FR3124086A1 - Module de décontamination pour habitacle de véhicule automobile et système correspondant - Google Patents

Module de décontamination pour habitacle de véhicule automobile et système correspondant Download PDF

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Georges De Pelsemaeker
Antoine BOILEVIN
Alcina Tanghe
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/0071—Electrically conditioning the air, e.g. by ionizing
    • B60H3/0078—Electrically conditioning the air, e.g. by ionizing comprising electric purifying means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

Module de décontamination pour habitacle de véhicule automobile et système correspondant L’invention concerne un module de décontamination (1) configuré pour être agencé dans un habitacle de véhicule automobile, comprenant un boîtier (5) muni d’au moins une entrée d’air (5a) et au moins une sortie d’air (5b), un dispositif de propulsion d’air (11) configuré pour forcer un mouvement d’un flux d’air (F) entre ladite au moins une entrée d’air (5a) et ladite au moins une sortie d’air (5b), et au moins une source de rayonnement dans le domaine ultraviolet de type C de bande spectrale de l’ordre de 200nm à 300nm, agencée dans le boîtier (5) et configurée pour émettre des rayons ultraviolets de façon à décontaminer le flux d’air (F). Selon l’invention, le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique compris entre 100kg/h et 300kg/h. L’invention concerne également un système correspondant comprenant un tel module (1). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Module de décontamination pour habitacle de véhicule automobile et système correspondant
La présente invention porte sur un module de décontamination et un système comprenant un tel module, notamment pour un habitacle de véhicule automobile.
Il existe un besoin constant de conditionnement de l’air respiré dans des espaces fermés, comme des logements ou des bureaux, ou encore dans des moyens de transport de passagers, tels que les véhicules automobiles, les avions, les navires, etc. Dans ce contexte, outre l’humidité et la température, la qualité de l’air est également un paramètre important pour le confort et la sécurité des usagers ou occupants. L’air circulant dans un espace clos se dégrade au fil du temps et la présence de virus, bactéries, champignons peut avoir une influence négative sur la santé des usagers, occupants.
Par ailleurs, la crise sanitaire mondiale liée au coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère connu sous l’acronyme SARS-CoV-2, de l’anglais « severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 » responsable de la maladie nommée Covid-19, a révélé l’importance des mesures pour endiguer les pandémies. Ce coronavirus se transmet selon trois voies : une voie directe liée à la propagation de gouttelettes, une voie indirecte liée à la contamination des surfaces et une voie aéroportée du coronavirus via des gouttelettes ou des particules solides. En complément des mesures préventives (distanciation sociale, port du masque, utilisation de solution hydroalcoolique), il existe aujourd’hui un besoin important de pouvoir décontaminer des environnements susceptibles d’être occupés par des personnes atteintes de la maladie dite Covid-19, cet environnement pouvant être par exemple l’habitacle d’un véhicule automobile. La décontamination est définie comme la réduction de la charge virale, au mieux son élimination totale.
Il est connu d’utiliser des sources de rayonnement dans le domaine ultraviolet pour la purification de l’air grâce à leurs propriétés germicides. Le rayonnement ultraviolet de type C est particulièrement efficace pour perturber l’ADN de virus tels que le coronavirus SARS-CoV-2, de sorte que le virus ne peut plus se reproduire.
Selon une configuration, un module de décontamination comporte une telle source de rayonnement dans le domaine ultraviolet agencée dans un boîtier au sein duquel un flux d’air est forcé pour permettre la décontamination de ce flux d’air par irradiation. Le boîtier peut par exemple être agencé dans un espace clos, tel qu’un habitacle d’un véhicule notamment automobile.
L’efficacité de la décontamination dépend notamment d’un profil d’irradiation en fonction de la distance du virus contenu dans l’air circulant au sein du boîtier par rapport à la source de rayonnement. Plus il est plus proche de la source de rayonnement, plus le virus contenu dans l’air subit un rayonnement important. Il convient également de prendre en considération le temps d’irradiation correspondant au temps nécessaire au flux d’air contaminé pour traverser le boîtier et le débit massique du flux d’air.
Cette mise en œuvre nécessite de répartir une puissance électrique disponible pour le module de décontamination, entre un dispositif de propulsion d’air permettant de forcer le mouvement du flux d’air au sein du boîtier, et la source de rayonnement dans le domaine ultraviolet.
Avec les solutions de décontamination connues, il a été constaté, que pour un débit massique faible du flux d’air circulant au sein du boîtier, le module de décontamination peut présenter une efficacité maximale. Cependant lorsque le flux d’air traité se mélange au reste de l’air qui est contaminé par exemple dans un habitacle de véhicule automobile, cela a peu d’effet. Au contraire, pour un débit massique trop important, l’efficacité du module de décontamination chute.
