Mesures fondamentales IAQ/HVAC avec le testeur de qualité de l'air Fluke 975 AirMeter™

04-24-2012 | HVAC

Le 975 rassemble dix paramètres de qualité d'air intérieur(IAQ) fondamentaux : température, humidité, température du point de rosée, température du thermomètre mouillé, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, vitesse de l'air, volume de l'air et pourcentage d'air extérieur (calculé à partir d'une température ou du CO2). Cette note d'application détaille ces paramètres et les fonctions qui y sont associées sur le 975. Pour plus d'informations, reportez-vous aux autres notes d'application dans la bibliothèque HVAC/IAQ Fluke.

Température et humidité

Fondamentaux

La température et l'humidité sont les éléments essentiels de la qualité de l'air intérieur (IAQ). Nous nous appuyons sur les équipements HVAC pour maintenir des niveaux de température, d'humidité et de ventilation acceptables pour la santé et le confort des occupants et, plus que jamais, pour aider à réguler l'état des bâtiments.

La relation entre les équipements HVAC, les exigences liées aux espaces occupés, les matériaux de construction, les conditions météorologiques et les différences de pression constitue un processus dynamique en évolution constante. Les équipements HVAC doivent maintenir une température située entre 20 et 21 °C avec une humidité relative de 30 % en hiver, et une température située entre 23 et 24 °C avec une humidité relative située entre 40 et 60 % en été.

La manière d'y parvenir dépend de plusieurs facteurs, notamment de l'emplacement géographique, du choix d'équipement HVAC et de ses critères de fonctionnement ainsi que de la conception du bâtiment. Dans les climats secs, les principales préoccupations sont le contrôle de la température et la ventilation ; tandis que les climats humides luttent contre les problèmes d'humidité.

Sous tous les climats, les conditions intérieures doivent être maintenues pour empêcher ou prévenir la prolifération ou la colonisation des acariens, bactéries, virus, champignons, spores de moisissure et autres bioaérosols. Une humidité relative de 40 à 45 % est de plus en plus reconnue comme condition intérieure idéale pour le confort humain, l'intégrité des matériaux et pour empêcher la prolifération microbienne.

Comment le testeur 975 effectue-t-il les mesures

Une fois que l'outil de diagnostic Fluke 975 AirMeter® a terminé son test de démarrage, l'écran principal affiche simultanément la température au thermomètre sec (°F ou °C), l'humidité relative (% HR), la concentration de CO (ppm, parties par million), et la concentration de CO2 (ppm). Les touches programmables* basculent entre humidité relative (% HR), température au thermomètre mouillé (WBT) et température du point de rosée (DPT). Lorsque le bouton « MIN MAX » est enfoncé, l'instrument enregistre les valeurs minimums, maximums et moyennes parmi les valeurs disponibles.

*Les « touches programmables » sont les boutons dont la fonction varie selon les changements sur l'écran d'affichage

Monoxyde de carbone

Fondamentaux

Le monoxyde de carbone (CO) provient de l'oxydation incomplète du carbone lors de sa combustion. Il est indésirable, quelle que soit sa concentration dans un espace occupé. Le monoxyde de carbone est incolore, insipide et inodore. Plus l'exposition est longue et la concentration élevée, plus le CO s'infiltre dans le sang, prenant au fur et à mesure la place de l'oxygène. À faibles niveaux d'exposition, le CO provoque des symptômes pseudo-grippaux, comme des maux de tête, des vertiges, des sensations de désorientation, des nausées et un épuisement. À plus hauts niveaux d'exposition, le CO est mortel. Si une personne en bonne santé est exposée pendant une heure à une concentration de CO de 200 ppm, les effets seraient à peine perceptibles, ils entraîneraient des maladies au bout de 3 heures, et la mort au bout de 6 heures.

Les Normes nationales américaines de qualité de l'air ambiant concernant les niveaux de monoxyde de carbone dans l'air intérieur sont de 9 ppm sur 8 heures, et de 35 ppm sur 1 heure. La norme de ventilation ANSI/ASHRAE 62.1-2004 adopte ces valeurs pour l'air intérieur. Ces valeurs sont considérées comme des niveaux d'exposition acceptables pour les personnes atteintes de maladies respiratoires ou cardiaques. L'OSHA limite l'exposition des personnes en bonne santé sur le lieu de travail à 50 ppm de CO sur une période de 8 heures. Les niveaux de CO dans un entrepôt mal ventilé où des chariots élévateurs à GPL sont utilisés peuvent facilement dépasser 50 ppm.

