物理思想

如何通风碎片

通风封闭的地方有效地限制了Covid-19的传播。但如何知道何时何时长度通风?未能测量空气中的微生物量,可以依靠二氧化碳的浓度来估计我们呼吸的空气质量。

Benoîtsemin,Edouard Kierlik和Jean-Michel Courty 对于Science N°518

更新’空气在封闭的地方 : ce thè在d中重新铺设é蝙蝠公共伙伴é新冠肺炎。实际上,涉及的病毒é特别地通过方式传播érienne, d’où目前的建议充分通风了封闭的地方来抵抗其传播。但是,超越à de la crise épidé良好的通风对健康很重要é et le bien-être en général. Comment s’assurer qu’她是令人满意的 ?通过测量二氧化碳的速率,CO2,在L.’空气。这种二氧化碳是通过我们的呼吸产生的,因此其速度允许’estimer la qualité de l’aération.

Éviter de dé通过1000 ppm.2

在L.’air extéCO的平均浓度2 est d’environ 0,04 %, c’est-à-dire que 1 molécule sur 2 500 est une molécule de CO2。为了éviter d’avoir à处理号码 éCimaux,我们使用更多ôt la « partie par million », ou ppm en abrégé :所以我们有一个集中的’environ 400 PPM,在城市,到期几十名PPM的变化à la pollution ou à la situation météorologique.

当我们à l’extérieur, l’我们过期的空气迅速稀释’immensité de l’air ambiant ;我们的呼吸n’a donc aucune consé关于CO的浓度2。像N.’在封闭空间中并非如此。在L.’air expiré,co的浓度2 atteint environ 40 000 ppm (soit 4 %)。据估计,何时’正常呼吸,成人拒绝18 litres de CO2 通过 heure à pression atmosphérique. Dans un espace clos,co的浓度2 因此逐渐增加。

修复IDées, considérons une pièce où每个人都有10个 mètres cubes d’空气。这对应于例如à 5 人们在20岁的客厅 mètres carrés et 2,5 mè很高。如果是IP.èce est étanche et non ventilée,CO的浓度2 萦绕é随着时间的推移。 1小时后18岁 litres de CO2 s’ajouteront aux 10 mètres cubes (soit 10 000 litres) d’air par personne :浓度将增加ée de 1 800 ppm et atteindra 2 200 ppm si l’air de la piè它最初有même composition que l’air extérieur.

金子études ont montré qu’au-delà d’une teneur en CO2 de 2 000 ppm, nos capacité认知开始开始à s’altérer, et cela d’autant plus qu’他们是水平élevé (prise de décision, réflexion…). C’是为什么最大值建议ées为co的浓度2 en intérieur se situent d’habitude entre 1 000 et 1 500 ppm ; elles s’特别适用于bâtiments ré学者和办公室。

怎么不épasser ces seuils ?例如通过吸引人à une ventilation mé坎克。欧洲标准é在非本地场所的通风en结束éSidentiels(EN 13779)PRéconise un débit de 29 mè每小时非常多立方体和每个人都这样质量é de l’air soit « modérée ». D’où sort ce chiffre ?

APRUM.ès瞬态où它变化,CO内容2 呼吸产生的二氧化碳时稳定évacué à通风的每一刻。但这个数量é évacuée,假设那个’空气充分是黄铜é pour être homogène, n’除了D的产品之外é通过CO的浓度咬合通风2。所以我们发现在régime stationnaire,CO的浓度2 是égale à气氛浓度的总和érique (400 ppm)和D的比例ébit produit sur le débit évacué. Ainsi, 18 litres de CO2 通过 heure sur 29 mètres cubes d’每小时的空气额外ément de 620 ppm de CO2D.’où总浓度为1 020 ppm.

