautes, extérieure et intérieure ;
o une deuxième configuration définie par la fermeture des ouvertures extérieures et par l'ouverture des ouvertures intérieures et des troisièmes ouvertures ;
o une troisième configuration définie par l'ouverture de l'ouverture intérieure haute, de l'ouverture extérieure basse et des troisièmes ouvertures et par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et de l'ouverture intérieure basse ;
o une quatrième configuration définie par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et par l'ouverture des ouvertures intérieures, des troisièmes ouvertures et de l'ouverture extérieure basse ;
o une cinquième configuration définie par la fermeture de l'ouverture extérieure basse et par l'ouverture des ouvertures intérieures, des troisièmes ouvertures et de l'ouverture extérieure haute ;
o une sixième configuration définie par la fermeture des ouvertures extérieures et intérieures ;
il est prévu un dispositif de fixation de la paroi additionnelle adapté pour monter ladite paroi additionnelle sur la paroi murale de façon pivotante. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière du système en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue du système de l'invention monté sur une paroi murale ;
- la figure 2 représente une vue d'une structure support du système de la figure 1 ;
- les figures 3A et 3B représentent le système de la figure 1 avant et après montage sur la paroi murale, en vue de dessus ;
- la figure 4 représente une vue latérale éclatée du système de la figure
1 ;
- les figures 5A à 5H représente schématiquement différentes configurations possibles du système de la figure 1 ;
- la figure 6 représente une autre forme de réalisation du système de l'invention ;
- la figure 7 représente un logigramme, ou organigramme, d'un algorithme de régulation mis en œuvre par le système de la figure 1 , selon un exemple de réalisation particulier.
Le système de traitement de l'air représenté sur les figures 1 et 2 est destiné à traiter l'air d'un espace intérieur situé dans un bâtiment, par exemple une pièce d'habitation, par photocatalyse. Dans l'exemple particulier décrit ici, l'espace intérieur est délimité par au moins une paroi murale 1 en contact direct, par une face extérieure, avec l'extérieur du bâtiment.
Le système de traitement comprend une paroi additionnelle 2, une structure support, ou porteuse, 3, un substrat photocatalytique 4, un dispositif d'éclairage 5 destiné à activer le substrat photocatalytique 4, un module (ou dispositif) de pilotage (non représenté), des capteurs de polluants (non représenté) et un module (ou dispositif) d'alimentation (non représenté). Des ventilateurs 7 de circulation d'air peuvent également équiper le système. La paroi additionnelle :
La paroi additionnelle 2 est destinée à être positionnée à une distance donnée de la paroi murale 1 , ici du côté intérieur de la pièce, l'espace entre les deux parois 1 , 2 définissant un logement intérieur 6. La paroi additionnelle 2 et la paroi murale 1 sont ici appelées « paroi interne » et « paroi externe », respectivement. En variante, la paroi additionnelle pourrait être disposée de l'autre côté de la paroi murale, à l'extérieur de la pièce d'habitation. Dans ce cas, la paroi additionnelle serait la paroi externe et la paroi murale la paroi interne.
Chacune des deux parois, externe 1 et interne 2, comporte ici une bouche d'aération haute 10H, 20H et une bouche d'aération basse 10B, 20B, comme représenté sur la figure 3. Chaque bouche d'aération comprend une ouverture de passage d'air à travers la paroi considérée. Les bouches d'aération hautes 10H, 20H sont positionnées dans le haut des parois et de manière à être disposées au droit l'une de l'autre lorsque le système est mis en place. De manière analogue, les bouches d'aération basses sont positionnées dans le bas des parois de manière à être disposées au droit l'une de l'autre lorsque le système est mis en place.
La structure support :
La structure support 3, ou structure porteuse, est destinée à servir de support de fixation à divers éléments du système. Elle joue également un rôle d'entretoise entre la paroi interne 2 et la paroi externe 1 . La structure 3 est fabriquée en un matériau robuste tel qu'un métal ou du bois. En outre, la structure 3 peut être réalisée en un matériau inerte par rapport aux dégagements de polluants, par exemple en acier inoxydable ou en aluminium anodisé.
