Brevet FR3048520A1 — publié le 20170908

SYSTÈME DE CONTROLE DES FLUX D'AIR Domaine technique La présente invention se rapporte à un système de contrôle des flux d'air d'un bâtiment comportant un ensemble de pièces. L'invention vise plus particulièrement à limiter le risque de contamination aéroportée en contrôlant les échanges d'air entre différentes pièces d'un bâtiment. Elle permet également de limiter la propagation de la contamination. Elle a également pour objectif de limiter les transferts d'air entre des zones froides / chaudes qui sont a des niveaux de risques identiques ce qui permet de limiter la consommation énergétique d'un site. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les usines agro-alimentaires mais l'invention peut également être adaptée à tout type de bâtiment présentant des risques de contamination aéroportée. Etat de la technique Selon l'invention, une contamination aéroportée peut intervenir par transfert d'air entre deux pièces, engendrant la transmission de micro-organismes tels que des bactéries, des champignons, des moisissures, des levures... La gestion des flux d'air est une contrainte largement répandue dans les usines agro-alimentaires car ces usines intègrent des produits sensibles à la contamination aéroportée. Ces usines utilisent classiquement des matières premières introduites dans le bâtiment par des camions dans un quai de déchargement, ces matières premières sont ensuite extraites de leurs contenants pour être transformées selon un processus propre à chaque usine. Les produits issus de la transformation sont ensuite emballés pour être acheminé aux consommateurs ou dans sur un autre site de transformation. Les opérations unitaires du processus de transformation peuvent accroitre la sensibilité des produits à la contamination aéroportée selon les traitements opérés. 3048520 2 Ainsi, une usine agro-alimentaire comporte classiquement plusieurs pièces dont la qualité de l'air doit être contrôlée de manière différente. En effet, les quais de chargement et de déchargement des camions sont des 5 espaces ouverts aux pollutions externes mais dans lesquelles les produits sont emballés ou considérés comme non sensibles et ne risquent aucune contamination. En revanche, les espaces de préparation, transformation, conditionnement utilisent les produits sans protection et nécessitent un air particulièrement contrôlé pour éviter la contamination des produits. 10 Le grand nombre de pièces d'une usine conduit à qualifier les différents espaces en fonction du niveau de risque qu'ils présentent à la contamination aéroportée. Généralement ce classement est effectué selon quatre niveaux de risque : - un haut niveau de risque, pour les espaces dans lesquels les produits sont 15 dépourvus de conditionnement et particulièrement sensibles à la contamination (produits nus, et/ou en cours de transformation offrant un substrat favorable au développement microbien, dépourvus de conditionnement), - un moyen niveau de risque, pour les espaces dans lesquels les produits sont faiblement protégés ou pour les espaces contenant des matières secondaires moins 20 sensibles, - un bas niveau de risque, pour les espaces dans lesquels les produits sont protégés au moyen d'un conditionnement primaire, par exemple les entrepôts, et - un niveau de risque moindre ou nul, pour les espaces dépourvus de produits et/ou potentiellement contaminants, par exemple une laverie ou un vestiaire du 25 personnel. La solution classique pour limiter les risques de contamination aéroportée est de modéliser des trajectoires prédéterminées pour les flux d'air afin qu'ils circulent depuis la ou les pièces présentant un niveau de risque élevé vers la ou les pièces 30 présentant un niveau de risque plus faible, en cohérence avec les flux de l'usine (produits, matières personnels, consommables). Ces trajectoires de flux d'air sont ensuite forcées par des dispositifs de surpression et d'extraction d'air. Par exemple, la pièce comportant le risque le plus élevé est 35 pourvue d'une entrée d'air neuf, le plus généralement filtré, afin que la pression de l'air dans cette pièce soit supérieure à la pression de l'air dans les pièces voisines. 