Dispositif d'aspiration et de filtration de l'air pollué
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général de l'enlèvement et de la purification des fumées et des gaz en milieu ouvert et elle concerne plus particulièrement un dispositif d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement générés par des véhicules terrestres à moteur dans un environnement urbain.
Art antérieur
On ne connaît pas à ce jour de systèmes efficaces permettant de diminuer la concentration en gaz d'échappement dans les lieux où ceux-ci sont particulièrement présents, notamment aux carrefours ou le long des voies de communication des grands centres urbains.
Objet et définition de l'invention
L'objet de la présente invention est donc de proposer un dispositif qui permette cette diminution de la concentration en gaz d'échappement par une commande automatique d'un ventilateur d'aspiration de type industriel disposé de préférence en des endroits déterminés.
Selon l'invention, il est proposé un dispositif d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement de véhicules terrestres à moteur dans un environnement urbain comportant un ventilateur pour aspirer l'air pollué par les gaz d'échappement et au moins un filtre pour en retirer les éléments polluants, caractérisé en ce que l'admission de cet air pollué s'effectue en partie haute du dispositif et l'évacuation de l'air épuré s'effectue en partie basse.
Ce ventilateur peut être alimenté sélectivement à partir d'un réseau d'alimentation en énergie électrique en fonction de l'état d'un détecteur de présence signalant tout déplacement dans un espace déterminé ou bien il peut être commandé automatiquement à partir d'un programmateur. Selon le mode de réalisation envisagé, le détecteur de présence peut être sensible au déplacement soit d'un véhicule sur une chaussée soit d'une personne dans un abri.
Ainsi, il n'est pas nécessaire de recourir à des dispositifs complexes d'analyse des gaz d'échappement des véhicules pour limiter la concentration de ces gaz. la détection de la présence de ces véhicules ou de ces personnes en un endroit déterminé, par exemple au niveau de feux de signalisation, suffisant à permettre un traitement efficace de ces rejets polluants.
De façon avantageuse, ce dispositif peut aussi comporter un détecteur d'hygrométrie destiné à commander une coupure de l'alimentation en énergie du circuit de commande effectuée depuis le réseau électrique, lorsque le degré d'humidité mesuré par ce détecteur est supérieur à un seuil prédéfini.
Avantageusement, l'alimentation du ventilateur est assurée au travers d'un circuit de commande comportant d'une part un premier circuit de commutation temporisé commandé par le détecteur de présence et destiné à autoriser l'alimentation en énergie du ventilateur pendant un premier délai de temporisation Tl et d'autre part un second circuit de commutation temporisé commandé également par le détecteur de présence et destiné à interdire toute alimentation en énergie de ce détecteur de présence pendant un second délai de temporisation T2. De préférence, le premier circuit de commutation temporisé est formé d'un relais dont l'excitation est assurée à partir d'un premier circuit temporisateur définissant le premier délai de temporisation Tl et le second circuit de commutation temporisé est formé
d'un relais dont l'excitation est assurée à partir d'un second circuit temporisateur définissant le second délai de temporisation T2.
Selon une caractéristique avantageuse, le second délai de temporisation T2 est inférieur au premier délai de temporisation Tl . Selon un exemple de réalisation particulier, le circuit de commande du dispositif peut être déporté dans une centrale de commande d'un feu de signalisation.
De préférence, le premier délai de temporisation Tl est défini en fonction des durées d'apparition des signaux lumineux de signalisation « orange » et « rouge » pendant lesquelles les véhicules sont susceptibles d'être immobilisés au feu de signalisation.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'un mât tubulaire à l'intérieur duquel sont successivement superposés un filtre gravimétrique, un filtre opacimétrique, un ventilateur et une batterie de filtres à charbons actifs, un ou plusieurs orifices étant prévus dans une partie haute déterminée de ce mât pour admettre l'air pollué par les gaz d'échappement et au moins une ouverture étant prévue dans une autre partie déterminée de ce mât, au-dessous de ladite partie haute déterminée, pour évacuer l'air ainsi épuré des gaz d'échappement. De préférence, les orifices situés en partie haute sont disposés à une hauteur d'au moins 1,50 mètre.
Cette circulation de haut en bas de l'air pollué dans le dispositif permet d'éviter de rejeter au niveau des personnes intéressées un air plus pollué que celui prélevé, notamment en cas de défaillance du système de filtration.
Le ventilateur peut être alimenté sélectivement à partir d'un réseau d'alimentation en énergie électrique en fonction de l'état d'un détecteur de présence signalant tout déplacement dans un espace déterminé ou bien il peut être commandé automatiquement à partir d'un programmateur.
