S’assurer de la bonne qualité de l'air chez soi

Contrairement à tant de choses de nos jours, l’air que nous respirons est encore gratuit et disponible en abondance. Cependant, la presse s’est récemment fait écho de rapports qui établissent un lien entre une mauvaise qualité de l’air et des maladies respiratoires comme l’asthme qui sont à l’origine de décès prématurés.

Telaire SM-UART-01L+ d’Amphenol.

Respirer un air sain est bien plus important qu’il n’y paraît. Nous avons tous déjà vu ces images de villes surpeuplées drapées d’un épais manteau de smog et nous n’ignorons pas que cette pollution atmosphérique a un impact considérable sur la santé. Le débat sur la qualité de l’air s’étend à présent aussi aux espaces de vie en intérieur. En effet, selon un récent rapport de l’Agence européenne pour l’environnement (AEE), il semblerait que l’air ambiant de nos intérieurs soit en réalité plus nocif à long terme que la pollution atmosphérique extérieure causée par les activités industrielles et les émissions des véhicules.

Il existe deux principales sources de pollution de l’air intérieur : les composés organiques volatils (COV) et les matières particulaires (PM) ou particules en suspension. Les COV sont une catégorie de produits chimiques artificiels et/ou organiques en grande partie responsables du problème persistant de la qualité de l’air. Ils doivent leur caractère volatil à leur point d’ébullition bas qui permet aux molécules de se disperser facilement dans l’air ambiant par évaporation. Les principales sources de COV sont les adhésifs, les solvants, les appareils électroménagers et la fumée, mais il existe aussi des sources moins évidentes telles que les tapis, les meubles et les produits de nettoyage ménagers. Or, pour des raisons d’efficacité énergétique, les constructions modernes sont très bien isolées. Le revers de la médaille est que cette isolation empêche une bonne circulation de l’air. Il en résulte que la concentration en COV dans l’air intérieur est parfois dix fois supérieure par rapport à l’extérieur !

Les PM comprennent une grande variété de matières en suspension dans l’air. Ces matières sont libérées par de nombreuses activités humaines, mais elles peuvent aussi avoir une origine naturelle. Classées par l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) parmi les six principaux polluants nocifs pour la santé, les particules en suspension se présentent notamment sous la forme de poussière, de fumée, de suie ou de moisissures. Les PM sont catégorisées par taille. Ainsi, PM10 fait référence à des molécules d’un diamètre inférieur à 10 µm, par exemple la poussière, les pollens et les spores des moisissures. Plus fines encore, les PM2,5 sont des molécules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm, soit environ un trentième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Il s’agit notamment de particules présentes dans la fumée et le smog, les bactéries, la poussière fine et les liquides sous forme de gouttelettes.

L’exposition aux PM peut causer des irritations des yeux, du nez et de la gorge ainsi que des problèmes respiratoires plus graves et même des maladies cardiaques. Les PM2,5 sont plus préoccupantes pour la santé que les particules moins fines, car elles peuvent se loger plus profondément dans les poumons et provoquer des maladies à plus long terme qui sont plus difficiles à traiter. Une étude de l'AEE publiée en 2015 estime que les concentrations de PM2,5 sont responsables de plus de 400.000 décès prématurés par an.

Les autorités locales prennent le sujet au sérieux et surveillent à présent la qualité de l’air à des endroits stratégiques comme les routes très fréquentées et les carrefours. Outre leur obligation légale de veiller à la santé de leurs employés, les entreprises se sont bien rendu compte qu’un personnel en bonne santé est aussi plus productif. C’est ainsi que la surveillance de la qualité de l’air sur le lieu de travail devient une pratique répandue. Chez les particuliers aussi, les appareils de mesure de la qualité de l’air séduisent un plus large public, notamment les parents de jeunes enfants, les foyers hébergeant un sénior et bien sûr les personnes qui souffrent elles-mêmes d’une maladie chronique pour laquelle une mauvaise qualité de l’air est un facteur aggravant.

Technologies modernes de surveillance de la qualité de l’air
Depuis que son impact sur notre santé est démontré, la qualité de l’air fait l’objet d’une surveillance accrue. Le fait que de nouveaux appareils de pointe soient disponibles sur le marché y contribue également fortement. Il existe de nombreux types de capteurs de qualité de l’air et chacune de ces technologies offre des performances et des fonctions différentes.

Les capteurs de gaz à oxydes métalliques (MOx) sont des capteurs non sélectifs dont la résistance change pour indiquer la présence de gaz. D’un point de vue opérationnel, ils sont assez limités et ne peuvent réaliser que des mesures relatives (signaler qu’un niveau est meilleur ou pire qu’un autre). Il convient également de noter que les capteurs MOx sont assez sensibles aux fluctuations d’humidité relative (RH) et de température (T), de sorte que les moniteurs de qualité de l’air utilisant cette technologie embarquent souvent des capteurs RH et T destinés à compenser ce défaut. Certains COV (comme l’après-rasage, le parfum, les marqueurs ou même la bière) font partie intégrante de notre quotidien, mais du fait de leur limitation technique, les capteurs MOx sont susceptibles de signaler leur présence comme étant problématique, alors que ce n’est pas le cas. En général, les brèves variations de la qualité de l’air dues aux activités quotidiennes sont beaucoup moins préoccupantes que les changements sous-jacents, qui ont tendance à évoluer beaucoup plus lentement.

