Surveiller en temps réel la qualité de l’air d’un bâtiment

Contexte

L’émergence des bâtiments à haute performance environnementale et haute qualité de vie pose un double défi : diminuer les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre, notamment en rendant les bâtiments de moins en moins perméables et en limitant les déperditions liées à la ventilation, tout en maintenant une bonne qualité de l’air intérieur.

Nous passons en moyenne 80 % de notre temps à l’intérieur d’un bâtiment. La qualité de l’air intérieur est donc un enjeu majeur au même titre que la qualité de l’air extérieur. Elle est devenue une source de préoccupation croissante des occupants. Le boom des capteurs individuels accessibles par le grand public fait émerger un nouveau besoin : celui des chefs d’établissement et exploitants de pouvoir objectiver l’information restituée par ces nouveaux capteurs individuels pour fournir une information fiable aux utilisateurs.

Il existe deux grands principes pour assurer une bonne qualité d’air intérieur : limiter l’émission de polluants et assurer un traitement et un renouvellement d’air efficace.

Dès lors, les enjeux à relever sont les suivants :

• dispose-t-on de capteurs permettant de surveiller la qualité de l’air dans un bâtiment de manière fiable et bon marché ?
• quels outils de pilotage des installations permettent d’optimiser le couple qualité de l’air intérieur et efficacité énergétique ?
• comment interagir avec l'occupant des locaux afin qu'il améliore son environnement intérieur et qu'il prolonge la durée de vie du bâtiment ?

 
Problématique

Les capteurs low-cost gaz et particules émergent sur le marché en offrant de nombreuses nouvelles utilisations possibles.

Ces capteurs fournissent des valeurs relatives en continu (quantitatif ou semi-quantitatif) permettant une surveillance spatio-temporelle d’un bâtiment. Ils sont moins coûteux et moins intrusifs que les mesures d’air traditionnelles pour piloter l’installation de ventilation. Leur faible coût permettrait d’équiper un bâtiment sur de nombreux points en prenant en compte la typologie de l’ensemble des locaux du bâtiment (expositions, activité, matériaux, ventilation, temps d’occupation).

Le facteur limitant pour le moment est la fiabilité de la mesures (précision, dérive, molécules mesurées et/ ou interférentes). Il n’est pas forcément nécessaire d’avoir une valeur vraie mais une valeur interprétable par rapport à des seuils définis en utilisant en parallèle les capteurs retenus et des mesures normées. En outre, la stratégie de localisation des capteurs est essentielle pour avoir une bonne représentativité de la qualité de l’air du bâtiment.

Ces capteurs de suivi de la qualité de l’air permettraient de compléter et non de remplacer les mesures de qualité de l’air normées traditionnelles.
Les systèmes de pilotage d’un bâtiment commandent un très grand nombre d'équipements techniques : chauffage, ventilation, climatisation, éclairage, systèmes de détection d'incendie et de sécurité. Pour l'instant, ils ne concernent pas vraiment la qualité d’air.

Cependant qu’en est-il de la fiabilité des mesures fournies par ces capteurs, du traitement des données, des alarmes générées pour l’exploitation de la ventilation ? Comment intégrer sur ces capteurs pour améliorer le pilotage et la maintenance des installations avec les mesures en continu de la qualité de l’air ?

Objectif du démonstrateur

Pouvoir évaluer et utiliser les capteurs de la qualité de l’air en fonction de leur finalité afin d’installer un dialogue de confiance sur la QAI entre :

• les occupants d’un bâtiment, demandeurs légitimes d’information sur la qualité de l’air ;
• les Directeurs Environnement au Travail souhaitant s’assurer de la bonne qualité de l’air dans les locaux dont ils ont la responsabilité ;
• et les exploitants à qui est confié le pilotage des installations de ventilation en fonction de la qualité de l’air intérieur et extérieur.

Le démonstrateur consistera à équiper les bâtiments de capteurs en continu (CO2, COV, T°, humidité, polluants gazeux, particules fines) efficients et accessible en termes de coûts, permettant le pilotage de la ventilation, l’identification de sources de polluants, l’information des occupants, une meilleure connaissance de l’interaction entre la QAI et QAE et la constitution d’une base de données ouverte. A travers des écrans interactifs et/ou des applications mobiles, les occupants pourront donner leurs ressentis. Ces informations compléteront les capteurs sur le diagnostic comme sur l’évaluation de l’amélioration.

Mots clés : ventilation pilotée, baisse consommation d’énergie, QAI maîtrisée, confort garanti pour les occupants, centralisation des datas (open datas).

Étapes

Présélection des capteurs pour des mesures en air intérieur, extérieur (si pertinent) et éventuellement au niveau du système de ventilation (CTA, UTA, gaines…) et organisation des capteurs selon leur finalité.

Test des capteurs par le laboratoire d’AirParif (reproductibilité, linéarité, dérive dans le temps…) pour définir les caractéristiques en fonction des usages (indicateur, surveillance, pilotage).

Déploiement des capteurs retenus sur bâtiment pilote et comparaison avec des mesures normées. Elaboration des outils et consignes selon les usages (pilotage de la ventilation, valeurs seuils d’alerte, fréquence de maintenance des installations…).

Élaboration des outils de communication auprès des occupants pour appliquer les bonnes pratiques (sensibilisation des occupants, e Learning QAI…) et analyse des retours des usagers.

Au cours de cette expérimentation, les datas des bâtiments équipés seront centralisées (open datas). Une expérimentation pourrait être lancée ultérieurement visant d’autres start-up (type hackathon) pour exploiter les données en fonction des éléments de contexte (typologie du bâtiment, activité, occupation…)