Technologies des capteurs de gaz de dioxyde de carbone pour les systèmes de ventilation à la demande

Technologies des capteurs de gaz de dioxyde de carbone pour les systèmes de ventilation à la demande

Les systèmes de ventilation à la demande (DCV) jouent un rôle essentiel dans le maintien de la qualité de l'air intérieur et l'amélioration de l'efficacité énergétique. En général, les systèmes DCV adoptent des capteurs de CO2 pour surveiller en permanence et avec précision les niveaux de concentration de CO2 à l'intérieur en temps réel. Lorsque la concentration intérieure de CO2 dépasse le seuil fixé, les systèmes DCV augmentent automatiquement le volume de ventilation afin d'apporter de l'air frais dans la pièce et de réduire la concentration de CO2. Lorsque la concentration intérieure de CO2 se situe dans la plage normale, les systèmes DCV peuvent arrêter ou réduire le fonctionnement du ventilateur, ce qui permet d'économiser de l'énergie. En transférant efficacement des données précises sur la concentration intérieure de CO2, les capteurs de CO2 des systèmes DCV peuvent réaliser un contrôle intelligent de la ventilation afin de maintenir la qualité de l'air intérieur et d'améliorer l'efficacité énergétique de manière optimale. Il est donc important d'adopter des capteurs de CO2 très précis et à réponse rapide pour un contrôle précis et en temps voulu de la ventilation de l'air intérieur.

Actuellement, les technologies largement connues pour mesurer la concentration de CO2 sont la technologie NDIR (infrarouge non dispersif) et la technologie PAS (spectroscopie photoacoustique).

Comment fonctionnent les capteurs de CO2 NDIR (infrarouge non dispersif) ?

Les capteurs de CO2 NDIR fonctionnent selon le principe de l'absorption des infrarouges par le CO2 sur la base de la loi de Lambert-Beer : plus la concentration de CO2 est élevée, plus l'énergie infrarouge est absorbée. La source infrarouge émet directement la lumière infrarouge qui traverse la chambre à gaz et le filtre optique avant d'atteindre le détecteur. Le filtre ne laisse passer que la longueur d'onde de 4,26μm, correspondant au pic d'absorption du gaz CO2. Le détecteur mesure l'intensité de la lumière infrarouge et la convertit en un signal électrique. À mesure que la concentration de CO2 dans la chambre à gaz augmente, une intensité infrarouge moindre atteint le détecteur, ce qui se traduit par un signal électrique plus faible. La concentration de CO2 peut être calculée sur la base du signal électrique.

Comment fonctionnent les capteurs de CO2 PAS (spectroscopie photoacoustique) ?

Dans les capteurs de CO2 PAS, une source de lumière infrarouge fonctionne périodiquement et émet de la lumière. Le filtre optique ne laisse passer que la lumière de longueur d'onde 4,26μm et atteint la chambre contenant le gaz CO2. Les molécules de CO2 absorbent périodiquement la lumière infrarouge, ce qui provoque des vibrations moléculaires supplémentaires, entraînant une onde de pression à l'intérieur de la chambre. Plus la concentration en CO2 est élevée, plus la lumière est absorbée et plus l'amplitude de cette onde acoustique augmente. Un microphone situé à l'intérieur de la chambre à gaz mesure l'onde acoustique et la transforme en un signal électrique, à partir duquel la concentration de CO2 peut être calculée.

Pour comparer les deux technologies, les capteurs de CO2 PAS ont l'avantage de pouvoir optimiser la conception de la taille du produit pour qu'il soit très petit, tandis que les capteurs de CO2 NDIR nécessitent une conception spécifique du chemin optique pour l'absorption du gaz, ce qui limite intrinsèquement leur capacité à atteindre une taille compacte aussi petite que les capteurs de CO2 PAS.

Toutefois, dans les systèmes de ventilation à la demande (DCV), la taille du capteur de CO2 n'est pas un aspect important à prendre en considération. La réalisation d'une efficacité énergétique élevée dans l'application DCV est beaucoup plus essentielle. Dans ce contexte, la réalisation d'une caractéristique de haute précision des capteurs de CO2 devient très critique. En effet, la technologie PAS nécessite un microphone à l'intérieur de la chambre à gaz, ce qui rend les capteurs de CO2 PAS plus sensibles aux vibrations et aux changements de température ambiante, compromettant potentiellement la précision des mesures de CO2. En revanche, le capteur de CO2 basé sur la technologie NDIR est un choix plus adaptable qui permet de mesurer avec une grande précision le niveau de concentration de CO2 à l'intérieur des bâtiments. Basés sur le principe de la technologie infrarouge non dispersif, les capteurs de CO2 NDIR peuvent atteindre un niveau de précision remarquable de 30ppm+/-3%, sur une large plage de température, ce qui rend les capteurs de CO2 NDIR plus adaptés à l'application des systèmes DCV.

Cubic, en tant que fabricant leader de capteurs et d'analyseurs de gaz, a consacré 20 ans au développement de la technologie optique NDIR et offre des solutions complètes et compétitives de détection de CO2 pour diverses applications.

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