Mesurer le CO2 dans les applications CVC

Mesurer le CO2 dans les applications CVC
Lars Stormbom
MSc, Product manager
Mar 18, 2019
Mesures industrielles

L'application Chauffage, Ventilation et Climatisation (CVC) n'est généralement pas perçue comme poseuse de difficultés en termes de capteurs de CO2. Bien qu'il soit vrai que les conditions ambiantes sont pour la plupart bénignes, les capteurs doivent tout de même être fiables et offrir une stabilité de mesure à long terme. J'explique, dans cet article, les raisons pour lesquelles il est nécessaire de mesurer le CO2 et comment fonctionne la ventilation contrôlée à la demande (VCD), puis j'explicite comment la mesure permet de maintenir 

Pourquoi mesurons-nous le CO2 dans les applications CVC ?

La raison la plus évidente justifiant la mesure du CO2 est l'économie d'énergie. Cependant, étant donné l'accumulation de preuves attestant de l'existence d'un lien direct entre la qualité de l'air intérieur (QIA) et le bien-être humain, il semblerait que la mesure du CO2 devienne également un facteur essentiel pour un environnement de travail sain et productif. Le respect des réglementations est un autre motivateur, en particulier si les propriétaires de l'immeuble souhaitent obtenir des certifications imposant l'usage d'une ventilation contrôlée à la demande (VCD) ou de la mesure du CO2 measurement. 

 

Comment fonctionne la VCD ?

 Comment fonctionne la VCD ?

Le graphique ci-dessus illustre les différences entre la ventilation à temps normal contrôlé et la ventilation contrôlée à la demande. Les barres bleues affichent le taux d'occupation d'un espace tel qu'un bureau au cours d'une journée, tandis que la ligne orange fait référence à la manière dont la ventilation à temps normal contrôlé fonctionne. Dans ce cas précis, la ventilation est à temps contrôlé entre 7:00 et 18:00 pour économiser de l'énergie en ne ventilant pas la nuit. 
La ligne grise illustre comment la ventilation contrôlée à la demande fonctionne avec la mesure du CO2 La concentration de CO2 dans une pièce est mesurée avec des capteurs et la quantité d'air frais est contrôlée pour maintenir la concentration au niveau souhaité. La quantité d'air frais ou la ventilation varie en fonction du taux d'occupation de l'immeuble. 

Considérations réglementaires 

L'une des normes les plus importantes concernant les applications CVC est la norme ASHRAE 189.1 portant sur les immeubles écologiques, qui soumet les capteurs de CO2 à de strictes exigences et requièrent qu'ils soient capables de mesurer la concentration extérieure de CO2 ou que la concentration soit estimée en fonction de statistiques locales. En pratique, cela signifie que nombreux sont ceux qui optent plutôt pour un capteur extérieur.

L'une des réglementations les plus anciennes est la norme CEC-400-2008-001 de la Californian Energy Commission (Normes d'efficacité pour les immeubles résidentiels et non résidentiels).
La norme LEED v.4 portant sur les immeubles écologiques récompense la mesure du CO2 et attribue deux points pour le suivi du CO2 dans les espaces occupés. Il y a également des exigences relatives à la précision, l'intervalle d'étalonnage et la maintenance des capteurs. C'est quelque chose que nous voyons de plus en plus et qui semble parfaitement pertinent. Pourquoi demander de la mesure si vous ne sollicitez pas également de la maintenance ? 

La qualité de l'air intérieur (QAI) est un thème émergeant. Par exemple, la norme WELL Building Standard du WELL Building Institute s'inspire largement des normes LEED et ASHRAE. À l'heure actuelle, l'enjeu est davantage le bien-être de l'occupant que les exigences techniques. En 2010, le World Health Organization a publié un guide sur la qualité de l'air intérieur avec des directives concernant certains polluants et des descriptions des risques potentiels qu'ils posent pour la santé. 

L'impact de la mesure CVC sur les coûts de fonctionnement des immeubles

La décomposition des coûts de fonctionnement d'un immeuble de bureaux classique pourrait ressembler à ce qui suit :

L'impact de la mesure CVC sur les coûts de fonctionnement des immeubles

Les coûts liés à l'énergie représentent environ 1 % du total des coûts de fonctionnement d'un immeuble, tandis que le loyer ou les frais d'investissement correspondent à 9 % et le salaire des collaborateurs, 90 %. Cela signifie que le bien-être de l'employé et la productivité sont probablement les facteurs les plus importants pris en compte dans le cadre du CVC. Ne pas optimiser vos systèmes CVC avec l'aide de la mesure du CO2 peut s'avérer néfaste pour vos 90 % de part consacrés aux salaires en réduisant la productivité de votre personnel.

Lien entre taux de CO2 et productivité de la masse salariale

Des recherches ont démontré que la concentration de CO2 exerce un énorme impact sur la performance cognitive humaine. Une étude menée par un groupe de l'Université d'Harvard s'est intéressée à la manière dont des compétences spécifiques étaient affectées par des concentrations fluctuantes de CO2 concentrations. Selon cette étude, des compétences telles que la réponse à une situation de crise, l'usage d'informations et la pensée stratégique se dégradaient considérablement à un niveau de concentration de 1 000 ppm, considéré comme un niveau acceptable au travail. 

Des taux de CO2 élevés pourraient se traduire par une détérioration de l'apprentissage des employés, une productivité décrue, une faible capacité à prendre des décisions, voire, par des situations dangereuses. En règle générale, les recherches semblent convenir qu'une bonne qualité de l'air intérieur peut augmenter la productivité de l'employé de manière significative.

Le prochain article de cette série porte sur les avantages uniques de la technologie de capteur CARBOCAP® de Vaisala.

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Comment

Andrey

Mar 26, 2019
Thank you for interesting post. Where can I find our the research that confirmed link between CO2 concentration and human cognitive performance?

Lars Stormbom

Apr 2, 2019
Thank you for your interest. One of the articles we have been referring to is “Associations of Cognitive Function Scores with Carbon Dioxide, Ventilation, and Volatile Organic Compound Exposures in Office Workers: A Controlled Exposure Study of Green and Conventional Office Environments”, Joseph G. Allen, Piers MacNaughton, Usha Satish, Suresh Santanam, Jose Vallarino, and John D. Spengler. (https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/ehp.1510037)

Chris

Mar 26, 2019
Would be interested to know if there is probe type CARBOCAP CO2 sensor available to measure CO2 levels in the discharge air stream of an air handling unit. Also, does the higher air velocity adversely affect the accuracy? I guess this question also relates to placement in the return air stream, similar except air velocity is often less extreme.

Lars Stormbom

Apr 2, 2019
Yes, we have a couple of options for measurement in the duct. You want to have a look at GMP252, which is a probe type instrument (https://www.vaisala.com/sites/default/files/documents/GMP252-Datasheet-B211567EN.pdf). This is a heavy-duty product that can take high humidity levels. We also have a duct transmitter, the GMD20 that is intended for this type of measurement (https://www.vaisala.com/sites/default/files/documents/GMD20-Datasheet-B211432EN.pdf). High air speed doesn´t affect the measurement of CARBOCAP sensors.

Hans Nyman

Mar 26, 2019
Hej how is the relationship, increasing ppm CO2 versus oxygen level in the breathing air in a closed non ventilated compartment ?
//Hans

Lars Stormbom

Apr 2, 2019
Hi, If you are talking about really closed systems like diverse pressure chambers etc. that is a bit outside our expertise. In general, increasing CO2 levels become an issue much before oxygen levels actually decrease. The level of CO2 actually determines how much fresh air you need to introduce, not the oxygen concentration.

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