La structure porteuse 3 comprend deux parties, respectivement haute 30H et basse 30B, destinées à faire fonction de vannes de circulation de l'air. Chaque partie vanne 30H (30B) constitue une vanne à trois voies, adaptée pour former des voies de passage de l'air entre la bouche d'aération interne 20H (20B), la bouche d'aération externe 10H (10B) et le logement intérieur 6. Chaque voie de passage est munie d'un dispositif d'obturation pilotable. Plus précisément, chaque partie vanne 30H (30B) se présente ici sous la forme d'une poutre parallélépipédique comportant une première ouverture extérieure, une deuxième ouverture intérieure et une troisième ouverture de communication avec le logement 6. Les trois ouvertures (première, deuxième et troisième) hautes, respectivement basses, communiquent entre elle en formant une ouverture 34H, respectivement 34B, ayant une forme de T en section transversale de la poutre.
Chacune des trois ouvertures hautes (première, deuxième et troisième), respectivement basses, est associée à un dispositif d'obturation qui comprend un élément d'obturation, un moteur et un module de communication. Le moteur est destiné à déplacer l'élément d'obturation entre une position ouverte et une position fermée. Le module de communication est destiné à communiquer, par exemple par voie radio, avec le dispositif de pilotage afin de recevoir des commandes d'ouverture, de fermeture et/ou d'arrêt de l'élément d'obturation. En variante, le module de communication pourrait être relié au dispositif de pilotage par une liaison filaire.
Les première et deuxième ouvertures, respectivement intérieure et extérieure, sont chacune équipées d'une grille d'obturation 35H (grilles hautes) et 35B (grilles basses) à lames pilotables, mobiles entre une position fermée et une position ouverte. Ces grilles sont ici montées sur les bouches d'aération 20H, 30H (20B, 30B) correspondantes des parois interne 2 et externe 1 . En variante, elles pourraient être montées sur la structure support 3 elle-même. La troisième ouverture haute (respectivement basse) est équipée d'un clapet étanche 36H (respectivement 36B) qui est monté sur la structure support 3.
Les grilles d'obturation 35H, 35B peuvent être couplées à des filtres particulaires destinés à filtrer des particules présentes dans l'air. Ces filtres sont disposés à proximité des grilles d'obturation de manière à être attenants aux entrées et sorties d'air du système de traitement. Ils permettent de limiter l'encrassement interne du système, notamment par la poussière, ce qui réduit les opérations de maintenance et préserve les performances du système.
Les deux parties vannes 30H et 30B sont reliées par plusieurs montants verticaux, par exemple deux montants d'extrémité latérale 31 et deux montants intermédiaires 32. Pour solidifier la structure, des traverses horizontales de maintien 33 relient ici chaque montant intermédiaire 32 au montant d'extrémité 31 le plus proche.
Les parties vannes 30H et 30B ont une largeur selon la direction perpendiculaire aux plans des parois 1 et 2 qui est égale à l'écart souhaité entre les deux parois 1 , 2. Cela leur permet de jouer leur rôle d'entretoises. Afin d'alléger la structure et de réduire les coûts de fabrication, la largeur des montants est avantageusement inférieure à celle des parties vannes 30H et 30B.
Le substrat photocatalytique :
Le substrat photocatalytique est un matériau semi-conducteur capable de minéraliser des polluants présents dans l'air en les transformant en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau, lorsqu'il est soumis à une illumination par des rayonnements, ici UV, qui créent des paires électron-trou à la surface du semiconducteur. Les polluants particulièrement ciblés par la photocatalyse sont les COV (Composés Organiques Volatils). Le substrat utilisé est par exemple du dioxyde de titane TiO2. Il peut être appliqué sous la forme d'un film, réalisé à partir d'un enduit, sur un élément support. Le substrat peut par exemple être déposé sur l'un ou sur plusieurs des éléments supports suivants : la face interne (c'est-à-dire face « interne » du logement 6) de la paroi extérieure 1 , la face interne de la paroi intérieure 2, un filtre particulaire, un ou plusieurs montants et/ou traverses de la structure, le sol du logement 6, le plafond du logement 6, un élément support spécifique (par exemple une grille en métal déployé). Dans le cas d'un élément support spécifique, celui-ci est avantageusement positionné et fixé parallèlement au dispositif d'éclairage afin de maximiser l'éclairage de ce dernier.