Selon une réalisation particulière, l'ouverture basse est disposée au niveau d'une toiture d'un abri dont le mât tubulaire constitue un panneau de côté. Cette toiture comporte des orifices pour la diffusion dans l'enceinte de l'abri de l'air épuré évacué par cette ouverture basse.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante effectuée à titre indicatif et non limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue générale en situation du dispositif d'aspiration et de filtration selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 illustre la structure interne du dispositif de la figure 1 , et
- la figure 3 est une vue générale en situation du dispositif selon l'invention dans un second mode de réalisation.
Description d'un mode préférentiel de réalisation La figure 1 représente de façon schématique deux voies de communication 10, 12 d'un grand centre urbain qui se rejoignent à un caπ-efour 14. Un feu de signalisation 16 commandé à partir d'une centrale 18 est disposé par exemple sur l'une de ces deux voies de communication (par exemple une voie de communication secondaire 12) au niveau de ce carrefour pour permettre le dégagement de l'autre voie de communication (une voie de communication principale 10) ou encore le passage de piétons sur un passage protégé (lorsque le feu comporte un bouton de priorité piéton). Lorsque ce feu est « au rouge », des véhicules 20, 22 sont à l'arrêt, moteurs allumés, sur la voie principale de communication 10 entraînant alors une formation très importante de gaz d'échappement. Or, l'inventeur a pu constater après de multiples mesures et de façon tout a fait surprenante (car cette constatation n'avait jamais été faite auparavant), que la
concentration était maximale au niveau du sol et avait tendance à décroître avec l'altitude.
Aussi, selon l'invention, il est prévu de disposer, notamment au niveau des carrefours, un dispositif 30 d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement comportant un ventilateur pour aspirer cet air pollué et au moins un filtre pour en retirer les éléments polluants, l'admission de cet air pollué s 'effectuant en partie haute du dispositif et l'évacuation de l'air épuré s'effectuant en partie basse. En outre, son fonctionnement est de préférence conditionné par la présence de véhicules en attente au feu de signalisation 16. Le circuit de commande de ce dispositif peut être intégré au dispositif ou bien être déporté dans la centrale 18 de commande du feu de signalisation qui est reliée directement à un réseau d'alimentation en énergie électrique 32 (par exemple le réseau triphasé) du centre urbain. La structure interne du dispositif selon l'invention est détaillée sur la figure 2. Celui-ci comporte essentiellement le ventilateur 34 alimenté sélectivement à partir du réseau d'alimentation en énergie électrique 32 au travers du circuit de commande 36, lequel est activé en fonction de l'état d'un détecteur de présence 38 signalant le déplacement de véhicules, et éventuellement en fonction de l'état d'un détecteur d'hygrométrie 40.
Le ventilateur est monté par exemple dans un mât tubulaire (par exemple elliptique ou en forme d'aile d'avion) comportant dans une partie haute déterminée de ce mât un ou plusieurs orifices 28 par lesquels va être admis l'air pollué par les gaz d'échappement et dans une autre partie de ce mât, au dessous de la partie haute déterminée précédente, au moins une ouverture 26 pour évacuer cet air pollué après épuration par différents filtres (figure 1). Avantageusement, les orifices hauts (qui peuvent être placés jusqu'à une hauteur d'environ 5 mètres par exemple) sont disposés sensiblement au dessus du niveau auquel une personne de taille moyenne respire, soit au moins à une hauteur de 1 ,50 mètre. Ainsi, en cas de
défaillance du système de filtration, l'air pollué rejeté par l'ouverture basse située sous les orifices hauts est sensiblement moins nocif que celui déjà présent au niveau de cette ouverture, comme les différentes mesures de l'inventeur ont pu l'établir. A l'intérieur de ce mât sont superposés successivement, entre les orifices hauts d'entrée des gaz pollués et la ou les ouvertures basses de sortie des gaz épurés, un premier filtre 42 faisant fonction de filtre gravimétrique pour retenir les grosses particules, de dimensions supérieures à 10 μm (avec une efficacité de l'ordre de 85%), un second filtre 44 faisant fonction de filtre opacimétrique pour retenir les particules fines, de dimensions supérieures à 1 μm (avec une efficacité de l'ordre de 85%), le ventilateur 34 dont la puissance d'aspiration doit être suffisante pour permettre une diminution sensible de la concentration en gaz (par exemple un ventilateur basse pression vendu par la société RECTIL'AIR permettant
3 un débit d'aspiration pouvant aller jusqu'à 4800 m /h), et une batterie de filtres 46 à base de charbons actifs pour effectuer une action chimique (et bactériologique) sur ces gaz et assurer accessoirement une isolation phonique des bruits de fonctionnement du ventilateur. En outre, le mât peut être recouvert intérieurement d'un matériau isolant, par exemple de la laine de verre, pour parfaire cette isolation phonique.
