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Sendi, Aymen. Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur

Sendi, Aymen (2020). Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur.

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Résumé en francais

La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. Ces prototypes comportent une cellule multi-capteurs (avec 4 cellules indépendantes), une électronique de proximité permettant le pilotage et la récupération des données issues de ces cellules, un module de communication de type IOT (internet of things) basé sur le protocole (LoRA permettant d'envoyer sur le " Cloud NeoCampus ", à distance et sans fil, un signal d'état de la qualité de l'air intérieur. Ce multi-capteur repose sur des capteurs semi-conducteurs à base d'oxydes métalliques nanostructurés synthétisés au LCC (laboratoire de chimie de coordination). Nous avons travaillé sur de nouvelles approches pour la mise en œuvre de ces oxydes métalliques pour une meilleure performance des couches sensibles (stabilité, sensibilité, sélectivité). Citons par exemple l'association complémentaire de MOS de type-N et de type-P, et par une approche multicouche. En se basant sur la caractérisation de la réponse sous gaz en banc de test de ces matériaux, nous avons développé de nouveaux protocoles de mesures optimisés dans le but d'obtenir une bonne fiabilité de mesure de traces de polluants (sub ppm) présents dans l'air intérieur.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Ménini, Philippe
Fau, Pierre
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres :Nez électronique - Qualité de l'air intérieur - Multi-capteur de gaz - Oxyde métallique à semiconducteurs - Sensibilité - Sélectivité
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :15 Apr 2021 15:54