Par ailleurs, le débit massique du flux d’air à traiter influe sur un taux d’usage du module de décontamination, notamment en fonction d’un profil d’usage. Une analyse du cycle de vie permet de calculer une empreinte carbone notamment selon ce taux d’usage en tenant compte des émissions dues à l’utilisation de l’énergie lorsque le module de décontamination est en fonctionnement, les matériaux recyclables ou non utilisés pour la fabrication du module de décontamination, et les émissions indirectes pour la fabrication, le transport, le recyclage. Une problématique constante est de réduire autant que possible l’empreinte carbone.
La présente invention a pour objectif une solution de décontamination permettant d’optimiser le débit massique du flux d’air à traiter tout en assurant une élimination efficace du virus. La présente invention a aussi pour objectif d’optimiser le débit massique du flux d’air à traiter en réduisant l’empreinte carbone.
À cet effet, l’invention a pour objet un module de décontamination configuré pour être agencé dans un habitacle de véhicule automobile, notamment dans le cadre d’une lutte contre un virus tel que le coronavirus SARS-CoV-2, ledit module comprenant un boîtier muni d’au moins une entrée d’air et au moins une sortie d’air, un dispositif de propulsion d’air configuré pour forcer un mouvement d’un flux d’air entre ladite au moins une entrée d’air et ladite au moins une sortie d’air, et au moins une source de rayonnement dans le domaine ultraviolet de type C, agencée dans le boîtier entre ladite au moins une entrée d’air et ladite au moins une sortie d’air, et configurée pour émettre des rayons ultraviolets de façon à décontaminer le flux d’air.
Selon l’invention, le dispositif de propulsion d’air est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 100kg/h et 300kg/h.
Cette plage de débit massique du flux d’air à traiter est optimisée de sorte que l’empreinte carbone est limitée sur un cycle de vie du module de décontamination tout en assurant une élimination efficace du virus en fonctionnement du module de décontamination.
Dans la présente, le débit massique est défini en kg/h, pour une correspondance en kg/s, la valeur peut être divisée par 3600.
Le module de décontamination peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.
Selon un premier exemple, ledit module peut être configuré pour être agencé dans un habitacle de véhicule automobile tel qu’une voiture automobile définissant un volume de l’ordre de 4m3.
Dans ce cas, le dispositif de propulsion d’air peut être configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 100kg/h et 250kg/h, notamment entre 104kg/h et 242kg/h.
Selon un deuxième exemple, ledit module peut être configuré pour être agencé dans un habitacle de véhicule automobile tel qu’un autobus définissant un volume supérieur à 4m3.
Dans ce cas, le dispositif de propulsion d’air est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 110kg/h et 280kg/h.
Selon un autre aspect, ladite au moins une source de rayonnement est configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde comprise entre 200nm et 300nm.
Ladite au moins une source de rayonnement peut être configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier entre 246nm et 275nm, notamment entre 246nm et 265nm.
Par exemple, ladite au moins une source de rayonnement comporte au moins un élément parmi une lampe à mercure, une diode électroluminescente.
À titre d’exemple, lorsque le module de décontamination est destiné à être agencé dans l’habitacle d’une voiture automobile, et que ladite au moins une source de rayonnement comporte au moins une lampe à mercure configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 254nm à 260nm, le dispositif de propulsion d’air est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 104kg/h et 201kg/h.
Selon un autre exemple, lorsque le module de décontamination est destiné à être agencé dans l’habitacle d’une voiture automobile, et que ladite au moins une source de rayonnement comporte au moins une diode électroluminescente configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 260nm à 265nm, le dispositif de propulsion d’air est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 104kg/h et 242kg/h.
En variante, lorsque le module de décontamination est destiné à être agencé dans l’habitacle d’un autobus, ladite au moins une source de rayonnement comportant par exemple au moins une lampe à mercure configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 254nm à 260nm, le dispositif de propulsion d’air est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 120kg/h et 270kg/h.
De façon alternative, ladite au moins une source de rayonnement peut être configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde inférieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 220nm, 222nm.
Ladite au moins une source de rayonnement peut comporter au moins un élément parmi un dispositif ou lampe à excimère ou exciplexe, un semi-conducteur émetteur de photons.
Selon cette alternative, le dispositif de propulsion d’air peut être configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 106kg/h et 205kg/h.
L’invention concerne également un système de décontamination pour habitacle de véhicule automobile, notamment dans le cadre d’une lutte contre un virus tel que le virus SARS CoV-2, comportant un module de décontamination tel que défini précédemment.
Ledit système comporte également une unité de commande du module de décontamination configurée pour piloter le dispositif de propulsion d’air pour forcer le mouvement d’un flux d’air entre ladite au moins une entrée d’air et ladite au moins une sortie d’air avec un débit massique compris entre 100kg/h et 300kg/h.
En particulier, le débit massique peut être compris entre 104kg/h et 242kg/h lorsque le module de décontamination est agencé dans l’habitacle d’une voiture automobile.
