Fabriquer un outil de mesure du taux de CO2

Aider à la bonne aération des locaux confinés

Lutter contre la propagation de la COVID19

Un #ProjetCO2 pour les "makers"

Téléchargez notre flyer Aérer et mesurer le taux de CO2 (v2)

Téléchargez notre simulateur de CO2 (v5)

Crédits photo

Présentation du projet

Favoriser l'aération des locaux confinés

Aujourd'hui (Octobre 2020), l'aération des lieux confinés devient un enjeu sanitaire majeur pour lutter contre la propagation de la COVID19; cela concerne notamment les enseignants pour la gestion de leurs salles de classe. Dorénavant, l'aération d'un local confiné devient donc l'un des gestes barrières à recommander.

Pour aider à aérer ces lieux quand cela est nécessaire, il est proposé d'étudier un dispositif d'alerte simple et peu cher, fabricable dans un lieu du type "fab-lab".

Ci-dessous, le point de vue du Dr Yvon le Flohic (@DrGomi) sur cette action :

«Comme en mars nous sommes confrontés à une expansion de l 'épidémie et cherchons des solutions à notre portée. En mars, nous avons manqué de protections, et c'est l interaction avec les makers et fablab qui a permis de produire des centaines de milliers de visières et de protéger soignants et patients. La réactivité et la puissance de cette réaction de terrain a été impressionnante.

Cette fois nous souhaitons que chacun puisse se sentir concerné et engagé dans un des phénomènes qui concourrent fortement à la dynamique épidémique ; nous savons en effet qu environ 10% des malades de la covid sont responsables de 80% environ des contaminations. Celles ci se produisent en large majorité en lieux clos, lorsque l'aération est insuffisante. Le masque est une mesure importante, associée aux autres mesures barrières, mais l'aération joue également un rôle fondamental.

Les événements de lieux clos sont liés pour partie aux aérosols, dont la dangerosité et la virulence est fonction de la densité virale , elle même corrélée à l 'aération. En rendant visible la qualité de l 'air, il est possible d'engager des actions de terrain et une vigilance sur le sujet, sans attendre un plan d'équipement en matériels de recyclage , qui ne semble pas prévu dans l immédiat.

Nous ne pouvons avancer sans engagement communautaire et gestion des risques par les communautés et les individus ; rendre visible une mauvaise qualité d air et objectiver le risque aérosol afin que chacun puisse agir est l'objectif de ce projet.»

Mesurer le taux de CO2 d'un local confiné

La mesure du taux de CO2 d'un local est un très bon indicateur de son état de "confinement". @AlGensollen a fait des relevés de taux dans une salle de classe pendant un cours. Vous trouverez le résultat de ses relevés ci-dessous. Les valeurs sont à comparer avec la valeur seuil de 1500 PPM recommandée par l'ADEME (voir plus bas).

Objectif : doter les locaux confinés d'un appareil de mesure du taux de CO2

Pour mesurer un taux de CO2, on peut bien entendu acheter l'un des nombreux produits déjà disponibles dans le commerce (voir la rubrique liens). Les premiers prix démarrent à 30€ mais attention, la robustesse et la fiabilité de ces premiers prix peuvent être questionnées.

Le projet de fabrication EOLE est une alternative à l'achat d'un produit commercial et vise à - liste non exhaustive - :

  • Permetre à tout fab-lab de pouvoir créer son propre modèle fiable, robuste et à un coût aussi réduit que possible,
  • Proposer une base sur laquelle tout "maker" ou "hacker" pourra proposer ses propres enrichissements,
  • Proposer aux élèves une activité de sensibilisation à la problématique de confinement par la découverte voire la réalisation d'un système technologique.



Quels sont les taux de CO2 d'alerte ?

En l'état actuel de nos connaissances, nous proposons de détecter 4 seuils principaux :

Taux < 700 PPM : qualité satisfaisante en période d'épidémie

Un site allemand propose un seuil de 700 PPM comme limite à ne pas dépasser dans un contexte d'épidémie. Cette valeur n'est pas clairemnt "sourcée" et doit être validée.