Le NFGC (National Fuel Gas Code) limite le CO des fours, chaudières et chauffe-eau à 400 ppm dans un échantillon sans air, c'est-à-dire une valeur réelle de CO dans l'évacuation située entre 250 et 300 ppm. Cependant, si un appareil de chauffage moderne atteignait de tels niveaux ce serait alarmant. Les niveaux de CO dans l'évacuation d'un chauffage central ou d'un chauffe-eau ne devraient pas être supérieurs à 50 ppm. Les niveaux de CO dans une cuisine équipée d'un four à gaz peuvent être de 35 ppm. Les chauffages d'appoint non ventilés constituent une menace lorsque la ventilation n'est pas suffisante. La combustion complète consomme l'oxygène des espaces occupés, ce qui crée des produits ventilés constitués de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. Au fil du processus dans les espaces mal ventilés, l'atmosphère s'appauvrit en oxygène tandis que le dioxyde de carbone s'accumule. Le brûleur est alors privé d'oxygène, ce qui entraîne une combustion incomplète et une production élevée de CO.

Parmi les sources possibles de monoxyde de carbone se trouve la combustion incomplète de n'importe quel composé organique, notamment le bois, le charbon, le charbon de bois, le fioul, le gaz naturel ou GPL, l'essence ou le diesel, le kérosène, les cigarettes, etc.

Comment le testeur 975 effectue-t-il les mesures

Le testeur 975 AirMeter® propose plusieurs méthodes pour la détection des sources de CO. L'instrument peut être réglé sur « MIN MAX », ce qui permet à l'utilisateur de basculer entre différentes valeurs de CO : actuelle, maximum, minimum et moyenne. L'utilisateur peut se déplacer dans divers endroits pour déterminer l'endroit aux niveaux les plus élevés de CO. Si les valeurs de CO sont plus élevées à proximité d'un diffuseur d'air, cela signifie que le système de soufflage HVAC diffuse le CO en provenance d'un autre lieu, comme la centrale de chauffage. Dans un tel cas, il conviendrait de baisser le thermostat et d'activer le système de soufflage. Si le niveau de CO provenant du diffuseur ne diminue pas, c'est que le CO provient d'une autre source. Vérifiez les zones où la combustion a lieu pour identifier un équipement défectueux, ainsi que les espaces occupés adjacents aux garages ou entrepôts. Il est possible que ces systèmes d'évacuation n'assurent pas une pression différentielle plus basse dans ces espaces.

Lorsqu'il est nécessaire d'enregistrer ou de suivre les tendances des données, le testeur 975 AirMeter™ peut enregistrer jusqu'à quatre échantillonnages par minute sur une période de quatre jours. La séance d'enregistrement peut être téléchargée vers un ordinateur pour analyse, et un graphique représentant les pics peut être créé grâce au logiciel FlukeView® Forms.

Dioxyde de carbone

Fondamentaux

Le dioxyde de carbone est un produit naturel de la respiration et de la combustion complète des composés organiques. Il est beaucoup utilisé, notamment pour la fabrication de boissons gazeuses. À des niveaux élevés, le dioxyde de carbone est un asphyxiant et 50 000 ppm de CO2 est considéré comme un danger immédiat. Les niveaux normaux de dioxyde de carbone ambiant extérieur dans l'atmosphère sont compris entre 300 et 600 ppm, selon l'endroit et l'activité d'arrière-plan (l'heure de pointe en ville). L'OSHA fixe une limite supérieure de 5 000 ppm de CO2 sur une journée de 8 heures, ou de 10 000 ppm de CO2 sur une période d'une heure. Pour les espaces généralement pleinement occupés nécessitant 15 pcm par personne, la norme de ventilation ANSI/ASHRAE 62.1-2004 exige une ventilation suffisante pour pouvoir maintenir 700 ppm de CO2 au-dessus des niveaux de CO2 à l'extérieur. Ce niveau de CO2 est sélectionné pour pouvoir contrôler les niveaux d'odeurs et de contaminants, il est beaucoup plus bas que les niveaux de CO2 qui commenceraient à affecter l'activité humaine.

Comment le 975 effectue-t-il les mesures

Le Fluke 975 mesure le CO2 automatiquement et l'utilise pour calculer le pourcentage d'air extérieur. Sélectionnez « % OUTSIDE AIR » et vous serez invité à définir les calculs de « CO2 » ou de « Temp ». Saisissez ensuite la valeur d'air de retour, la valeur d'air mélangé et la valeur d'air extérieur. Plus le différentiel entre la température ou le CO2 intérieur et extérieur est élevé, plus le résultat sera précis. Si le différentiel entre la température extérieure et intérieure est inférieur à - 7 °C, alors un calcul basé sur le CO2 sera certainement plus précis. Les exigences de ventilation d'ASHRAE pour la plupart des espaces à occupation complète seront d'un différentiel de 700 ppm de CO2 entre l'extérieur et les espaces occupés intérieurs. (Reportez-vous à la norme de ventilation commerciale ASHRAE 62.1, ou la norme de ventilation résidentielle ASHRAE 62.2.)