En variante, le débit massique peut être compris entre 110kg/h et 280kg/h lorsque le module de décontamination est agencé dans l’habitacle d’un autobus.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
est une représentation schématique d’un habitacle de véhicule automobile comprenant un système de décontamination selon l’invention.
est une première vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un module de décontamination du système.
est une deuxième vue schématique en coupe du module de décontamination.
montre l’évolution d’un débit massique optimisé d’un flux d’air destiné à s’écouler au sein du module de décontamination en fonction d’une puissance électrique disponible pour différentes technologies de sources de rayonnement dans le domaine ultraviolet du module de décontamination.
montre l’évolution d’un facteur d’émission carbone du module de décontamination en fonction du débit massique du flux d’air destiné à s’écouler au sein du module de décontamination pour différentes technologies de sources de rayonnement dans le domaine ultraviolet du module de décontamination.
montre l’évolution du facteur d’émission carbone en fonction du débit massique du flux d’air pour un module de décontamination comprenant une lampe à mercure équipant une voiture ou un autobus.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent uniquement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, par exemple premier élément ou deuxième ou second élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps.
L’invention concerne la décontamination de l’air notamment dans le cadre d’une lutte contre un virus tel que le coronavirus SARS CoV-2.
En référence à la , l’invention s’applique en particulier pour un habitacle 100 de véhicule V notamment automobile. À cet effet, un système de décontamination est agencé dans l’habitacle 100 du véhicule V. Selon l’exemple illustré, le véhicule V est une voiture automobile, mais l’invention peut s’appliquer à tout type de véhicule susceptible d’accueillir des occupants, des passagers, tel qu’un autobus.
SYSTÈME DE DÉCONTAMINATION
Le système de décontamination comporte un module de décontamination 1 décrit plus en détail par la suite, et une unité 3 de commande du module de décontamination 1. La localisation du module de décontamination 1 dans l’habitacle 100 est représentée de façon très schématique sur la . Tout autre emplacement peut être envisagé.
Le système de décontamination est configuré pour décontaminer un flux d’air circulant dans l’habitacle 100 à l’aide du module de décontamination 1.
Le système peut comprendre optionnellement une interface ayant par exemple un organe d’affichage, non représentée sur les figures, permettant d’apporter en temps réel une information sur la décontamination.
Module de décontamination
Comme dit précédemment, le module de décontamination 1 assure une fonction de décontamination de l’air, notamment dans l’habitacle 100 d’un véhicule V, en particulier par rayonnement dans le domaine ultraviolet (UV).
En référence aux figures 2 et 3, le module de décontamination 1 comporte un boîtier 5 destiné à être traversé par le flux d’air F à décontaminer dans lequel sont reçus un ou plusieurs éléments pour la décontamination par rayonnement UV.
Le boîtier 5 présente au moins une entrée d’air 5a et au moins une sortie d’air 5b. En dehors de ces entrée(s) et sortie(s) d’air 5a, 5b, le reste du boîtier 5 est avantageusement fermé de façon étanche à l’air. Lorsque le module de décontamination 1 est monté dans un habitacle 100 de véhicule V notamment automobile, la décontamination du flux d’air F peut se faire si des occupants sont présents dans l’habitacle 100, par exemple lorsque le véhicule V est en marche.
Le boîtier 5 peut être conformé de sorte que son volume interne définisse un logement ou une chambre qui peut être allongée. Le boîtier 5 peut présenter une forme générale parallélépipédique ou trapézoïdale avec deux faces d’extrémité latérales opposées. L’entrée d’air 5a peut être ménagée au niveau d’une première face d’extrémité latérale et la sortie d’air 5b au niveau de la seconde face d’extrémité latérale. Le boîtier 5 présente une base inférieure et une partie supérieure opposées reliant les deux faces d’extrémité latérales opposées.
Le module de décontamination 1 peut être fixé dans l’habitacle par la partie supérieure du boîtier 5, par exemple au niveau du plafond notamment entre les deux sièges avant. En variante, le module de décontamination 1 peut être fixé dans l’habitacle par la base inférieure du boîtier 5, par exemple au niveau du plancher.
De plus, le module de décontamination 1 peut être destiné à être agencé dans l’habitacle avec un axe d’extension principale, par exemple la longueur dans le cas d’un boîtier 5 parallélépipédique, parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe longitudinal du véhicule automobile.
En variante, le module de décontamination 1 peut être destiné à être agencé avec son axe d’extension principale, par exemple la longueur dans le cas d’un boîtier 5 parallélépipédique, perpendiculaire à l’axe longitudinal du véhicule automobile.
Le module de décontamination 1 comporte au moins une source 9 de rayonnement dans le domaine ultraviolet (UV). Elle peut être reçue dans la chambre définie par le volume interne du boîtier 5 formant ainsi une chambre d’irradiation.