这个数字是可以接受的,但它是恩ôle déjàMaxima推荐és。还要注意这个é苏丹,因此的尺寸’通风,不要é没有挂起IP的体积è这,但只有其占用者的数量。尊重常态nécessite donc d’estimer l’房地的最大入住。

Aé每半小时几分钟

L.’缺乏通风écanique, il reste l’aé自然对比。回来à l’exemple d’une personne dans 10 mètres cubes d’air, on atteint 1 300 ppm de CO2 在......的最后’une demi-heure ;我们必须打开大芬ê非常完全续签ètement l’air de la pièce. Plusieurs mé蓬勃作用可以为此有贡献 :风,当然还有差异érence de température entre l’intérieur et l’exté笑。它产生了差异érences de densité de l’空气和对流运动上升和后代à通过开口。

但是,它更难’estimer les dé相应的位。在é勇敢的上升力量’exerce sur l’热空气和摩擦aérodynamique avec l’环境空气,我们计算速度’ordre de 0,5 mè每秒秒为écarts de température de 10 °C.假设这一半é从芬的表面êtres, disons 4 mètres carréS为20岁的客厅 mètres carrés,允许从中回来’air de l’extérieur tandis que l’autre moitié sert à évacuer l’air vicié,我们会完全重申50 mètres cubes d’air du salon en 50 secondes grâce à un débit phénoménal de 3 600 mè每小时非常立方体。

这估计了ébit est un peu trop élevée,这个时间太短,但这些数字化赞è每个人都可以érifier, à知道自然对流到达à renouveler l’air d’une piè这是几分钟的。这很难ée est d’其他地方BR.ève pour éviter, l’冬天,凉爽的家具和墙壁 ;热舒适N.’est que momentanément perturbé !!但这一切都假定是可能的 :没有风,没有大écart de température, il faut se résigner, à la mi-saison, à laisser les fenê非常开放永久érer.

进化二氧化碳浓度

在一个关闭的地方,CO中的浓度2的’air augmente vite lorsque des personnes sont présentes, chaque adulte rejetant, par sa respiration, environ 18 litres par heure de ce gaz à pression atmosphérique. Mais l’ouverture des fenêtres permet de revenir très rapidement à une concentration normale. C’est ce qu’illustre ce graphique, issu des mesures par l’un des auteurs (Jean-Michel Courty) de la teneur en CO2 在他的办公室,在他的过道和开口和窗户的开口和封闭。

©J.-M. Courty / Science

CO测量2

如何’确保更新的’air est suffisant ? Dans l’industrie du bâtiment, un contrô标准是à衡量CO率2的’air intérieur. S’有设备à专业用途,我们找到é现在在贸易étecteurs peu coûteux que l’我们可以带着Arduino卡开车。这些设备,符合条件és de NDIR (pour 非运动红外光谱, « 非分散红外光谱 »), mesurent l’吸收Lumiè摩尔红外线écules de l’air.

㈡ensité absorption infrarouges gaz

二氧化碳ésente un pic d’辐射吸收à 4,3 micromètres de longueur d’onde, dans l’infrarouge. Ce pic d’吸收很好éparé其中的其他天然气公关ésents dans l’atmosphè因此,提供了一种方便的方式étecter le CO2 并测量他的浓度。

©D. Popa和F. Udrea,传感器,Vol。 19(9),2076年,2019年

 

实际上,二氧化碳吸收红外线’une longueur d’onde de 4,3 micromè非常,激发其碳氧合链的振动模式è出生。这个值是éloignée光谱带’吸收其他摩尔écules de l’空气,如dioxygène (O2),一氧化碳(CO)和L’eau : la mesure de l’吸收是très sélective. À 400 ppm de CO2,L.’intensité d’辐射到4. micromètres de longueur d’5厘次后波下降2%è非常。看起来很少,但必须是’en contenter si l’我们想要一个小型测量装置。

C’是为什么好的éNDIR驱动程序执行不同的措施é渲染。他们有一个来源émettant dans l’红外线和两个传感器,L’对长度敏感’onde non absorbées par le CO2 et qui sert de référence, l’其他敏感围绕的长度’onde de 4,3 micromètres, absorbée par le CO2。 L.’intensité reç因此,第二传感器随着CO的浓度而变化2, 相对的à celle reç欧盟第一,和差异érence permet de dé完成CO浓度2。因此,用这样的设备’我们发现了几十个’euros, chacun peut vérifier si l’air qu’他呼吸是续约的足够é.

CO2 NDIR红外探测器

CO NDIR探测器2 具有两个传感器,一个,a,在吸收峰的波长下操作,另一个,b,在其他波长下操作,不被吸收。因此,传感器信号已经取决于CO中的浓度2的’air traversé par le faisceau infrarouge, tandis que le capteur B produit un signal indépendant de cette concentration. Grâce à cette détection différentielle, les appareils NDIR mesurent la concentration de CO2。与其他类型的CO探测器不同2它们不需要定期重新校准,并保持运营数年。

©Bruno Vacaro.

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