3048520 3 Il s'ensuit que l'air circule normalement depuis la pièce présentant le niveau de risque le plus élevé vers les salles présentant un niveau de risque moins élevé et ainsi de suite formant une cascade des flux d'air jusqu'à extraire l'air de l'usine, 5 ou le laisser s'échapper à l'extérieur. Lorsque toutes les pièces sont étanches, il est connu de mesurer la pression de l'air dans chaque pièce afin de vérifier si la pression d'air dans la ou les pièces présentant un niveau de risque élevé est supérieure à la pression de l'air dans la ou 10 les pièces présentant un niveau de risque plus faible. Cependant, ce type de surveillance n'est plus possible lorsque les pièces ne sont pas étanches entre elles, par exemple lorsque toutes les portes ne sont pas équipées d'un sas ou lorsqu'il existe des passages de convoyeurs type guichet 15 entre les pièces. En outre, près de 90% des usines agro-alimentaires ne sont pas étanches (intérieur/extérieur et en intra-muros) et nécessitent néanmoins une gestion précise et continue des flux d'air. Pour ce faire, il est connu d'utiliser des poires à fumée pour émettre de la fumée à 20 l'interface entre chaque pièce sensible et ses pièces adjacentes afin de contrôler, de manière ponctuelle et manuelle, si l'air se déplace selon les trajectoires prédéterminées. Une cartographie des flux d'air est ensuite réalisée pour un fonctionnement spécifique de l'usine, c'est-à-dire en fonction d'un grand nombre de variables prédéfinies : le nombre de portes ouvertes, les volumes des 25 ouvertures, la force du vent externe, le taux de chargement des produits, les conditions extérieures telles que la température ou l'humidité, l'état d'exploitation des locaux (production, maintenance) ... Lorsqu'une trajectoire prédéterminée est défaillante, c'est-à-dire qu'un flux d'air 30 est détecté à contresens du sens prédéterminé, l'opérateur augmente la puissance des dispositifs de surpression et d'extraction d'air. Il s'ensuit que la puissance d'utilisation des dispositifs de surpression et d'extraction d'air est largement surdimensionnée pour anticiper les différentes configurations possibles d'une usine. 35 3048520 4 Le problème technique de l'invention consiste à limiter la consommation des dispositifs de surpression et d'extraction d'air d'un bâtiment comportant plusieurs pièces non-étanches entre elles. 5 Description de l'invention Pour répondre à ce problème technique, l'invention propose de disposer des capteurs entre les pièces à surveiller afin de mesurer les flux d'air au cours du temps et de détecter lorsqu'un flux d'air risque d'entraîner une contamination 10 aéroportée, c'est-à-dire qu'un flux d'air est détecté à contresens du sens prédéterminé. Il s'ensuit que l'utilisation des dispositifs de surpression et d'extraction d'air d'un bâtiment peut être configurée de manière plus précise en fonction des alertes déclenchées lorsqu'un flux d'air est détecté à contresens du sens prédéterminé. 15 L'invention concerne donc un système de contrôle des flux d'air d'un bâtiment comportant un ensemble de pièces, - au moins une pièce étant définie comme une pièce sensible dans laquelle l'air des autres pièces ne devrait pas pénétrer, 20 - le système de contrôle comportant : - des capteurs de mesure d'une direction de l'air entre ladite pièce sensible et ses pièces adjacentes, chaque capteur étant disposé à une interface entre ladite pièce sensible et une pièce adjacente, et - une centrale de commande connectée à l'ensemble desdits capteurs, ladite 25 centrale de commande comportant un organe de supervision configure pour déclencher une alarme lorsqu'un flux d'air détecté par lesdits capteurs est dirigé vers ladite pièce sensible. L'invention permet ainsi de connaître, de manière automatisée, les flux d'air à 30 l'intérieur d'un bâtiment au cours du temps. En outre, l'alarme permet d'alerter le personnel du bâtiment qu'un risque de contamination aéroportée est en cours. Le personnel pouvant ainsi agir pour limiter le risque de propagation de la contamination, par exemple en fermant une porte créant un appel d'air. 35 Cette cartographie des flux d'air permet également de stocker les facteurs et les instants générateurs d'alarmes afin de construire plus précisément les flux d'air prédéterminés d'un bâtiment. 3048520 5 Il s'ensuit que l'invention permet ainsi de réduire la consommation énergétique d'un bâtiment en limitant l'utilisation des dispositifs de surpression et d'extraction d' air. 5 Selon un mode de réalisation, lesdits capteurs, configurés pour mesurer une direction de l'air entre ladite pièce sensible et une pièce adjacente, sont aptes à mesurer un flux d'air jusqu'à une limite inférieur de 0.2 m/s. 10 La précision des capteurs permet ainsi de capter des faibles flux d'air et de limiter la puissance des dispositifs de surpression et d'extraction d'air en conséquence. Selon un mode de réalisation, le système de contrôle comporte un dispositif d'incorporation d'air neuf et/ou un dispositif d'extraction d'air configurés pour 15 forcer un flux d'air entre ladite pièce sensible et ses pièces adjacentes, l'organe de supervision étant configuré pour déclencher ledit dispositif d'incorporation d'air neuf et/ou ledit dispositif d'extraction d'air lorsqu'un flux d'air mesuré par lesdits capteurs est dirigé vers ladite pièce