La source 9 de rayonnement UV est agencée dans le boîtier 5 entre l’entrée d’air 5a et la sortie d’air 5b. Elle est configurée pour émettre des rayons UV de façon à décontaminer le flux d’air F lorsqu’il circule au sein du boîtier 5, entre l’entrée d’air 5a et la sortie d’air 5b, et autour de la source 9 de rayonnement UV. En particulier, les bactéries, moisissures ou virus en suspension dans le flux d’air F sont tués ou inactivés. Ainsi, le flux d’air en sortie du module de décontamination 1 est sans danger pour les occupants de l’habitacle.
De préférence, la source 9 de rayonnement UV est configurée pour émettre des rayons ultraviolets de type C (UV-C), en particulier de bande spectrale de l’ordre de 200nm à 300nm. Différentes variantes de sources 9 de rayonnement UV peuvent être utilisées. Un rayonnement de ce type peut détruire les brins d’ADN de virus et de bactéries lorsque l’irradiation (ou fluence énergétique) est suffisante, généralement comprise entre 7J/m² et 241J/m². Par exemple, pour une irradiation autour de 25J/m², le taux de désactivation d’un virus tel qu’un coronavirus en particulier le SARS CoV-2 peut être d’au moins 90%.
Par exemple, la source 9 de rayonnement peut être configurée pour émettre des rayons UV de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier entre 246nm et 275nm, notamment entre 246nm et 265nm. En alternative, la source 9 de rayonnement peut émettre des rayons UV de longueur d’onde inférieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 220nm, 222nm.
La source 9 de rayonnement peut comporter au moins un élément parmi au moins une lampe, une diode électroluminescente, un dispositif ou une lampe à mercure, un dispositif ou lampe à excimère, ou encore un semi-conducteur émetteur de photons.
Par exemple, pour une longueur d’onde supérieure à 230nm, la source 9 de rayonnement UV peut comporter ou être réalisée par au moins une lampe à mercure apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde de l’ordre de 254nm à 260nm, en particulier autour de 256nm. Une telle lampe à mercure présente généralement une efficacité ou un taux de rendement énergétique τ de l’ordre de 20%.
En variante, la source 9 de rayonnement UV peut comporter au moins une diode électroluminescente apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde de l’ordre de 260nm à 265nm. Une telle diode électroluminescente présente généralement une efficacité ou un taux de rendement énergétique τ de l’ordre de 5%.
Pour une longueur d’onde inférieure à 230nm, la source 9 de rayonnement UV peut comporter ou être réalisée par un dispositif ou une lampe à excimère ou exciplexe apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde autour de 220nm, 222nm. En variante, la source 9 de rayonnement UV peut comporter au moins un semi-conducteur émetteur de photons ou « solid state single photon emitter » en anglais, qui peut être centré autour de 220nm, 222nm.
Une telle lampe à excimère ou un tel un semi-conducteur émetteur de photons présente généralement une efficacité ou un taux de rendement énergétique τ de l’ordre de 15%, voire entre 15% et 20%.
Le taux de rendement énergétique τ correspond au ratio entre la puissance lumineuse et une puissance électrique Pe pour l’alimentation du module de décontamination 1. La puissance lumineuse est le produit d’un flux de puissance lumineuse par une densité lumineuse et par une surface d'émission. Cette puissance lumineuse s’exprime en Watts.
De plus, la source 9 de rayonnement UV peut être conformée selon une forme longitudinale, par exemple avec une forme générale tubulaire. Il peut s’agir par exemple d’une lampe tubulaire. La source 9 de rayonnement UV peut être disposée dans le boîtier 5 en s’étendant longitudinalement selon un axe longitudinal L, confondu ou parallèle à l’axe d’allongement de la chambre, de façon à permettre un rayonnement sensiblement uniforme au sein de cette chambre.
Le boîtier 5 est de plus configuré pour un écoulement du flux d’air F parallèlement ou sensiblement parallèlement à la source 9 de rayonnement UV, par exemple longitudinale.
La source 9 de rayonnement UV, peut être disposée de façon centrale au sein du boîtier 5. En variante, au moins deux sources 9 de rayonnement UV, telles que des lampes tubulaires, peuvent être disposées au sein du boîtier 5. De façon alternative, la source 9 de rayonnement peut être réalisée par une surface lumineuse par exemple sur un élément ou une paroi du boîtier 5.
Par ailleurs, le module de décontamination 1 peut comporter un dispositif de propulsion d’air 11 configuré pour forcer un mouvement du flux d’air F entre l’entrée d’air 5a et la sortie d’air 5b. Le dispositif de propulsion d’air 11 est avantageusement disposé au niveau de la sortie d’air 5b du boîtier 5. Il peut s’agir par exemple d’un ou plusieurs ventilateurs. Selon les besoins, le nombre et la configuration des ventilateurs peut varier. Par exemple, deux ventilateurs peuvent être agencés au niveau de la sortie d’air 5b.
