Sonde CO2

Domaine d’application

Le CO2, dioxyde de carbone, n’est pas un polluant pour les niveaux de concentration rencontrés normalement dans les bâtiments. Il est cependant représentatif du nombre d’occupants et donc, de façon indirecte, des polluants dégagés par les usagers, comme les odeurs. Par contre, il est peu sensible aux émanations de la combustion du tabac.

Le taux de CO2 constitue donc un paramètre intéressant pour le réglage de la ventilation des locaux à occupation intermittente et variable comme les salles de conférences, de spectacle, d’enseignement… et les locaux où la fumée du tabac n’est pas le principal agent polluant. Dans ce dernier cas, c’est une “sonde de COV” (Composés Organiques Volatiles) ou “sonde de mélange de gaz” qui sera choisie.

A ne pas confondre avec les sondes CO, sondes qui détectent le monoxyde de carbone, principalement utilisées pour la ventilation des garages.

Fonctionnement

La mesure du CO2 dans l’air est basée sur le fait que ce gaz absorbe le rayonnement infrarouge dans une plage donnée de longueurs d’onde.

L’importance de cette absorption (et donc la teneur en CO2) est mesurée, soit par l’intermédiaire d’un microphone pour le procédé acoustique, soit par un détecteur infrarouge pour le procédé photométrique.

Le procédé acoustique est similaire. Un rayonnement infrarouge, modulé à quelques centaines de hertz, est émis. Son absorption par le CO2 échauffe l’air. Les variations de température dans le volume fermé provoquent une variation de pression à la même fréquence. L’amplitude de cette variation de pression est mesurée par un microphone.

Le procédé photométrique consiste à mesurer l’intensité du flux infrarouge après son absorption par le CO2 contenu dans le volume d’air.

Certains intègrent une petite pompe d’aspiration de l’air à mesurer.

Plage de mesure

Les sondes de CO2 présentent généralement une plage de mesure de 0-2 000 ppm, satisfaisante pour la mesure des concentrations observées dans les bâtiments :

  • Parce que la teneur en CO2 de l’air extérieur est de l’ordre de 400 ppm.
  • Parce que dès 800 ppm une diminution de la concentration et du confort s’observe déjà chez l’homme.
  • Parce que les réglementations limitent généralement à 1 000 … 1 500 ppm la teneur maximale dans les bâtiments tertiaires.

Seules, les sondes CO2 présentes dans l’industrie pour détecter le dépassement des seuils de toxicité dépassent ces plages de mesure. Il s’agit d’assurer la sécurité du personnel dans les zones à risques (zones à pollution spécifique). La concentration maximale à laquelle un être humain peut être exposé pendant 8 h est fixée à 5 000 ppm dans de nombreux pays. Une concentration mortelle pour l’homme est atteinte autour des 200 000 ppm.

Le temps de réponse d’une sonde de CO2 peut atteindre 5 à 10 minutes. Mais ceci crée un amortissement favorable pour la régulation d’un système de ventilation.

L’erreur de mesure des produits actuels varie entre 10 et 100 ppm.

Lors de la mise sous tension, il faut attendre la stabilisation de l’appareil (généralement 5 minutes, parfois beaucoup plus !).

Output

Elles sont dotées :

  • Soit d’une sortie analogique (de type 0 – 10 V ou 4 – 20 mA), ce qui permet une action modulante sur un volet d’admission d’air neuf ou sur un ventilateur à vitesse variable.
  • Soit d’une sortie tout ou rien, provoquant la mise en route d’une hotte de cuisine par exemple.

Mode de pose

Il existe des modèles adaptés à la pose en paroi dans un local, et d’autres prévus pour être placés dans la gaine de reprise. Cette deuxième solution est préférable pour l’homogénéité de l’air mesuré.

Il convient toutefois de prendre quelques précautions. Les sondes ne doivent pas être installées ni trop loin, ni trop près de la grille de reprise de façon à :

  • éviter les dépôts sur la partie sensible de la sonde,
  • ne pas augmenter par trop le temps de réponse,
  • éviter les risques de condensation de vapeur d’eau sur la sonde,
  • garder un accès aisé.

Dans le cas où la sonde est placée dans le local, on sera attentif à

  • les éloigner des portes et fenêtres (pour éviter l’influence de l’air extérieur et les courants d’air chauds ou froids),
  • ne pas placer les sondes de CO2 trop près des individus et de rayonnement de chaleur (minimum 2 m),
  • éviter les coins (mauvaise circulation de l’air).

De plus en plus de systèmes disposent de LEDs colorées (verte, orange et rouge) pour indiquer divers seuils de pollutions. Par exemple :

  • verte < 800 ppm, pas de pollution l’air du local est “sain”.
  • orange entre 800 et 1200 ppm, la concentration de CO2 commence à se faire sentir (odeurs), baisse de la concentration, des performances et du confort des occupants.
  • rouge > 1200 ppm, il est temps d’aérer le local !

Dans ce cas-ci, la sonde CO2 doit être disposée à hauteur d’yeux.

Il faut aussi s’assurer que les ouvertures d’air du capteur ne sont pas obstruées.

Ces sondes doivent finalement être alimentées en permanence. Une coupure de l’alimentation provoque une longue durée d’indisponibilité de l’information fournie, cette durée de remise en régime est de plusieurs heures. Le raccordement de l’alimentation doit donc être réalisé en vue de minimiser les risques d’interruption.

Coût

Le prix d’une sonde de CO2 adaptée à la régulation de la ventilation est couramment supérieur à 650…750 €.
Ces sondes sont distribuées par des fournisseurs :

  • de matériel de régulation,
  • de matériel de ventilation et de traitement d’air,
  • d’appareils de mesure.

Maintenance

Les sondes de CO2 doivent être étalonnées régulièrement. Une périodicité de 12 mois est généralement conseillée.

À défaut, les sondes risquent d’être soumises à des dérives à long terme qui anéantiront les économies recherchées par la régulation de la ventilation “à la demande”.
L’étalonnage est effectué sur place, par comparaison avec un mélange de CO2 à concentration connue, de l’ordre de 1 000 à 1 500 ppm.

L’étalonnage demande quelques précautions :

  • Il faut se tenir éloigné de la sonde de façon à ne pas fausser la mesure par ses propres émanations.
  • Le gaz étalon doit être présenté à la sonde avec une pression proche de la pression atmosphérique car la mesure peut varier en fonction de ce paramètre.
  • Il faut prendre le temps nécessaire pour cette opération puisque le temps de réponse de certaines des sondes de CO2 peut atteindre 10 minutes. Elle doit être menée plusieurs heures après la mise sous tension, comme indiqué précédemment.

Découvrez cet exemple d’utilisation de sonde CO2 dans une salle de conférence.