sensible. Ce mode de réalisation permet d'asservir les dispositifs de surpression et d'extraction d'air directement par 20 l'organe de supervision. Le gain en consommation est ainsi particulièrement important par rapport aux bâtiments de l'art antérieur. Selon un mode de réalisation, l'ensemble de pièces du bâtiment présente plusieurs niveaux de risque : 25 - un haut niveau de risque, - un moyen niveau de risque, - un bas niveau de risque, et - un niveau de risque moindre ou nul, - des trajectoires prédéterminées des flux d'air étant configurées pour que l'air 30 circule entre deux pièces depuis un niveau de risque plus élevé vers un niveau de risque plus faible, - l'organe de supervision étant configuré pour déclencher ladite alarme lorsqu'un flux d'air mesuré par lesdits capteurs est dirigé à contresens des trajectoires prédéterminées. 35 3048520 6 Ce mode de réalisation permet de modéliser une usine selon les normes usuelles et de visualiser la cascade des flux d'air entre les pièces de plus haut risque vers les pièces de plus faible risque. 5 Avantageusement, la centrale de commande comporte un organe de calcul du risque de contamination qui est fonction du temps d'inversion du sens de l'air et de la différence de température entre les deux pièces. Avantageusement, l'organe de calcul du risque de contamination émet une alarme 10 de contamination lorsque l'estimation du temps d'inversion de sens d'air est supérieure à une valeur seuil définie en fonction d'une analyse de risque. De préférence, l'analyse de risque est effectuée par une méthode normalisée, par exemple une méthode d'analyse des points critiques également connue sous le terme HACCP pour « Hazard Analysis Cricital Control Point » dans la littérature 15 anglo-saxonne. Les produits présentant un risque sanitaire peuvent ainsi être détruits et/ou analysés plus précisément. Selon un mode de réalisation, lorsque deux pièces adjacentes comportent le même niveau de risque mais des températures différentes, l'organe de supervision est 20 configuré pour déclencher ladite alarme lorsqu'un flux d'air est mesuré entre lesdites deux pièces adjacentes. Dans ce cas, les deux pièces doivent être en équilibre et on recherche à limiter au maximum le transfert d'air d'une pièce à l'autre ce qui permet de limiter le coût énergétique. 25 Selon un mode de réalisation, ladite centrale de commande comporte des moyens de stockage des flux d'air mesurés au cours du temps. Ce mode de réalisation permet d'effectuer une traçabilité des flux d'air subis par chaque produit et d'améliorer la définition des trajectoires prédéterminées des flux d'air. 30 Selon un mode de réalisation, ladite centrale de commande comporte une interface représentant l'ensemble des pièces du bâtiment ainsi que les flux d'air mesurés par les capteurs en temps réel. Ce mode de réalisation permet de contrôler les flux d'air d'un bâtiment de manière simple et rapide. 35 Avantageusement, ladite interface est hébergée sur une page internet. Ce mode de réalisation permet d'accéder à l'interface à distance. 3048520 7 En variante, ladite interface peut être implémentée sur un pupitre d'un automate ou sur une application mobile. Par exemple, une application mobile d'un téléphone intelligent, également appelé SMARTPHONE dans la littérature anglo-saxonne, peut recevoir au cours du temps les états des différents capteurs. 5 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux 10 dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'une interface de gestion des flux d'air des différentes pièces d'une usine selon un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 2 est une représentation schématique de l'unité de traitement des 15 flux d'air des différentes pièces de l'usine de la figure 1. Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques présents sur les deux figures, sont affectés d'une même référence numérique. Mode(s) de réalisation de l'invention 20 La figure 1 illustre une interface 40 de gestion des flux d'air lla-llf des différentes pièces 14 d'une usine 12 dont les niveaux de risque sont différents. Les différentes pièces 14 sont représentées sensiblement en fonction de l'échelle de l'usine 12 et numérotées en fonction du niveau de risque qu'elles présentent à la 25 contamination aéroportée selon quatre niveaux de risque : - un haut niveau de risque HR, pour les espaces dans lesquels les produits sont dépourvus de conditionnement et particulièrement sensibles à la contamination (produits nus, et/ou en cours de transformation offrant un substrat favorable au développement microbien, dépourvus de conditionnement), 30 - un moyen niveau de risque MR, pour les espaces dans lesquels les produits sont faiblement protégés ou pour les espaces contenant des matières secondaires moins sensibles, - un bas niveau de risque BR, pour les espaces dans lesquels les produits sont protégés au moyen d'un conditionnement primaire, par exemple les entrepôts, et 35 - un niveau de risque moindre ou nul OR, pour les espaces dépourvus de produits et/ou potentiellement contaminants, par exemple une laverie ou un vestiaire du personnel. 