Le substrat photocatalytique peut être un substrat activable par des rayons lumineux du spectre visible. C'est le cas notamment avec un substrat photocatalytique tel que le dioxyde de titane dopé par exemple avec du carbone, le dopage permettant au substrat d'être activé par des rayons lumineux du spectre visible. Le dispositif d'éclairage :
Le dispositif d'éclairage 5 est destiné à activer le substrat photocatalytique. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le dispositif d'éclairage 5 comprend une pluralité de lampes UV 50, chaque lampe comportant par exemple un ou plusieurs tubes néons montés sur un cadre support. Chaque lampe 50 est fixée aux montants et/ou aux traverses de la structure support 3, au moyen d'un cadre support 51 . Sur l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le système comprend six lampes ayant chacune deux tubes néons.
En variante, le dispositif d'éclairage pourrait comprendre d'autres types de sources de lumière artificielle ou des fibres optiques adaptées pour transporter la lumière depuis une source de lumière déportée jusque dans le logement 6, par exemple pour transporter la lumière naturelle du soleil depuis l'extérieur du bâtiment. Les ventilateurs :
Des ventilateurs 7 peuvent être installés pour favoriser la circulation de l'air selon un ou plusieurs circuits de circulation souhaité, comme cela sera explicité plus en détails dans la description du fonctionnement du système. Les flux de circulation d'air pouvant être créés ou renforcés par les ventilateurs 7 peuvent comprendre notamment l'aspiration d'air en provenance de la pièce et/ou en provenance de l'extérieur, le balayage ou léchage du substrat photocatalytique par de l'air à traiter, l'insufflation d'air traité vers l'intérieur de la pièce et/ou l'éjection directe d'air extérieur. Lors de son installation, la paroi additionnelle 2 peut être montée pivotante sur la paroi murale 1 , par l'intermédiaire d'un dispositif de charnière. Grâce à cela, le système peut être ouvert, par pivotement de la paroi additionnelle, ce qui permet de réaliser aisément un entretien du système. La structure support 3 est ici fixée à la paroi murale 1 au niveau des poutres des parties vannes 30H et 30B. Les capteurs :
Le système comprend au moins un capteur extérieur et un capteur intérieur (non représentés), destinés ici à mesurer les concentrations en polluants, respectivement extérieure (c'est-à-dire à l'extérieur de la pièce et ici du bâtiment) et intérieure (c'est-à-dire dans la pièce). Les polluants détectés comprennent ici des composés organiques volatils totaux (COVT). Les capteurs comprennent chacun un module de communication (par exemple radio) destiné à transmettre les données mesurées représentatives de la qualité de l'air, soit sur réception d'une requête du dispositif de pilotage, soit de façon automatique à intervalles de temps réguliers.
D'autres mesures additionnelles peuvent être envisagées pour détecter des polluants spécifiques et/ou réaliser des mesures thermodynamiques (T°, humidité, C02) afin d'obtenir des données mesurées représentatives de la qualité de l'air.
Le dispositif (ou module) d'alimentation :
Les lampes d'éclairage, les moteurs des dispositifs d'obturation et le dispositif de pilotage sont connectés à un dispositif d'alimentation, par exemple relié au secteur.
Le dispositif (ou module) de pilotage :
Le dispositif de pilotage est destiné à piloter l'ouverture et la fermeture des voies de passage d'air en fonction de données mesurées représentatives de la qualité de l'air extérieur et à la qualité de l'air intérieur. Plus précisément, il est destiné à commander la fermeture et l'ouverture des dispositifs d'obturation des ouvertures.
Dans l'exemple particulier de réalisation décrit ici, les données mesurées représentatives de la qualité de l'air comprennent des mesures de concentration en polluants dans l'air. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à des mesures de concentrations en polluants dans l'air. En effet, la qualité de l'air extérieur et/ou intérieur peut être évaluée à partir d'autres types de données mesurées telles que des données de température, d'hygrométrie et/ou de teneur en C02 dans l'air. Les données mesurées représentatives de la qualité de l'air peuvent donc comprendre, de façon alternative ou complémentaire aux mesures de concentrations en polluants, d'autres mesures pertinentes telles que des mesures de température, d'hygrométrie et/ou de teneur en C02 de l'air (extérieur et/ou intérieur).