Le circuit de commande 36 comporte un premier circuit de commutation temporisé 48 commandé par le détecteur de présence 38 et destiné à autoriser l'alimentation en énergie du ventilateur 34 pendant un premier délai de temporisation Tl . Ce premier circuit de commutation temporisé est formé avantageusement d'un relais 50 faisant fonction de relais de tension du ventilateur avec ses contacts disposés sur une liaison électrique reliant le ventilateur au réseau électrique et dont l'excitation est assurée à partir d'un premier circuit temporisateur 52 définissant le premier délai de temporisation Tl . Le circuit de commande comporte aussi un second circuit de commutation temporisé 54 commandé également par le
détecteur de présence 38 et destiné à interdire toute alimentation en énergie de ce détecteur de présence pendant un second délai de temporisation T2. Ce second circuit de commutation temporisé est formé avantageusement d'un relais 56 faisant fonction de relais de tension du détecteur avec ses contacts disposés sur une liaison électrique reliant ce détecteur au réseau électrique et dont l'excitation est assurée à partir d'un second circuit temporisateur 58 définissant le second délai de temporisation T2.
Le circuit de commande peut aussi comporter un dernier relais 60 faisant fonction de relais de tension général excité par le détecteur d'hygrométrie 40 alimenté en permanence à partir du réseau électrique 32 et dont les contacts sont reliés d'une part directement au réseau d'alimentation en énergie électrique 32 et d'autre part aux contacts des deux autres relais 50, 54.
Le détecteur d'hygrométrie 40 permet une mesure du taux d'humidité de l'air. Il a pour fonction de commander la coupure de l'alimentation des différents circuits de commande du dispositif à partir du réseau électrique lorsque cette humidité présente un taux supérieur à un seuil de tolérance prédéfini au delà duquel toute filtration active devient impossible (du fait de la détérioration des charbons actifs), par exemple 70% d'humidité. Le détecteur de présence 38, qui peut être de différents types connus, par exemple un détecteur à ultrasons, comme le détecteur référencé MA40E6-7 de la société japonaise MURATA, ou un détecteur infrarouge ou bien encore un détecteur radar, a pour objet de déterminer la présence ou non de véhicules immobilisés pendant un temps déterminé dans un espace déterminé, en l'espèce au niveau du feu de signalisation 16.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant. On considérera tout d'abord qu'il n'existe aucun véhicule immobilisé au feu de signalisation et on supposera que le taux d'humidité est inférieur au taux prédéfini. Le détecteur d'hygrométrie 40 est donc en fonctionnement et excite le relais de tension général 60 fermant ses contacts
initialement ouverts en position de repos. Le relais de tension du détecteur 56 présentant par contre des contacts fermés en position de repos, le détecteur de présence 38, qui est relié en série au réseau électrique au travers de ces contacts et de ceux du relais 60 fermés sous l'action du détecteur 40, se trouve donc automatiquement sous tension et prêt à détecter toute présence de véhicule dans sa zone de détection. Le relais de tension du ventilateur 50 qui présente des contacts ouverts en position de repos n'est quant à lui pas excité, le détecteur de présence n'ayant encore détecté aucun véhicule immobilisé. Dès l'arrêt d'un véhicule au feu de signalisation, le détecteur de présence 38, réagissant à cette apparition dans son espace de détection, active les deux circuits temporisateurs 52, 58 qui vont exciter simultanément les relais 50, 56. L'excitation du relais de tension du détecteur 56 va provoquer l'ouverture de ses contacts pendant un second délai prédéterminé T2 de temporisation et en conséquence la désactivation du détecteur de présence 38 alors que l'excitation du relais de tension de ventilateur 50 va provoquer la fermeture de ses contacts initialement ouverts en position de repos pendant un premier délai prédéterminé Tl de temporisation et donc l'alimentation en énergie du ventilateur 34 à partir du réseau électrique 32. On notera que le délai de temporisation T2 défini par le second circuit temporisateur 58 est choisi inférieur au délai de temporisation Tl défini par le premier circuit temporisateur 52.
A l'issue du délai T2, le relais de tension du détecteur 56 est désexcité et ses contacts à nouveau fermés vont permettre l'alimentation du détecteur de présence 38 qui ainsi redevient actif et se trouve donc en mesure de détecter un véhicule immobilisé. Si aucun véhicule n'est détecté avant que le délai de temporisation Tl ne s'écoule, les contacts du relais de tension du ventilateur 50 s'ouvrent, reprenant leur position de repos, et l'alimentation du ventilateur 34 est alors coupée. Au contraire, si un véhicule est toujours immobilisé au feu de signalisation avant que ne
s'écoule ce délai Tl , le ventilateur est maintenu en fonctionnement pendant un nouveau délai Tl et le relais de tension du détecteur 56 est à nouveau excité pour un nouveau délai T2.