En se référant également à la , le module de décontamination 1 est configuré pour être alimenté avec une puissance électrique Pe qui est par exemple comprise entre 5W et 100W. À titre d’exemple non limitatif, l’alimentation électrique peut se faire par exemple par bus informatique de norme USB pour « Universal Serial Bus » en anglais. De façon non exhaustive, il peut s’agir d’une version USB 2.0 avec une puissance électrique autour de 6W, 3.0 avec une puissance électrique autour de 12W ou encore 4.0 avec une puissance électrique autour de 60W. La puissance électrique Pe disponible est destinée à être répartie entre la source 9 de rayonnement et le dispositif de propulsion d’air 11.
Le débit massique Q du flux d’air destiné à s’écouler au sein du boîtier 5 pour la décontamination peut être optimisé selon l’une ou selon les deux options décrites ci-après.
Optimisation du débit d’air selon la puissance électrique disponible
Le débit massique Q en kg/h peut être déterminé en fonction de la puissance électrique Pe disponible du module de décontamination 1 selon la relation (A) suivante :
  • (A) :
Dans cette relation (A), a correspond à un premier coefficient, b correspond à un deuxième coefficient, c correspond à un troisième coefficient, et Pe correspond à la puissance électrique en watts du module de décontamination 1.
Cette relation (A) permet de définir le débit massique du flux d’air F parcourant le module de décontamination 1 optimisé pour rendre maximal le pouvoir de décontamination de ce module, en particulier dans le cas d’un écoulement du flux d’air F parallèle ou sensiblement parallèle à la source 9 de rayonnement UV.
Pour obtenir le débit massique Q en kg/s, la valeur déterminée à partir de la relation (A) est divisée par 3600.
Les coefficients a, b, c, peuvent par exemple être définis en fonction de l’efficacité ou du taux de rendement énergétique τ de la source 9 de rayonnement UV. Il s’agit par exemple de taux de rendement de l’ordre de 20% d’une lampe à mercure, 15% pour une lampe à excimère ou 5% pour une diode électroluminescente.
Par exemple, le premier coefficient a peut être défini selon la relation suivante :
  • , avec τ correspondant au taux de rendement énergétique de ladite au moins une source 9 de rayonnement UV.
Le deuxième coefficient b peut être défini selon la relation suivante :
  • , avec τ correspondant au taux de rendement énergétique de la source 9 de rayonnement UV.
Le troisième coefficient c peut être défini selon la relation suivante :
  • , avec τ correspondant au taux de rendement énergétique de la source 9 de rayonnement UV.
Ainsi, en remplaçant les coefficients a, b, c, par ces relations en fonction du taux de rendement énergétique de la source 9 de rayonnement, le débit massique Q en kg/h peut être déterminé selon la relation (B) suivante avec une marge de tolérance de 5% ou autour de 5% :
  • (B) :
Dans cette relation (B), Pe correspond à la puissance électrique en watts du module de décontamination 1 et τ correspond au taux de rendement énergétique de la source 9 de rayonnement.
Pour une correspondance en kg/s du débit massique Q, la valeur obtenue selon la relation (B) peut être divisée par 3600.
Selon un autre exemple particulier, le premier coefficient a peut être égal à -0,032, le deuxième coefficient b peut être égal à 5,013, et le troisième coefficient c peut être égal à 76,631.
Ainsi, en remplaçant les coefficients a, b, c, par ces valeurs, le débit massique Q peut être déterminé selon la relation (C) suivante avec une marge de tolérance de 10% ou autour de 10% :
(C) : , avec Pe correspondant à la puissance électrique en watts du module de décontamination 1.
La relation (C) n’est pas dépendante de l’efficacité de la technologie utilisée contrairement à la relation (B) définie précédemment.
Comme précédemment, pour une correspondance en kg/s du débit massique Q, la valeur obtenue selon la relation (C) peut être divisée par 3600.
Sur la , la courbe Cm est une courbe moyenne correspondant à la relation (C) pour laquelle le débit massique Q dépend de la puissance électrique Pe disponible, et ce quelle que soit l’efficacité, le taux de rendement énergétique, de la technologie utilisée.
Les courbes C1, C2, C3, correspondent au débit massique Q en fonction de la puissance électrique Pe disponible obtenu à partir de la relation (C) +/-10% pour différentes technologies. La courbe C1 correspond à une source de rayonnement 9 du type diode électroluminescente, la courbe C2 correspond à une source de rayonnement 9 du type lampe à excimère, et la courbe C3 correspond à une source de rayonnement 9 du type lampe à mercure.