Le dispositif de pilotage comprend un microprocesseur, un module de communication et un module logiciel, ou programme d'ordinateur, comportant des instructions logicielles pour commander l'exécution par le microprocesseur d'un algorithme de régulation de concentrations en polluants dans l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce lorsque le module logiciel est exécuté. Il peut être disposé par exemple dans la pièce.
Le module de communication radio est adapté pour communiquer de façon classique, par exemple par voie radio, avec les capteurs de polluants et avec les moteurs des dispositifs d'obturation des différentes ouvertures, afin de transmettre des commandes d'ouverture/fermeture/arrêt, des requêtes de données et de recevoir des données mesurées.
L'algorithme de régulation mis en œuvre par le dispositif de pilotage est illustré par le logigramme représenté sur la figure 7. Celui-ci correspond en définitive à un organigramme des étapes du procédé de fonctionnement du système. Cet algorithme comprend de multiples tests de comparaison entre la concentration intérieure en polluants mesurée Cim, la concentration extérieure en polluants mesurée Cext et/ou un seuil de concentration S. En fonction du résultat de ces tests, l'algorithme détermine les conditions de pollution, ou de qualité d'air, à l'intérieur de la pièce et à l'extérieur, puis, en fonction de ces conditions, sélectionne une configuration des parties vannes 30H, 30B du système parmi un ensemble de configurations possibles du système.
Pour la mise en œuvre de l'algorithme, un sous-ensemble de configurations possibles du système peut être pré-sélectionné parmi toutes les configurations possibles. Ce sous-ensemble comprend ici les six configurations suivantes (les « ouvertures » auxquelles il est fait référence ci-après étant celles de la structure support) : • une première configuration CONF1 définie par la fermeture des trois ouvertures basses et de la troisième ouverture haute et par l'ouverture des ouvertures hautes (extérieure et intérieure) ;
• une deuxième configuration CONF2 définie par la fermeture des ouvertures extérieures et par l'ouverture des ouvertures intérieures
(haute et basse) et des troisièmes ouvertures (haute et basse) ;
• une troisième configuration CONF3 définie par l'ouverture de l'ouverture intérieure haute, de l'ouverture extérieure basse et des troisièmes ouvertures (haute et basse) et par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et de l'ouverture intérieure basse ;
• une quatrième configuration CONF4 définie par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et par l'ouverture des ouvertures intérieures (haute et basse), des troisièmes ouvertures (haute et basse) et de l'ouverture extérieure basse ;
· une cinquième configuration CONF5 définie par la fermeture de l'ouverture extérieure basse et par l'ouverture des ouvertures intérieures (haute et basse), des troisièmes ouvertures (haute et basse) et de l'ouverture extérieure haute ;
• une sixième configuration CONF6 définie par la fermeture des ouvertures extérieures et intérieures (hautes et basses), les troisièmes ouvertures (haute et basse) pouvant être ouvertes ou fermées (de préférence fermées pour assurer l'étanchéité).
Bien entendu, d'autres configurations du système pourraient être utilisées pour assurer un recyclage de l'air intérieur et/ou un apport d'air extérieur direct ou purifié (c'est-à-dire après purification par photocatalyse dans le système).
On va maintenant décrire, en référence à la figure 7, le procédé de fonctionnement du système, correspondant à la mise en œuvre de l'algorithme de régulation.
Dans l'exemple particulier de réalisation décrit ici, le procédé est réalisé durant une saison froide, par exemple entre octobre et mars dans une région de l'hémisphère nord, et les conditions suivantes sont satisfaites :
Taext< aint HAext<HAint
où :
- le paramètre Ta représente la température de l'air,
- le paramètre HA représente l'humidité absolue de l'air,
- l'indice « ext » correspond à l'extérieur,
- l'indice « int » correspond à l'intérieur.
Le procédé comprend une première étape E0 de mesure de données représentatives de la qualité de l'air à l'intérieur de la pièce d'habitation et à l'extérieur de celle-ci. Dans l'exemple particulier décrit ici, on mesure la concentration intérieure Cint en polluants et la concentration extérieure Cext en polluants. Comme précédemment indiqué, d'autres mesures pourraient être réalisées, de façon alternative ou complémentaire, afin d'obtenir des données de mesure représentatives de la qualité de l'air intérieur et de l'air extérieur.
