Capteurs de qualité d'air CO2 et VOC pour le contrôle de ventilation KNX
La concentration en CO2 est le proxy le plus fiable pour la demande de ventilation liée à l'occupation. À 400 ppm à l'extérieur et 1000 ppm indiquant une concentration dégradée, la plage entre ces valeurs correspond directement à la vitesse du ventilateur dans un système CVC contrôlé par KNX. Ce guide couvre les technologies de capteurs, l'intégration KNX, la logique de contrôle de la ventilation, l'automatisation des fenêtres et la question cruciale de savoir quand désactiver l'auto-étalonnage ABC.
CO2 vs VOC — deux mesures différentes
Les capteurs de CO2 et de COV mesurent des grandeurs fondamentalement différentes et sont utilisés à des fins de contrôle de ventilation distinctes. Comprendre la distinction est essentiel avant de choisir un produit ou de concevoir une stratégie de ventilation KNX.
CO2 — dioxyde de carbone
- Technologie de mesure : NDIR (infrarouge non dispersif) — mesure l'absorption de la lumière IR à la longueur d'onde spécifique du CO2
- Ce qu'il détecte : production métabolique humaine (air expiré) — directement proportionnelle au nombre d'occupants et au niveau d'activité
- Précision : ±50 ppm typique, longue durée de vie d'étalonnage (5–10 ans)
- Meilleure utilisation : ventilation à la demande (DCV) pilotée par l'occupation
- Limitation : ne détecte pas les polluants chimiques (peinture, produits d'entretien)
COV — composés organiques volatils
- Technologie de mesure : semiconducteur à oxyde métallique (MOS) — variation de résistance en présence de gaz oxydants/réducteurs
- Ce qu'il détecte : vapeurs de peinture, produits d'entretien, formaldéhyde, odeurs de cuisine, adhésifs — événements de qualité de l'air chimique
- Précision : indice relatif (pas en ppm absolu), sensibilité croisée à l'humidité
- Meilleure utilisation : détection d'événements de qualité de l'air intérieur — déclenchement d'une ventilation par impulsion
- Limitation : ne mesure pas de manière fiable l'occupation — ne peut pas être utilisé pour la DCV
Recommandation : pour le contrôle de la ventilation basé sur l'occupation, utilisez uniquement le CO2. Pour une solution complète de qualité de l'air intérieur — en particulier dans les cuisines, laboratoires ou espaces récemment équipés — utilisez un capteur combiné CO2 + VOC tel que le Elsner CARMA KNX-S, qui fournit les deux mesures sur des adresses de groupe KNX séparées.
Niveaux de référence CO2
Les niveaux de concentration de CO2 suivants sont utilisés comme seuils dans la logique de contrôle de la ventilation KNX. La norme EN 13779 fixe un maximum de 1200 ppm au-dessus de la concentration extérieure pour les immeubles de bureaux (catégorie IDA 2). De nombreux projets visent désormais 800 ppm ou moins comme référence de confort.
| Niveau de CO2 | Qualité de l'air | Action de ventilation | Note réglementaire |
|---|---|---|---|
| 400 ppm | Air extérieur / frais | Aucune action – vitesse minimale du ventilateur | Niveau de base extérieur typique |
| 600 ppm | Excellent intérieur | Ventilation minimale — ventilateur à 10–20 % | Dépasse la catégorie IDA 1 (meilleure) |
| 800 ppm | Bon — activer la ventilation | Activer la ventilation — ventilateur à 30–50 % | Limite IDA 1/2 |
| 1000 ppm | Acceptable — augmenter la ventilation | Augmenter le ventilateur à 60–80 % | Limite IDA 2 (EN 13779 bureaux) |
| 1200 ppm | Mauvais – maximum pour les bureaux | Vitesse maximale du ventilateur 100 % | Limite EN 13779 IDA 3 |
| 1500 ppm | Action requise | Ouvrir les fenêtres + ventilateur max + alarme | Dépasse la plupart des limites des codes du bâtiment de l'UE |
| 2000 ppm+ | Très mauvaise | Évacuer si possible + ventilation maximale | Altère les performances cognitives (études montrent une réduction de 15 à 25 %) |
Comparaison de produits KNX