Ainsi, à titre d’exemple pour une source de rayonnement 9 comprenant au moins une lampe à mercure (courbe C3), le débit massique Q du flux d’air F destiné à traverser le boîtier 5, optimisé en fonction de la puissance électrique Pe, est de l’ordre de +/-105kg/h pour une puissance électrique Pe autour de 6W, +/-137kg/h pour une puissance électrique Pe autour de 11,8W, 12W, et +/-280kg/h pour une puissance électrique Pe autour de 60W. Les valeurs correspondantes en kg/s pour ces exemples particuliers de débit massique Q peuvent être obtenues en divisant ces exemples de valeur par 3600.
Optimisation du débit d’air par rapport à l’empreinte carbone
En variante ou en complément, le débit massique Q peut avantageusement être optimisé de façon à réduire l’empreinte carbone du module de décontamination 1.
Pour cela, en se référant également aux figures 5 et 6, un facteur d’émission f, par exemple en kgCO2équivalent par kg d’air traité, peut être calculé selon une analyse du cycle de vie du module de décontamination 1. Les hypothèses pour ce calcul comprennent notamment :
  • une moyenne du kilométrage annuel du véhicule,
  • une moyenne de la vitesse de conduite en km/h,
  • une moyenne du nombre d’années d’usage,
  • les émissions en dioxyde de carbone (CO2) pour la fabrication et le recyclage du module de décontamination 1 en kgC02/Wh,
  • les émissions en CO2pour le transport du module de décontamination 1 par la mer et/ou par la terre en kgCO2/kg,
  • les émissions en CO2en fonctionnement du module de décontamination 1 en kgC02.kg-1.km-1,
  • le poids du module de décontamination 1 en kg.
À titre d’exemple, dans le cas d’une voiture automobile définissant un volume de l’ordre de 4m3, les hypothèses pour ce calcul, sont :
  • 15000km/an,
  • une vitesse moyenne de 34km/h,
  • huit ans d’usage,
  • les émissions en CO2pour la fabrication et le recyclage du module de décontamination 1 de l’ordre de 0,45kgC02/Wh,
  • les émissions en CO2pour le transport du module de décontamination 1 par la mer et/ou par la terre de l’ordre de 0,02kgCO2/kg,
  • les émissions en CO2en fonctionnement du module de décontamination 1 de l’ordre de 0,06kgC02.kg-1.km-1,
  • un poids du module de décontamination 1 qui varie linéairement de 4kg à 6kg.
Dans le cas d’un autobus par exemple, définissant un volume supérieur à 4m3, notamment entre 15m3et 80m3à titre d’exemple particulier, les hypothèses pour ce calcul, sont :
  • 35000km/an,
  • une vitesse moyenne de 30km/h,
  • douze ans d’usage,
  • les émissions en CO2pour la fabrication et le recyclage du module de décontamination 1 de l’ordre de 0,45 kg C02/Wh,
  • les émissions en CO2pour le transport du module de décontamination 1 par la mer et/ou par la terre de l’ordre de 0,02 kgCO2/kg,
  • les émissions en CO2en fonctionnement du module de décontamination 1 de l’ordre de 0,03kgC02.kg-1.km-1,
  • un poids du module de décontamination 1 qui varie linéairement de 4kg à 9kg.
Pour un débit massique Q du flux d’air compris entre 45kg/h et 300kg/h en hypothèse de départ, la plage de 100kg/h à 300kg/h permet de réduire l’empreinte carbone quelle que soit la technologie de source 9 de rayonnement UV utilisée ou encore le type de véhicule.
Cette plage d’optimisation du débit massique Q peut varier, être affinée, selon le type de véhicule, notamment en fonction du volume interne défini par l’habitacle muni du module de décontamination 1.
Cas d’une voiture automobile
Par exemple, pour un véhicule automobile tel qu’une voiture, le débit massique Q optimisé peut être compris entre 100kg/h et 250kg/h, notamment entre 104kg/h et 242kg/h. Il s’agit de la plage pour laquelle le facteur d’émission f est le plus bas, quelle que soit la technologie de source 9 de rayonnement UV utilisée. Une plage en kg/s peut être obtenue en divisant les valeurs des bornes ci-dessus par 3600.
Dans le cas d’une voiture automobile, la plage de débit massique Q peut être affinée encore, même légèrement, selon la technologie de la source 9 de rayonnement UV utilisée.
Les courbes C10, C20, C30, montrent l’évolution du facteur d’émission f en fonction du débit massique Q pour différentes technologies de la source 9 de rayonnement UV du module de décontamination 1 équipant l’habitacle d’une voiture automobile. La courbe C10 correspond à une source de rayonnement 9 du type diode électroluminescente, la courbe C20 correspond à une source de rayonnement 9 du type lampe à excimère, et la courbe C30 correspond à une source de rayonnement 9 du type lampe à mercure.
Pour une source 9 de rayonnement UV comprenant au moins une diode électroluminescente apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde par exemple de l’ordre de 260nm à 265nm, le débit massique Q optimisé du flux d’air F destiné à traverser le boîtier 5 est compris entre 104kg/h et 242kg/h (courbe C10).