Cette étape de mesure EO est suivie d'une pluralité d'étapes de test de comparaison entre les données mesurées à l'intérieur, les données mesurées à l'extérieur et/ou un seuil prédéfini. En l'espèce, le test compare la concentration intérieure mesurée Cim, la concentration extérieure Cext mesurée et/ou un seuil de concentration S. Ces tests comparatifs permettent de distinguer différents cas de figure, ou situations. Chaque cas de figure est défini par des conditions relatives ici aux concentrations intérieure Cint et extérieure Cext. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les tests permettent d'identifier six cas de figure (ou situations) possibles, notés C1 à C6, qui seront explicités dans la description qui suit.
D'emblée, on notera que les sigles « Y » et « N » sur l'organigramme de la figure 7 représentent un résultat de test positif et un résultat de test négatif, respectivement.
Le seuil S utilisé ici peut être une valeur guide en air intérieur (VGAI) en COVT, une valeur réglementaire, une valeur normative ou une valeur choisie par un opérateur.
L'étape de mesure EO est suivie d'une première étape de test E1 de comparaison de la concentration intérieure en polluants mesurée Cint et de la concentration extérieure en polluants mesurée Cext. Si la concentration intérieure Cint est strictement supérieure à la concentration extérieure Cext (test E1 positif), le procédé passe à l'étape de test E2 de comparaison de la concentration intérieure et du seuil S.
Si la concentration intérieure Cint est inférieure ou égale au seuil S (test E2 négatif), il est déterminé que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C1 pour lequel on a :
S > Cint > Cext,
autrement dit la concentration intérieure Cim est inférieure ou égale au seuil S et strictement supérieure à la concentration extérieure Cext.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne une configuration du système permettant un apport d'air extérieur, par exemple la configuration CONF1 , lors d'une étape E3. Lors d'une étape E4, le module de pilotage commande la fermeture des trois ouvertures basses et de la troisième ouverture haute et l'ouverture des deux ouvertures extérieure et intérieure hautes et la mise en marche des ventilateurs, de façon à ce que de l'air extérieur soit prélevé par le système à travers les ouvertures extérieures hautes puis directement insufflé dans la pièce d'habitation, à travers les ouvertures intérieures hautes, sans traitement.
Si, lors de l'étape de test E2, il est détecté que la concentration intérieure est strictement supérieure au seuil S (test E2 positif), alors le procédé passe à l'étape de test E5 lors de laquelle la concentration extérieure Cext est comparée au seuil S.
Si la concentration extérieure est supérieure ou égale au seuil S (test E5 positif), le procédé détermine que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C2 pour lequel on a :
autrement dit la concentration intérieure Cim est strictement supérieure à la concentration extérieure Cext qui est elle-même supérieure ou égale au seuil S.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne une configuration du système permettant un apport d'air extérieur traité avec recyclage d'air intérieur, ici la configuration CONF4, lors d'une étape E6. Lors d'une étape E7, le module de pilotage commande la fermeture de l'ouverture extérieure haute et l'ouverture des ouvertures intérieures (haute et basse), des troisièmes ouvertures (haute et basse) et de l'ouverture extérieure basse et la mise en marche des ventilateurs. Cette configuration permet de prélever l'air extérieur par l'ouverture extérieure basse et de l'air intérieur par l'ouverture intérieure basse. L'air extérieur prélevé et l'air intérieur prélevé sont mis en circulation à l'intérieur du système de manière à balayer, c'est-à-dire à venir lécher, le substrat photocatalytique. Celui- ci est en même temps activé par illumination à l'aide des lampes UV, ce qui purifie l'air prélevé par photocatalyse. L'air purifié, provenant de l'extérieur et de l'intérieur, est ensuite éjecté, ou insufflé, dans la pièce d'habitation, à travers l'ouverture intérieure haute.