| Produit | Plage CO2 | Précision CO2 | Alimenté par bus | Capteurs supplémentaires | Sorties DPT HVAC |
|---|---|---|---|---|---|
| MDT SCA-CO2.01 | 0–5000 ppm | ±(50ppm + 3%) | Oui — rail DIN | Température, humidité | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (0–100%), DPT 1.005 (alarme) |
| Elsner CARMA KNX-S | 0–5000 ppm | ±50ppm | Oui — montage en saillie | VOC, température, humidité, lux, présence | DPT 9.001, DPT 5.001, DPT 1.001 (présence), DPT 9.004 (lux) |
| Siemens QPA2060 | 0–2000 ppm | ±(40ppm + 3%) | Oui — rail DIN | Température | DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (demande de ventilation) |
Objets de groupe KNX pour CO2
| Objet de groupe | DPT | Direction | Description |
|---|---|---|---|
| Valeur CO2 en ppm | DPT 9.001 | Envoyer | CO2 mesuré en parties par million (flottant 2 octets). Utilisé pour la visualisation et l'entrée du bloc logique. |
| Alarme CO2 | DPT 1.005 | Envoyer | 1 = seuil de CO2 dépassé (configurable dans ETS, ex. 1200 ppm) ; 0 = en dessous du seuil |
| Pourcentage de CO2 | DPT 5.001 | Envoyer | CO2 mappé sur 0–100 % de la plage configurée – utilisé comme consigne analogique pour le contrôleur du ventilo-convecteur |
| Demande de ventilation | DPT 5.001 | Envoyer | 0–100 % de demande de ventilation calculée en fonction du niveau de CO2 – pilote directement la vitesse du ventilateur |
| Indice VOC | DPT 9.001 | Envoyer | Niveau de VOC sous forme d'indice relatif ou de CO2 équivalent (eCO2) – format spécifique au produit |
| Alarme COV | DPT 1.005 | Envoyer | 1 = seuil de COV dépassé ; déclenche la logique de ventilation par impulsion |
Logique de contrôle de la ventilation
L'implémentation standard mappe linéairement le CO2 en ppm sur le pourcentage de vitesse du ventilateur (DPT 5.001 = 0–100%). Le capteur KNX produit soit la valeur ppm brute (nécessitant un bloc logique pour le mappage), soit une valeur de demande de ventilation pré-calculée DPT 5.001 qui peut être câblée directement à une adresse de groupe de contrôleur de ventilo-convecteur.
Mappage proportionnel CO2 → vitesse du ventilateur
CO2 sensor GA 2/1/1 (DPT 9.001, ppm) → KNX logic block → Fan coil GA 2/2/1 (DPT 5.001, %) Breakpoint mapping (linear interpolation): 400 ppm → 0% fan speed (outdoor/fresh air — ventilation off) 600 ppm → 10% fan speed (minimum flow — fresh air maintain) 800 ppm → 30% fan speed (ventilation on) 1000 ppm → 60% fan speed (increased demand) 1200 ppm → 100% fan speed (maximum — EN 13779 limit) Hysteresis: Fan switches ON when CO2 rises above 700ppm Fan returns to minimum when CO2 drops below 600ppm for 5 minutes (prevents rapid cycling near the setpoint boundary) Example at 900ppm: Interpolate between 800ppm(30%) and 1000ppm(60%): 900ppm = 30% + ((900-800)/(1000-800)) × (60%-30%) = 30% + 15% = 45% fan
MDT SCA-CO2.01 demande de ventilation interne
Le MDT SCA-CO2.01 peut calculer et envoyer une valeur de demande de ventilation pré-mappée (DPT 5.001, 0–100%) directement depuis le capteur sans bloc logique externe. Configurez le point de consigne CO2 minimum, le point de consigne CO2 maximum et la courbe de sortie dans les paramètres ETS. Cette valeur est ensuite câblée à l'adresse de groupe du ventilo-convecteur — aucun module logique supplémentaire n'est requis.
Chemins d'intégration CVC
La demande de ventilation pilotée par le CO2 peut atteindre l'installation CVC par plusieurs voies d'intégration selon l'équipement CVC disponible.
KNX → passerelle Modbus → pompe à chaleur / CTA
CO2 ppm ou demande de ventilation (DPT 5.001) depuis un capteur KNX → passerelle Modbus (ex. MDT SCN-MBG.02) → registre Modbus sur pompe à chaleur Nibe, CTA Daikin ou similaire. Le registre Modbus correspond au point de consigne de ventilation ou à la consigne de vitesse du ventilateur sur l'équipement CVC.