Pour une source 9 de rayonnement UV, comprenant un dispositif ou une lampe à excimère ou exciplexe ou un semi-conducteur émetteur de photons ou « solid state single photon emitter » en anglais, apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde par exemple autour de 220nm, 222nm, le débit massique Q optimisé du flux d’air F destiné à traverser le boîtier 5 est compris entre 106kg/h et 205kg/h (courbe C20).
Pour une source 9 de rayonnement UV comprenant au moins une lampe à mercure apte à émettre des rayons UV de longueur d’onde par exemple de l’ordre de 254nm à 260nm, le débit massique Q optimisé du flux d’air F destiné à traverser le boîtier 5 est compris entre 104kg/h et 201kg/h (courbe C30).
Cas d’un autobus
Selon un autre exemple, pour un véhicule automobile tel qu’un autobus, la plage d’optimisation du débit massique Q du flux d’air pour laquelle le facteur d’émission f est le plus bas, est 110kg/h et 280kg/h. Une plage en kg/s peut être obtenue en divisant les valeurs des bornes précédentes par 3600.
La technologie de la source 9 de rayonnement UV influe peu. Par exemple, pour une lampe à mercure, le débit massique Q optimisé est compris entre 120kg/h et 270kg/h (courbe C’).
Par ailleurs, en se référant de nouveau à la , le module de décontamination 1 peut comporter en outre un dispositif 13 de canalisation et/ou d’emprisonnement de lumière au sein du boîtier 5. Ce dispositif 13 de canalisation et/ou d’emprisonnement est configuré pour empêcher les rayons UV de s’échapper du boîtier 5 par l’entrée d’air 5a ou la sortie d’air 5b, lorsque la source 9 de rayonnement UV est allumée.
Le dispositif 13 de canalisation et/ou d’emprisonnement peut comporter un ou plusieurs éléments disposés au niveau de l’entrée d’air 5a et de la sortie d’air 5b. On peut prévoir une configuration en miroir au niveau de l’entrée d’air 5a et de la sortie d’air 5b.
Le dispositif 13 de canalisation et/ou d’emprisonnement peut comprendre par exemple au moins une grille et/ou une chicane. À titre d’exemple non limitatif, le dispositif 13 de canalisation et/ou d’emprisonnement peut définir un chemin en zigzag ou en serpentin entre deux ouvertures d’air au moyen de sections d’obstruction, permettant d’obstruer complètement une ouverture par rapport à l’autre ouverture.
Le module de décontamination 1 peut comporter en outre au moins une surface réfléchissante 15 disposée sur une paroi interne du boîtier 5 pour augmenter la performance du module de décontamination 1.
Unité de commande
En se référant de nouveau à la , l’unité 3 de commande peut être intégrée par exemple à la console centrale du véhicule V muni du module de décontamination 1, à une interface homme-machine IHM du véhicule V.
L’unité de commande 3 est configurée pour piloter le module de décontamination 1 pour la décontamination du flux d’air. À cet effet, l’unité de commande 3 est configurée pour commander la mise en route de la source 9 de rayonnement UV.
L’unité de commande 3 est également configurée pour commander la mise en route ou l’arrêt du dispositif de propulsion d’air 11. En particulier, l’unité de commande 3 peut régler la répartition de la puissance électrique Pe disponible entre la source 9 de rayonnement et le dispositif de propulsion d’air 11.
De plus, elle peut être configurée pour le réglage d’un ou plusieurs paramètres liés au flux d’air tels que le débit massique, notamment, selon la relation (A) précédemment décrite, ou plus particulièrement selon la relation (B) ou (C), et/ou selon les plages précédemment décrites notamment de façon à réduire l’empreinte carbone.
Un procédé de décontamination peut être mis en œuvre au moins en partie par un système de décontamination tel que décrit précédemment.
Le procédé peut être activé de façon automatique ou manuellement par un occupant dans l’habitacle 100 du véhicule V.
Le procédé de décontamination peut comporter au moins une ou plusieurs étapes notamment pour la décontamination d’un flux d’air F. À cet effet, le procédé comporte une étape de mise en route de la source 9 de rayonnement UV. L’unité de commande 3 peut envoyer un signal pour activer la source 9 de rayonnement UV.
Le procédé comporte également une étape de mise en route, du dispositif de propulsion d’air 11 pour forcer un mouvement du flux d’air F entre l’entrée d’air 5a et la sortie d’air 5b. L’unité de commande 3 peut envoyer un signal pour activer le dispositif de propulsion d’air 11.
En particulier, l’unité de commande 3 peut répartir une puissance électrique Pe disponible entre la source 9 de rayonnement UV et le dispositif de propulsion d’air 11, et déterminer le débit massique Q du flux d’air F destiné à traverser le boîtier 5, en fonction de cette puissance électrique Pe disponible, comme précédemment décrit.