Si la concentration extérieure est strictement inférieure au seuil S (test E5 négatif), il est déterminé que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C3 pour lequel on a :
autrement dit la concentration intérieure Cint est strictement supérieure à la concentration extérieure Cext qui est elle-même strictement supérieure au seuil S.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne une configuration du système permettant un apport d'air extérieur avec ici recyclage d'air intérieur, en l'espèce la configuration CONF5, lors d'une étape E8. Lors d'une étape E9, le module de pilotage commande la fermeture de l'ouverture extérieure basse et l'ouverture des ouvertures intérieures (haute et basse), de l'ouverture extérieure haute et des troisièmes ouvertures (haute et basse) et la mise en marche des ventilateurs. Ainsi, de l'air intérieur est prélevé par le système à travers les ouvertures intérieures basses. Cet air intérieur prélevé est mis en circulation dans le système de manière à venir lécher le substrat photocatalytique, activé par illumination UV, avant d'être éjecté dans la pièce par les ouvertures intérieures hautes. En outre, de l'air extérieur est prélevé par les ouvertures extérieures hautes et insufflé dans la pièce d'habitation par les ouvertures intérieures hautes.
Si la concentration intérieure Cint est strictement inférieure à la concentration extérieure Cext (test E1 négatif), le procédé passe à l'étape de test E10 de comparaison de la concentration extérieure avec le seuil S. Si la concentration extérieure est supérieure ou égale au seuil S (test E10 positif), le procédé passe à une étape de test E1 1 de comparaison de la concentration intérieure Cint au seuil S.
Si la concentration Cint est supérieure ou égale au seuil S (test E1 1 positif), il est déterminé que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C4 pour lequel on a :
autrement dit la concentration extérieure Cext est strictement supérieure à la concentration intérieure Cint qui est elle-même supérieure ou égale au seuil S.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne une configuration du système permettant un recyclage d'air intérieur, en l'espèce la configuration CONF2, lors d'une étape E12. Lors d'une étape E13, le module de pilotage commande la fermeture des ouvertures extérieures (haute et basse) et l'ouverture des ouvertures intérieures (haute et basse) et des troisièmes ouvertures (haute et basse), et la mise en marche des ventilateurs. Ainsi, de l'air intérieur est prélevé par le système à travers les ouvertures intérieures basses. Cet air est mis en circulation à l'intérieur du système de manière à venir lécher le substrat photocatalytique, activé par illumination UV, avant d'être éjecté dans la pièce par les ouvertures intérieures hautes.
Si la concentration Cim est strictement inférieure au seuil S (test E1 1 négatif), il est déterminé que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C5 pour lequel on a :
Cext≥ S > Cint,
autrement dit la concentration intérieure Cint est strictement inférieure au seuil S et la concentration extérieure Cext est supérieure ou égale au seuil S.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne ici une configuration du système permettant un apport d'air extérieur traité, en l'espèce la configuration CONF3, lors d'une étape E14. Lors d'une étape E15, le module de pilotage commande l'ouverture de l'ouverture intérieure haute, de l'ouverture extérieure basse et des troisièmes ouvertures (haute et basse) et la fermeture de l'ouverture extérieure haute et de l'ouverture intérieure basse, ainsi que la mise en marche des ventilateurs. Grâce à cette configuration CONF3, de l'air extérieur est prélevé par le système à travers les ouvertures extérieures basses. Cet air est mis en circulation à l'intérieur du système de manière à venir lécher le substrat photocatalytique, activé par illumination UV, avant d'être éjecté, ou insufflé, dans la pièce, après purification, par les ouvertures intérieures hautes.
Si la concentration extérieure est strictement inférieure au seuil S (test
E10 négatif), il est déterminé que les conditions de concentrations extérieure et intérieure correspondent au cas de figure C6 pour lequel on a :
S > Cext > Cjnt,
autrement dit la concentration intérieure Cint est strictement inférieure à la concentration extérieure Cext qui est elle-même strictement inférieure au seuil S.
Dans ce cas, le module de pilotage sélectionne ici une configuration du système sans apport d'air extérieur et sans recyclage d'air intérieur, en l'espèce la configuration CONF6, lors d'une étape E1 6. Lors d'une étape E17, le module de pilotage commande la fermeture des ouvertures extérieures et intérieures (hautes et basses) et éventuellement des troisièmes ouvertures (haute et basse). Ainsi, il n'y a aucun apport d'air extérieur dans la pièce et pas de recyclage de l'air intérieur de la pièce. Cette configuration peut être utilisée temporairement.