Taux < 1000 PPM : qualité satisfaisante

Niveau proposé par l'ADEME

1000 PPM < Taux < 1500 PPM : qualité médiocre, aération recommandée

Niveau proposé par l'ADEME

Taux > 1500 PPM : mauvaise qualité, aération nécessaire

Niveau proposé par l'ADEME

Que faut-il afficher ?

Plutôt que d'affcher un taux (qui demandera une interprétation), il est proposé que le système affiche 3 niveaux sous forme d'un code couleur :

  • Rouge : la qualité de l'air est mauvaise ( > 1500 PPM)
  • Orange : la qualité de l'air est médiocre ( < 1500 PPM)
  • Vert : tout va bien, la qualité de l'air est satisfaisante (< 700 ou < 1000, à préciser)

Quel capteur ?

Attention ! Cette section est en cours de consolidation et peut contenir des informations inexactes ou erronnées. Toute expertise dans le domaine des capteurs CO2 nous permettant de l'améliorer ou de la compléter sera la bienvenue

Les caractéristiques d'un capteur sont :

  • Précision : différence entre la mesure et la valeur vraie du taux de CO2,
  • Plage de mesure : taux mini et maxi mesurables - pour notre application, entre 400 PPM et 2000 PPM suffisent,
  • Selectivité : capacité à identifier spécifiquement le CO2 sans être perturbé par d'autres composés présents dans l'air,
  • Facile à mettre en oeuvre, pour permettre une intégration aisée dans un circuit électronique,
  • Prix : le capteur devra être peu cher,
  • Disponibilité : il devra être disponible rapidement en France,
  • Temps de réponse : peu impactant pour notre application.

Pour une première approche des capteurs CO2, vous pouvez consulter cette page https://learn.kaiterra.com/en/air-academy/carbon-dioxide-sensors

Capteurs électrochimiques

Ils sont composés d'une anode et d'une cathode permettant une réaction électrochimique impliquant le CO2. Le capteur peut être plus ou moins discrimant, ce qui impacte son prix de vente.

Capteurs MOX

Ce sont des capteurs qui ne détectent pas directement le CO2 dans l'air mais propose un taux équivalent dit "eCO2". Ils sont peu chers, faciles à mettre en oeuvre mais sensibles à la présence d'autres composés dans l'air qui peuvent fausser la mesure équivalente de CO2.

Capteurs NDIR (Non Dispersive Infra Red)

Ces capteurs sont plus chers mais sont aussi plus performants.

Une sélection de capteurs


En test par ... Modèle Type Marque Prix unitaire Distributeurs Remarques
@lafabrique
@guido_burger
SCD30 NDIR SENSIRION 43 € RS
mouser.fr
Digikey.com
Un capteur de qualité, utilisé par de nombreux systèmes; attention toutefois à la calibration
Relativement cher et tendance à ruptures de stock
@CCQA_Rennes
@AlGensollen
@lafabrique
MH-Z19B NDIR WINSEN 14 € ALIEXPRESS Un capteur avec un très bon rapport qualité-prix; une alternative possible au SCD30
Commandable uniquement depuis ALIEXPRESS, donc avec des délais de livraison
@AlGensollen
@lafabrique
S8 NDIR SENSEAIR 26 € ALIEXPRESS En cours d'évaluation.
GROVE NDIR SEED 60 $ SEED basé sur la technologie SCD30
MQ135 Electroch. - 5 € LETMEKNOW peu discriminant, peu cher
MG811 Electroch. - 30 € AMAZON
@lafabrique MICS-VZ-89TE MOX AMPHENOL 10 à 18 € FARNELL
@lafabrique SGP30 MOX ADAFRUIT 20 $ RS | ADAFRUIT
CCS811 MOX 20 € AMAZON

Comment tester ? Comment calibrer ?

Attention ! Cette section est en cours de consolidation et peut contenir des informations inexactes ou erronnées. Toute expertise dans le domaine des capteurs CO2 nous permettant de l'améliorer ou de la compléter sera la bienvenue.