Le processus se poursuit ainsi tant que des véhicules restent immobilisés au feu de signalisation. Lorsque le taux d'hygrométrie dépasse le seuil défini préalablement par le détecteur 60, le relais de tension général 60 est désexcité entraînant par là même une désexcitation des autres relais et donc une coupure de l'alimentation du ventilateur. On notera que la durée de fonctionnement du ventilateur (par le réglage du délai de temporisation Tl ) peut bien entendu être synchronisée sur les durées d'apparition des signaux lumineux de signalisation « rouge » et « orange » pendant lesquelles les véhicules sont susceptibles d'être immobilisés au feu 16. L'homme du métier saura, sans faire preuve d'activité inventive, mettre en oeuvre les circuits de logique électroniques nécessaires à cette réalisation. La figure 3 illustre un second exemple de mise en œuvre de l'invention au niveau d'un abri voyageur. En effet, les polluants générés par les gaz d'échappement des véhicules terrestres à moteur se retrouvent non seulement au voisinage des carrefours de plusieurs voies de communication mais aussi tout au long de celles-ci. Ils persistent également après que le trafic automobile se soit éteint.
Aussi, il apparaît particulièrement intéressant d'éliminer l'air pollué par les gaz d'échappement dans tous les endroits où cet air pollué peut affecter des personnes, par exemple au niveau des abris voyageurs dans les stations de bus ou de taxis. Classiquement de tels abris comportent une toiture 70 soutenue par un panneau de coté 72 et un panneau de fond 74. Selon l'invention, il est proposé d'adjoindre à ces deux panneaux, par exemple à titre de second panneau de coté, le dispositif d'aspiration et de filtration 30 comportant comme précédemment un ventilateur pour aspirer l'air pollué et au moins un filtre pour en retirer les éléments polluants et rejeter l'air ainsi épuré. Le
ventilateur peut aussi être alimenté sélectivement par le réseau d'alimentation en énergie électrique 32 en fonction de l'activation du détecteur de présence 38.
Comme précédemment, les orifices d'admission de l'air pollué 28 sont situés en partie haute, avantageusement au sommet du dispositif 30. Par contre, les ouvertures d'évacuation 26 de l'air épuré (situées bien entendu en dessous des orifices d'admission 28) sont maintenant disposées à une hauteur d'environ 2,50 mètres du sol au niveau de la toiture 70 de l'abri, de sorte que cet air filtré puisse se répandre dans l'épaisseur de la toiture avant de se diffuser dans tout l'abri depuis des buses ou orifices de diffusion 76 percés dans la toiture de cet abri.
Le fonctionnement du dispositif 30 dans ce second mode de réalisation est tout à fait comparable à celui décrit en regard du mode de réalisation précédent, à l'exception de la commande du ventilateur qui n'est pas obtenue ici à partir de l'arrivée d'un véhicule au niveau d'un carrefour mais à partir de l'arrivée d'au moins une personne dans l'abri. A cet effet, le détecteur de présence 38 qui va servir à repérer le déplacement de toute personne n'est plus dirigée vers la chaussée (en direction d'un éventuel véhicule à l'arrêt) mais vers l'intérieur de l'abri en direction d'un éventuel voyageur en attente.
Avec cette configuration, après une dizaine de seconde de
3 fonctionnement et pour un débit d'environ 3600 m /h, il apparaît une nette amélioration de la qualité de l'air à l'intérieur de l'abri. En outre, il se produit une pressurisation de l'abri qui empêche alors l'air extérieur d'y pénétrer. Ainsi, la population est protégée dès quelle pénètre dans l'abri sans qu'il soit besoin d'effectuer une analyse des différents polluants présents au niveau de la zone protégée, qu'ils soient ou non issus de la pollution automobile.
Dès lors, on peut concevoir que le dispositif de l'invention trouve à s'appliquer dans tout lieu public à la fois où peut exister une pollution et où
peut se trouver une population particulièrement sensible à cette pollution. Ainsi, on peut envisager l'installation d'un tel dispositif dans la cour d'une école, dans l'espace de promenade d'une maison de repos ou de retraite, ou encore dans le jardin d'un hôpital. Dans la cour d'une école, le dispositif peut ne pas être commandé à partir d'un détecteur de présence mais simplement à partir d'un programmateur programmé en fonction des heures de récréation et protéger ainsi les enfants de la pollution directe ou indirecte existant dans l'enceinte de l'établissement.
Avec la présente invention, et pour un coût d'équipement peu élevé (il n'est en effet pas pratiqué à une analyse des gaz d'échappement mais éventuellement seulement à la détection des véhicules qui sont supposés être des émetteurs de gaz pollués ou à celle des personnes qui sont sensées en être victime), il est possible de réduire considérablement la pollution due aux gaz d'échappement des véhicules terrestres à moteur, aussi bien là où elle est la plus importante et présente une concentration maximale, c'est-à- dire aux carrefours des voies de communication de grands centres urbains, que par exemple le long ou aux abords de ces mêmes voies.