Enfin, dans l'éventualité d'une égalité entre la concentration extérieure Cext et la concentration intérieure Cint, on peut vérifier si ces concentrations sont supérieures au seuil S. En cas de test positif (c'est-à-dire Cext>S et Cint>S), on pourrait par exemple appliquer un traitement comportant un recyclage d'air intérieur, tel que celui de la configuration CONF2. En cas de test négatif, (c'est-à- dire Cext < S et Cim < S), une ventilation normale, par exemple par mise en œuvre de la configuration CONF1 , pourrait être appliquée.
Dans l'algorithme qui vient d'être décrit, certaines configurations du système sont choisies en fonction des cas de figure (ou situations) identifiés qui sont définis par un ensemble de conditions relatives aux concentrations intérieure Cint et extérieure Cext. D'autres configurations possibles du système pourraient être choisies de façon alternative à celles qui viennent d'être décrites pour répondre à ces mêmes cas de figure. Les configurations possibles comprennent les configurations CONF1 à CONF6 déjà décrites. On peut également y ajouter les configurations suivantes, notées CONF7 et CONF8 : - configuration CONF7 :
Cette configuration CONF7 est définie par l'ouverture des ouvertures hautes (extérieure et intérieure), de l'ouverture extérieure basse et des troisièmes ouvertures (haute et basse). L'action des ventilateurs est adaptée pour que de l'air extérieur soit prélevé par toutes les ouvertures extérieures (hautes et basses) puis mis en circulation dans le système de manière à balayer le substrat photocatalytique sous illumination UV et, après purification, éjecté dans la pièce d'habitation par les ouvertures intérieures hautes.
- Configuration CONF8 :
Cette configuration est définie par l'ouverture de toutes les ouvertures, c'est-à-dire des ouvertures hautes, intérieure et extérieure, des ouvertures basses, intérieure et extérieure, et des troisièmes ouvertures (haute et basse). L'action des ventilateurs est en outre adaptée pour prélever de l'air extérieur, par les ouvertures extérieures hautes et basses, et de l'air intérieur par les ouvertures intérieures basses, pour faire circuler l'air prélevé dans le système en venant lécher le substrat photocatalytique et éjecter l'air purifié dans la pièce par les ouvertures intérieures hautes.
Le tableau ci-dessous illustre, de façon non limitative, différentes configurations susceptibles d'être choisies selon les différents cas de figure, ou situations, possibles.
Tableau des configurations en fonction des cas de figure :
CONF1 CONF2 CONF3 CONF4 CONF5 CONF6 CONF7 CONF8
C1 X X X
C2 X X X
C3 X X X X X X
C4 X X X
C5 X X
C6 X X X Dans le tableau ci-dessus, les lignes correspondent aux différents cas de figures C1 à C6 et les colonnes représentent les configurations CONF1 à CONF8. Les cases cochées d'une ligne représentent les configurations du système pouvant être choisies pour le cas de figure correspondant à cette ligne.
Dans la forme de réalisation du système telle que représentée sur les figures 1 et 2, chaque paroi 1 , 2 comprend deux ouvertures, respectivement haute et basse. D'une manière plus générale, chaque paroi peut comprendre une ou plusieurs ouvertures de passage d'air, les différents configurations du système étant adaptées au nombre et aux positions des ouvertures afin d'assurer les différentes fonctions décrites : recyclage d'air intérieur (c'est-à-dire prélèvement d'air intérieur, purification et réinjection vers l'intérieur) et/ou apport d'air extérieur purifié et/ou apport direct d'air extérieur sans purification et/ou aucun apport et aucun recyclage d'air.