Une autre méthode de mesure de la qualité de l’air est la détection infrarouge non dispersive (NDIR). Les capteurs NDIR contiennent généralement une source IR, une chambre d’échantillonnage, un filtre spectral et un mécanisme de détection IR. Le filtre spectral est sélectionné en fonction du gaz mesuré. Par exemple, le CO2 absorbe le rayonnement infrarouge à la longueur d’onde de 4,26 µm. Par conséquent, plus l’intensité du rayonnement IR est réduite à cette longueur d’onde, plus la quantité de CO2 présente est importante. De nouvelles technologies de détection de particules sont récemment apparues, comme la détection par laser. Ces appareils s’appuient sur la capacité de réflexion des particules des faisceaux laser pour mesurer la quantité de particules présentes dans l’air.

Technologie des capteurs de courant
Il existe donc de nombreux types de capteurs pouvant être utilisés dans le cadre de la surveillance de la qualité de l’air. Ces dispositifs compacts et à faible consommation d’énergie permettent de concevoir des appareils de monitoring qui peuvent au choix être utilisés de façon autonome ou intégrés à des équipements comme des systèmes de climatisation, par exemple. À présent que les « bâtiments intelligents » deviennent chose courante, ces capteurs peuvent être intégrés à des systèmes automatisés sophistiqués et étendus capables d’atténuer les effets nocifs d’une mauvaise qualité de l’air, par exemple, en commandant l’ouverture des fenêtres d’un bureau jusqu’à ce que la qualité de l’air s’améliore.

Le Télaire SM-UART-01L+ d’Amphenol Advanced Sensors est un capteur de poussière qui détermine la concentration de particules de poussière dans l’air à l’aide d’un mécanisme optique. Ce dispositif ultra-compact (43 mm x 45 mm x 18 mm) contient une diode laser et un photocapteur très sensible.

Les particules en suspension dans l’air réfléchissent la lumière émise par la diode laser. La lumière réfléchie est ensuite détectée par le photodétecteur. Le modèle d’impulsion de la sortie du signal permet au SM-UART-01L+ de distinguer les particules fines (telles que la fumée) des particules plus grosses (comme la simple poussière). Principalement destiné à un usage en intérieur (purificateurs d’air, climatiseurs, etc.), ce sous-système de détection laser entièrement intégré peut mesurer des particules de très faible diamètre (PM0,3) et détecter des concentrations aussi minimes que 1 g/m3. Les données de sortie sont transmises par un connecteur huit broches intégré à une vitesse maximale de 9600 b/s. Ce dispositif affiche un haut niveau de précision d’environ 15 % et un temps de réponse inférieur à 15 secondes.

Le capteur de particules SPS30 de Sensirion utilise lui aussi la technologie laser pour déterminer la présence de particules, mais en association avec une technologie de résistance à la contamination déposée par le fabricant. Cette technologie, associée à la spécification de composants de haute qualité et durables, permet d’effectuer des mesures précises et d’assurer une durée de vie prolongée de plus de huitans. Des algorithmes avancés offrent des niveaux de précision élevés pour différents types de particules et un système de tri haute-résolution permet de détecter les différentes tailles des particules en suspension. Il est ainsi possible d’adapter l’opération à une application ou à un environnement en particulier.



le SPS30 de Sensirion.

Le fabricant Honeywell n’est pas en reste avec sa Série HPM, une série de capteurs reposant eux aussi sur la technologie de diffusion de la lumière. Ces dispositifs entièrement calibrés ont la capacité de surveiller les contaminants atmosphériques PM1.0, PM2.5, PM4.0 et PM10 dans la plage de 0à 1000mg/m3 avec un temps de réponse de moins de 6 secondes. Adaptés aux déploiements industriels lourds avec des performances de compatibilité électromagnétique (CEM) éprouvées et conformes à la norme IEC/EN61000, ces dispositifs peuvent également être utilisés dans des appareils à destination du grand public. Avec une consommation d’énergie de seulement 80 mA, ils conviennent également aux moniteurs de qualité de l’air portables alimentés par batterie.



Exemple de l’offre HPM de Honeywell (HPMA115C0-004 Compact).

Un regard vers l’avenir
À mesure que la population se rend compte des effets néfastes d’une mauvaise qualité de l’air sur leur propre santé, la mesure de ce paramètre devrait devenir extrêmement courante dans nos maisons, nos lieux de travail et même dans les espaces confinés tels que les voitures. Des startups comme uHoo ont créé des appareils d’intérieur conçus pour s’intégrer élégamment dans toute décoration d’intérieur. Parallèlement, des produits comme le moniteur de pollution atmosphérique portable Atmotube misent sur le côté pratique de leur conception compacte. Faciles à transporter dans un sac à main ou un sac à dos, ils offrent la possibilité de vérifier la qualité de l’air en toutes circonstances, où que l’on se trouve.

C’est un fait, le progrès technologique contribue à prolonger notre espérance de vie à tous. S’assurer de la bonne qualité de l’air que nous respirons est essentiel pour rester en bonne santé. Cependant, que ce soit au travail ou à la maison, nous passons de plus en plus de temps dans des espaces clos où la qualité de l’air se détériore à mesure que l’isolation et l’efficacité énergétique s’améliorent. Il en résulte un besoin croissant de vérifier la qualité de l’air dans ces lieux. Les capteurs modernes sont désormais capables de mesurer les particules à l’échelle du micron et même au-delà grâce à une technologie optique de pointe. Ainsi, à mesure que la taille, le coût et la consommation d’énergie des appareils diminuent, la surveillance de la qualité de l’air devient une fonction de plus en plus souvent intégrée dans d’autres appareils ou équipements, que ce soit pour un usage fixe en intérieur ou nomade à l’extérieur.

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