Après avoir réalisé votre propre appareil de mesure du taux de CO2, comment vérifier qu'il fonctionne comme souhaité ? Il vous faudra réaliser quelques tests et vérifications. Voici quelques pistes :

Vérification du taux à l'extérieur

A l'extérieur, on peut s'attendre à obtenir un taux de CO2 de 400 PPM qui est une valeur moyenne constatée. En plaçant votre appareil de mesure à l'extérieur, vous devriez donc obtenir cette valeur.

Appareils de calibration

Il existe également des appareils permettant de calibrer un capteur de CO2, comme celui présenté sur cette page.

CO2 Sensor Calibration: What You Need to Know

Cette page (en anglais) fait un tour d'horizon des différents modes de calibration d'un capteur de C02.

Quel design ?

Mise à jour le 22-10-2020

Ci-dessous, nous vous proposons quelques ressources en relation avec le projet CO2. Ce sont des études exploratoires qu'il convient donc d'utiliser avec prudence. Les capteurs utilisés peuvent notamment parfois renvoyer des valeurs de mesure inexactes; à nouveau donc, nous vous recommandons d'être particulièrement prudent voire circonspect dans l'exploitation des résultats.

 

Définir le besoin

Spécifications du produit

Prototype "Mon canari"

Format CAO STEP
Format PDF 3D
Nomenclature au format XLSX

Un accompagnement méthodologique et des outils vous seront proposés pour mettre en œuvre des méthodes de créativité, mener une recherche de solutions, établir vos schémas de principe, concevoir et modéliser vos systèmes. Nous mettrons à votre dispositions nos moyens de Conception Assistée par Ordinateur, de simulation et de numérisation 3D.

Quelques liens



l'aération des locaux en France

  • Information sur l'aération du site "du côté de la science"
  • Document de l'ANSES (selon norme NF EN 13779)
  • Document de l'ADEME
  • Coronavirus, ventilation, CO2, une présentation de PMMH, CNRS, ESPCI, Sorbonne Université, Université de Paris.
  • Projet "Maker" : pilotage d'une VMC par le taux de CO2

    l'aération des locaux en Allemagne et projets "Makers"

  • Un article du Guardian en anglais sur le "Luften", l'aération des locaux en Allemagne
  • Un projet "maker" allemand déjà lancé de réalisation d'un outil de mesure (en allemand)
  • Build your own Covid Stop Lights or Better Lüften like a German (en anglais)
  • Un autre projet allemand déjà lancé (sur github)
  • Important travail de recensement de capteurs CO2 (en allemand)

    Des outils de mesure commercialisés

  • Class'Air (~300 €): produit, d'une société française, étalonné et dédié à la mesure et pour la sensibilisation à l'aération des locaux. Un prix de vente supérieur à 300 € mais, au final, un rapport qualité/prix très satisfaisant et la certitude d'avoir des mesures fiables.
  • NETATMO (~100 €) : produit "grand public" permettant, entre autres, la mesure du CO2. Aucune lecture directe sur le produit mais sur une application utilisant le WIFI. Bien adapté pour un usage domestique mais peu adapté à un usage en classe par exemple (lecture du taux sur un smartphone plutôt qu'une lecture directe).

    Des Solutions de "makers"

  • La solution proposé par le présent site : utilisant un SCD30 qui est un capteur d'excellente qualité.
  • Octopuss : un kit pour "maker" dôté d'un capteur SCD30 d'excellente qualité, le tout pour 72 €
  • CO2 traffic light : un circuit imprimé tout en un avec un capteur SCD30 d'excellente qualité et 3 leds pour alerter en fonction du seuil atteint, le tout pour 63 €
  • Pour nous contacter

    Pour toute question, suggestion ou proposition d'aide, merci de contacter Pascal Morenton à l'adresse dédiée :

    eole.co2@gmail.com



    Ils contribuent au projet :  @laFabrique  @akira_doe  @AlGensollen  @DrGomi  @HananeMeliani  @PascalMorenton  ainsi que d'autres (industriels, médecins, ...).