Cartographie de CO2 dans l'air

Contexte :

La qualité de l'air des espaces fermés tels que les bâtiments est affectée par des sources d'émission de composés organiques volatiles (COV) résultant des interactions physico-chimiques entre l'air et les matériaux composant le mobilier, les revêtements synthétiques utilisés dans ces espaces. Il en résulte notamment lorsqu'un bâtiment est neuf ou récemment rénové des perceptions d'odeurs caractéristiques. Elle est par ailleurs affectée par des sources de pollutions locales, intérieures aux espaces, ayant pour origine les activités de ses usagers.

Il est cependant difficile pour un usager de détecter le niveau de polluant auquel il est soumis en se basant uniquement sur le ressenti lié à l'odeur. Il est encore moins évident pour lui de savoir si la dose qu'il inhale lui est préjudiciable ou non. Ce dernier doit donc à défaut d'information s'en remettre à la confiance qu'il accorde au fonctionnement du système de ventilation de l'espace fermé dans lequel il évolue, ou agir de manière plus ou moins raisonnée en ouvrant les fenêtres ou en se ménageant des moments de pause à l'extérieur.

Le défi SAirIn-IT consiste donc à concevoir et mettre en œuvre un système d'information permettant d'informer les usagers d'un bâtiment sur la qualité de l'air qu'ils inhalent afin de les aider à agir sur les sources de pollution ou sur l'usage qu'ils font de la ventilation de ce bâtiment. Il sera basé sur une étude de cas concrète menée sur un bureau du bâtiment nord de l'ENS Paris Saclay. 

Objectifs du défi :

L'objectif pour chaque équipe va être d'une part de concevoir, de réaliser et d'exploiter un système de mesure des deux familles principales de polluants que sont le CO2 et les COV.

Il s'agira d'autre part d'établir des modèles de comportement numériques permettant de prévoir les phénomènes de diffusion de polluants dans un espace de type Bureau.

Pour démarrer, chaque équipe sera dotée d'une base arduino® permettant d'acquérir et de traiter les informations venant des capteurs. Des plans du bureau étudié et des schémas du système de ventilation seront également fournis. 

Chaque équipe devra alors dans la suite de l'année : concevoir et réaliser les capteurs et le système d'information à destination des usagers, concevoir et réaliser une cellule d'essai permettant de caractériser les phénomènes de diffusion de produits utilisés pour réaliser les revêtements de surface, concevoir et réaliser des modèles de comportement à différentes échelles de la diffusion de produits polluants dans le bureau étudié. Pour cela, une étude de l'état de l'art devra être faite.

En fin d'année, le système d'information sera testé et mis en œuvre en conditions réelles. Les modèles de comportement seront également testés sur leur capacité à représenter le réel.    

Livrables intermédiaires :

À mi-chemin, les équipes devront avoir :

• Conçu et réalisé des capteurs de CO2, COV ;
  
• Choisi et commencé à réaliser la communication à distance des informations pertinentes pour les usagers ;
• Réalisé un système d'essai permettant de caractériser les phénomènes de diffusion de polluant (ex. : surface plane peinte) ;
• Développé un début de modélisation du comportement de la concentration en polluant dans le bureau étudié.

Livrables finaux :

• Conçu et réalisé un système de mesure et d'information permettant de réaliser une campagne de mesure en situation réelle ;
• Conçu et réalisé des modèles de comportement permettant de prédire le comportement de la diffusion des polluants dans le bureau à différentes échelles.

Défi :

Il s'agira de réaliser des tests grandeur réelle :

• Mise en œuvre d'une campagne de mesure en grandeur réelle dans un espace fermé ventilé avec la présence d'une source de pollution spécifique ;
• Mise en œuvre des outils de simulation pour vérifier leur capacité à reproduire la campagne de mesure ;
• Mise en œuvre des outils de simulation pour vérifier leur capacité à répondre à des scénarii d'utilisation. 

Critères d'évaluation

• Fidélité et précision du système de capteur conçu ;
• Niveau de consommation énergétique réduit de la chaine d'information ;
• Capacité du système d'information à informer efficacement les usagers de l'espace ; 
• Fidélité du modèle de comportement de la diffusion d'un polluant dans un espace fermé ventilé.