KNX → ballast DALI sortie analogique (0-10V) → moteur de ventilateur
Une passerelle KNX-DALI avec canaux de sortie analogique peut convertir DPT 5.001 en un signal de commande 0–10V. Ce signal 0-10V pilote directement un moteur de ventilateur à vitesse variable, ou commande un variateur de fréquence pour les ventilo-convecteurs plus grands. Le plus économique pour les ventilateurs de ventilation mono-zone.
KNX → actionneur → registre d'air motorisé
Alarme CO2 (DPT 1.005) ou niveau de CO2 déclenche un actionneur de commutation KNX connecté à un registre d'air motorisé (actionneur de registre Belimo, Siemens). Ventilation simple marche/arrêt ou par paliers — adaptée aux systèmes VAV (volume d'air variable) zonés.
Automatisation des fenêtres via CO2
Pour les espaces ventilés naturellement, les niveaux de CO2 peuvent piloter l'ouverture automatique des fenêtres via des actionneurs à chaîne KNX. Cela nécessite une hystérésis minutieuse pour éviter les oscillations (ouverture et fermeture rapides de la fenêtre lorsque le CO2 oscille autour du seuil).
Logique d'automatisation des fenêtres — déclenchée par le CO2
Sensor: MDT SCA-CO2.01 → GA 2/1/1 (DPT 9.001, CO2 ppm) Open condition: CO2 > 1000ppm for 3 minutes (debounce timer) AND outdoor temperature > 10°C (weather station input) AND rain sensor = dry (Elsner P04 rain input) → Send 30% position to Geze E300N chain actuator (DPT 5.001) Close condition: CO2 < 700ppm sustained for 10 minutes (hysteresis timer) → Send 0% position (fully closed) to Geze E300N Override: Manual push-button (DPT 1.001) → disable automation for 2 hours Wind speed > 8m/s (Elsner P04) → force close regardless of CO2
Incluez toujours des verrouillages de station météo (pluie, vent, température) dans la logique d'automatisation des fenêtres. Un déclencheur CO2 qui ouvre les fenêtres pendant la pluie ou une tempête entraînera des dégâts des eaux ou des plaintes de bruit structurel. La station météo KNX Elsner P04 fournit tous les verrouillages requis sur un seul appareil KNX.
Auto-étalonnage ABC — quand le désactiver
La plupart des capteurs de CO2 NDIR utilisent l'ABC (Automatic Baseline Calibration). L'algorithme observe la lecture minimale de CO2 sur une fenêtre glissante de 7 à 14 jours et suppose que ce minimum représente l'air frais extérieur (environ 400–420 ppm). La ligne de base du capteur est périodiquement corrigée à ce minimum supposé, compensant la dérive à long terme du capteur.
Laisser ABC activé lorsque
- • L'espace est inoccupé au moins quelques heures par semaine (bureaux, écoles)
- • Les fenêtres ou la ventilation d'air frais amènent la pièce aux niveaux extérieurs pendant les périodes d'inoccupation
- • Le capteur se trouve dans un espace résidentiel ou commercial normalement ventilé
- • Une correction de dérive à long terme sans recalibrage manuel est souhaitable
Désactiver ABC lorsque
- • L'espace est occupé en continu 24h/24 (service hospitalier, chambre d'hôtel)
- • Les fenêtres ne sont jamais ouvertes et seule une ventilation mécanique est utilisée
- • Le CO2 minimum sur une fenêtre de 7 jours n'atteint jamais 400 ppm (toujours occupé)
- • Résultat : ABC considère un CO2 élevé comme référence → le capteur mesure trop bas → la ventilation est sous-déclenchée
Désactivation de l'ABC dans le MDT SCA-CO2.01
In the ETS parameter set, navigate to CO2 sensor parameters → Calibration → set ABC mode to "Disabled". When ABC is disabled, perform manual field calibration: place the sensor in fresh outdoor air (or a well-ventilated unoccupied space) for 30 minutes, then trigger the calibration command via the ETS diagnostic interface. Recalibrate every 2–3 years.
Intégration des capteurs dans votre armoire KNX
Nous sélectionnons et précâblons les capteurs KNX en fonction de vos besoins d'espace — détecteurs de présence, capteurs CO2 et capteurs de température intégrés dans la conception de l'armoire avec les mappages DPT corrects vérifiés avant la livraison.
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