Sur la figure 6, on a représenté une autre forme de réalisation du système. Dans cette forme de réalisation, le système a une structure en feuillets afin d'optimiser le contact entre l'air pollué et le substrat photocatalytique. Le logement 6 contient ici entre les faces internes des parois 1 et 2, deux structures porteuses de dispositifs d'éclairage entre lesquelles une plaque enduite sur ses deux faces de substrat photocatalytique est interposée. On pourrait bien entendu multiplier le nombre de plaques enduites de substrat photocatalytique et de structures porteuses de dispositifs d'éclairage, disposés en alternance, à l'intérieur du logement 6, en fonction des besoins de purification, de l'isolation souhaitée et du niveau de consommation électrique souhaitée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de traitement photocatalytique de l'air d'une pièce d'un bâtiment ayant une paroi murale (1 ), comportant une paroi additionnelle (2), une structure support (3) destinée à être disposée dans un logement intérieur (6) délimité par les deux parois (1 , 2), un substrat photocatalytique (4) et un dispositif d'éclairage (5) destiné à activer le substrat photocatalytique,
caractérisé en ce que, les deux parois (1 , 2), respectivement externe et interne, comportant chacune au moins une bouche d'aération, respectivement externe (10H, 10B) et interne (20H, 20B) :
• la structure support (3) comporte au moins une partie vanne (30H, 30B) adaptée pour former des voies de passage de l'air entre la bouche d'aération interne (20H, 20B), la bouche d'aération externe (10H, 10B) et le logement intérieur (6), munie de dispositifs d'obturation pilotables (35H, 35B, 36H, 36B) ; et
• le système comprend un module de pilotage destiné à piloter l'ouverture et la fermeture des voies de passage d'air en fonction de données mesurées (Cim, Cext) représentatives de la qualité de l'air extérieur et à la qualité de l'air intérieur.
2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie vanne (30H, 30B) est conformée pour faire fonction d'entretoise entre les deux parois (1 , 2).
3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie vanne (30H, 30B) comporte une première ouverture extérieure (34H, 34B) destinée à être disposée contre la bouche d'aération externe (10H, 10B), une deuxième ouverture intérieure (34H, 34B) destinée à être disposée contre la bouche d'aération interne (20H, 20B) et une troisième ouverture (34H, 34B) de communication avec le logement intérieur (6), chacune des trois ouvertures étant équipé d'un dispositif d'obturation pilotable (35H, 35B, 36H, 36B).
Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure support (3) comporte deux parties vannes (30H, 30B) respectivement en position haute et en position basse de la structure support.
Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage (5) est positionné entre les deux parties vannes (30H, 30B) et montée sur la structure support (3).
Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat photocatalytique (4) est appliqué sur au moins l'un des éléments supports du groupe comportant la face interne de la paroi additionnelle, la face interne de la paroi murale, , une grille métallique montée sur la structure support.
Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie vanne (30H, 30B) comprend des filtres particulaires.
Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des ventilateurs (7) de circulation de l'air.
Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de pilotage est adapté pour mettre en œuvre un algorithme (E0-E1 7) de régulation de concentrations en polluants dans l'air, à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce comportant une pluralité de tests de comparaison entre des éléments du groupe comportant une concentration intérieure en polluants mesurée (Cint), une concentration extérieure en polluants mesurée (Cext) et un seuil de concentration (S), et, en fonction des résultats des tests, la sélection d'une configuration du système parmi un ensemble de configurations possibles (CONF1 - CONF6).
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que, la structure de support (3) comportant deux parties vanne, respectivement basse (30B) et haute (30H), comportant chacune une ouverture extérieure, une ouverture intérieure et une troisième ouverture, l'ensemble des configurations possibles comprend tout ou partie des configurations du groupe comportant :
• une première configuration (CONF1 ) définie par la fermeture des trois ouvertures basses et de la troisième ouverture haute et par l'ouverture des ouvertures hautes, extérieure et intérieure ;
• une deuxième configuration (CONF2) définie par la fermeture des ouvertures extérieures et par l'ouverture des ouvertures intérieures et des troisièmes ouvertures ;
• une troisième configuration (CONF3) définie par l'ouverture de l'ouverture intérieure haute, de l'ouverture extérieure basse et des troisièmes ouvertures et par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et de l'ouverture intérieure basse ;
• une quatrième configuration (CONF4) définie par la fermeture de l'ouverture extérieure haute et par l'ouverture des ouvertures intérieures, des troisièmes ouvertures et de l'ouverture extérieure basse ;
• une cinquième configuration (CONF5) définie par la fermeture de l'ouverture extérieure basse et par l'ouverture des ouvertures intérieures, des troisièmes ouvertures et de l'ouverture extérieure haute ;
• une sixième configuration (CONF6) définie par la fermeture des ouvertures extérieures et intérieures.
1 1 . Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation de la paroi additionnelle (2) adapté pour monter ladite paroi additionnelle sur la paroi murale de façon pivotante.
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