En alternative ou en complément, le débit massique Q est choisi dans les plages précédemment décrites selon le type de véhicule automobile et/ou la technologie de la source 9 de rayonnement UV.
Ainsi, les rayons UV, émis par la source 9 de rayonnement UV, permettent de décontaminer le flux d’air F circulant au sein du boîtier 5 avec un débit massique Q optimisé.
Le débit massique Q du flux d’air F peut être optimisé en fonction de la puissance électrique Pe disponible selon l’une ou l’autre des relations (A), (B) ou (C) précédemment décrites. Quelle que soit l’efficacité ou le taux de rendement énergétique τ de la technologie utilisée pour la source 9 de rayonnement, le débit massique Q peut être déterminé selon la relation (C) +/-10%, ou lorsque le taux de rendement énergétique est connu, le débit massique Q peut être déterminé de façon plus affinée en fonction de ce taux selon la relation (B) +/-5%.
Le débit massique Q du flux d’air F peut aussi être déterminé ou affiné de façon à présenter une empreinte carbone minimale tout en permettant une décontamination efficace.

Claims (10)

  1. Module de décontamination (1) configuré pour être agencé dans un habitacle (100) de véhicule (V) automobile, notamment dans le cadre d’une lutte contre un virus tel que le coronavirus SARS-CoV-2, ledit module (1) comprenant :
    • un boîtier (5) muni d’au moins une entrée d’air (5a) et au moins une sortie d’air (5b),
    • un dispositif de propulsion d’air (11) configuré pour forcer un mouvement d’un flux d’air (F) entre ladite au moins une entrée d’air (5a) et ladite au moins une sortie d’air (5b), et
    • au moins une source (9) de rayonnement dans le domaine ultraviolet de type C, agencée dans le boîtier (5) entre ladite au moins une entrée d’air (5a) et ladite au moins une sortie d’air (5b), et configurée pour émettre des rayons ultraviolets de façon à décontaminer le flux d’air (F),
    • caractérisé en ce quele dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique (Q) compris entre 100kg/h et 300kg/h.
  2. Module (1) selon la revendication 1 configuré pour être agencé dans un habitacle (100) de véhicule (V) automobile tel qu’une voiture automobile définissant un volume de l’ordre de 4m3, dans lequel le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique (Q) compris entre 100kg/h et 250kg/h, notamment entre 104kg/h et 242kg/h.
  3. Module (1) selon la revendication 1 configuré pour être agencé dans un habitacle de véhicule automobile tel qu’un autobus définissant un volume supérieur à 4m3, dans lequel le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique (Q) compris entre 110kg/h et 280kg/h.
  4. Module (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite au moins une source (9) de rayonnement est configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier entre 246nm et 275nm, notamment entre 246nm et 265nm, et comporte au moins un élément parmi une lampe à mercure, une diode électroluminescente.
  5. Module (1) selon les revendications 2 et 4, dans lequel :
    • ladite au moins une source (9) de rayonnement comporte au moins une lampe à mercure configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 254nm à 260nm, et dans lequel
    • le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique (Q) compris entre 104kg/h et 201kg/h.
  6. Module (1) selon les revendications 2 et 4, dans lequel :
    • ladite au moins une source (9) de rayonnement comporte au moins une diode électroluminescente configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 260nm à 265nm, et dans lequel
    • le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air (F) avec un débit massique (Q) compris entre 104kg/h et 242kg/h.
  7. Module (1) selon les revendications 3 et 4, dans lequel :
    • ladite au moins une source (9) de rayonnement comporte au moins une lampe à mercure configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde supérieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 254nm à 260nm, et dans lequel
    • le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique compris entre 120kg/h et 270kg/h.
  8. Module (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite au moins une source (9) de rayonnement est configurée pour émettre des rayons ultraviolets de longueur d’onde inférieure à 230nm, en particulier de l’ordre de 220nm, 222nm, et comporte au moins un dispositif ou lampe à excimère.
  9. Module (1) selon les revendications 2 et 8, dans lequel le dispositif de propulsion d’air (11) est configuré pour forcer le mouvement du flux d’air avec un débit massique (Q) compris entre 106kg/h et 205kg/h.
  10. Système de décontamination pour habitacle (100) de véhicule (V) automobile, notamment dans le cadre d’une lutte contre un virus tel que le virus SARS CoV-2,caractérisé en ce queledit système comporte un module de décontamination (1) selon l’une des revendications précédentes, et une unité de commande (3) du module de décontamination (1) configurée pour piloter le dispositif de propulsion d’air (11) pour forcer un mouvement d’un flux d’air (F) entre ladite au moins une entrée d’air (5a) et ladite au moins une sortie d’air (5b) avec un débit massique (Q) compris entre 100kg/h et 300kg/h, en particulier entre 104kg/h et 242kg/h pour une voiture automobile et entre 110kg/h et 280kg/h pour un autobus.
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