Fonctions de vitesse de l'air

Fondamentaux

Le contrôle de mouvement de l'air nous permet de le conditionner, nettoyer, chauffer, refroidir, humidifier, déshumidifier, expulser, ventiler, diluer, mélanger, fournir, accélérer, positionner, de maintenir les zones de confort des occupants, de maintenir l'état des bâtiments et plus encore. Il est essentiel que les conduites HVAC contiennent un volume d'air adéquat pour permettre un fonctionnement optimal de l'équipement. Lorsque le volume d'air contenu dans les conduites HVAC n'est pas adéquat, l'air ne peut pas être traité comme prévu, les coûts d'exploitation s'accroissent et la durée de vie de l'équipement est réduite.

Les vitesses en provenance des registres et diffuseurs d'air jouent un rôle important dans le maintien d'une aération adéquate pour climatiser un espace, tout en assurant des niveaux de bruit acceptables et un confort aux occupants. Les vitesses de l'air provenant des registres et diffuseurs d'air doivent créer des flux d'air qui répartissent l'air de manière uniforme et le mélangent à l'air conditionné de la pièce tout en évitant d'occasionner des vitesses inconfortables dans la zone des occupants. La zone des occupants est généralement considérée comme étant située au-dessous de la taille des occupants et à plus de 30 cm des murs. De plus, en règle générale, la vitesse de l'air doit être inférieure à 50 fpm (pied par minute) pour éviter les désagréments.

Le volume d'air provenant des registres et diffuseurs d'aération doit être suffisant pour générer un changement dans la teneur en chaleur de la pièce au moins comparable au gain ou à la perte en chaleur de l'espace. Le volume d'air dans les grilles d'aération doit être suffisant pour contrôler les odeurs, les gaz ou les fumées comme l'exige l'utilisation d'un système d'évacuation d'air. De nombreuses circonstances justifient la mesure de la vitesse ou du volume de l'air, les sondes de vitesse du testeur 975 vous permettent d'effectuer des mesures ciblées rapides de la vitesse et du souffle de l'air ainsi que des mesures précises dans les conduites.

Comment le testeur 975 effectue-t-il les mesures

La sonde de vitesse du Fluke 975 est dotée d'un anémomètre thermique et d'un capteur de température à compensation télescopique pour une mesure effectuée à 84 cm au-delà de la poignée, soit à l'air libre, à l'entrée d'un GRD (grille-registre-bouche), ou encore dans une conduite. Les anémomètres thermiques sont précis sur une grande plage de vitesses et ils sont particulièrement utilisés pour des mesures de basses vitesses.

Puisque la densité de l'air varie selon la température et la pression absolue, le capteur de température dans la pointe de sonde et la pression absolue mesurée lors du démarrage de l'appareil compensent les valeurs par rapport aux conditions réelles.

Lorsque la fonction de vitesse est sélectionnée, l'écran demande à l'utilisateur de sélectionner « Volume Flow Rate » ou « Air Velocity » en appuyant sur une touche programmable. Si « Air Velocity » est sélectionné, l'écran de l'AirMeter affiche une valeur de vitesse dynamique et actuelle en conditions normales (21,1 °C et 76 cm Hg). Une touche programmable permet à l'utilisateur de basculer entre les valeurs « normales » et « réelles », compensées selon la pression et température. La fonction « MIN MAX » enregistrera les valeurs pour permettre à l'utilisateur de basculer entre les vitesses « Réelle », « Maximum », « Minimum », « Moyenne ». Les valeurs de vitesse peuvent être capturées et enregistrées si vous le souhaitez, ou enregistrées à intervalles réguliers en vue d'une analyse de tendance.

Pour calculer le pcm (pied cube par minute) ou m³/min (mètre cube par minute), sélectionnez « Volume Flow Rate » sur l'écran principal de la vitesse. Le volume d'air est calculé à partir de la vitesse de l'air et du diamètre de la conduite (vitesse x diamètre = volume d'air). Pour obtenir des niveaux de précision satisfaisants, le calcul du volume nécessite de faire une moyenne des valeurs multiples mesurées en des points réguliers sur un quadrillage à travers le diamètre de la conduite ou du GRD. Cela s'appelle un plan transversal, que les valeurs soient mesurées dans une conduite ou à la sortie d'un GRD. L'instrument permet de calculer le volume d'air à partir d'une moyenne de jusqu'à 99 valeurs de vitesse.

L'évolution de l'IAQ

Aujourd'hui, les limites des différentes responsabilités liées à la qualité de l'air intérieur sont de moins en moins nettes entre les différentes professions qui s'intéressent à la santé des individus et à l'état des bâtiments. L'environnement intérieur contribue-t-il à la productivité des employés, à l'attention des élèves, à la récupération des patients et à l'état des bâtiments tout en réduisant les possibilités de dommages structurels et de croissance ou de colonisation microbienne ? La recherche et l'éducation sont toutes deux des secteurs en développement, tout comme les spéculations et litiges poussés par des raisons émotionnelles. La surveillance et le maintien d'une qualité de l'air intérieur permettant une occupation confortable, sûre et saine sont essentiels aux environnements intérieurs d'aujourd'hui.