3048520 8 Certaines pièces 14 sont équipées de dispositifs de surpression 25 ou d'extraction d'air 26 afin de forcer un flux d'air lla-llf selon des trajectoires prédéterminées afin que l'air circule dans l'usine 12 depuis la ou les pièces présentant un niveau 5 de risque élevé vers la ou les pièces présentant un niveau de risque plus faible et ainsi de suite formant une cascade des flux d'air lla-llf jusqu'à extraire l'air de l'usine 12. Ces flux d'air lla-llf sont mesurés par des capteurs 15a-15f disposés entre deux 10 pièces 14 afin de capter le flux d'air entre ces deux pièces 14. Pour ce faire, les capteurs 15a-15f peuvent être fixés sur les parois entre les deux pièces 14 ou à tout autre endroit permettant d'identifier un flux d'air 15a-15f entre les deux pièces 14. 15 Ces capteurs 15a-15f peuvent être de tous les types connus, par exemple des anémomètres à fil chaud, ou à hélice, des débitmètres à compensation, ou encore des capteurs basés sur le principe des tubes de Pitot. De préférence, la sensibilité des capteurs 15a-15f est recherchée afin de mesurer un flux d'air jusqu'à une limite inférieur de 0.2 m/s. Ces capteurs 15a-15f peuvent être alimentés de 20 manière filaire ou alimentés par une batterie. De la même manière, les mesures des flux d'air lla-llf issues de ces capteurs 15a-15f peuvent être transmises de manière filaire ou sans fil, par exemple en utilisant une connexion wifi. Ces flux d'air lla-llf ainsi que les capteurs 15a-15f correspondants sont 25 représentés sur l'interface 40. De la manière la plus simple, une flèche est représentée entre les pièces 14 dont le flux d'air lla-llf est mesuré par le capteur 15a-15f correspondant, le sens de la flèche dépendant du sens du flux d'air lla-11f. En outre, la flèche peut également être colorée pour représenter la chaleur circulant dans le flux d'air lla-11f. Pour ce faire, les capteurs 15a-15f 30 intègrent une mesure de la température du flux d'air lla-11f. Les flèches peuvent également déterminer si le sens d'écoulement est en cohérence avec les objectifs d'écoulement recherché : en vert si le flux est dans le bon sens, en rouge si la flèche est à l'inverse du sens souhaité. 35 La visualisation des capteurs 15a-15f sur l'interface 40 permet de remonter une information sur l'état de chaque capteur 15a-15f. 3048520 9 Par exemple, un capteur 15a-15f peut clignoter en rouge lorsqu'il est hors service et rester allumé en vert lorsqu'il est pleinement fonctionnel. En outre, les capteurs 15a-15f peuvent être allumés en orange lorsqu'ils nécessitent une opération de maintenance, par exemple un remplacement d'une batterie pour des capteurs 15a- 5 15f sans fils alimentés par des batteries internes. De préférence, l'interface 40 est hébergée sur un serveur et accessible depuis une page internet sécurisée d'un navigateur. En outre, le serveur peut également stocker les mesures des flux d'air lla-llf issues de ces capteurs 15a-15f au cours 10 du temps afin de faire des statistiques sur les flux d'air lla-llf ou les alertes détectées. Les utilisations des mesures des flux d'air lla-llf issues de ces capteurs 15a-15f sont illustrées sur la figure 2 présentant un système de contrôle 10 de l'usine 12 de 15 la figure 1. Le système de contrôle 10 intègre un organe de supervision 21 recevant les mesures des flux d'air lla-llf issues des capteurs 15a-15f au cours du temps et connaissant les flux d'air prédéterminés, c'est-à-dire le sens que doit prendre chaque flux d'air. Lorsqu'un flux d'air lla-llf est détecté à contre-sens du sens prédéterminé, l'organe de supervision 21 déclenche une alarme 22. 20 La visualisation des flux d'air lla-llf sur l'interface 40 peut également permettre d'illustrer si le sens d'écoulement est en cohérence avec le sens d'écoulement prédéterminé. Par exemple, les flèches sont représentées en vert si le flux d'air lla-llf correspond au sens prédéterminé et une flèche est représentée en rouge 25 lorsqu'un flux d'air lla-llf est détecté à contre-sens du sens prédéterminé. Outre le déclenchement de l'alarme 22, l'organe de supervision 21 peut également agir pour rétablir le sens du flux prédéterminé lorsqu'un flux d'air lla-11f est détecté à contre-sens du sens prédéterminé. Pour ce faire, l'organe de supervision 30 21 commande les dispositifs de surpression 25 ou d'extraction d'air 26 afin de forcer un flux d'air lla-llf selon le sens prédéterminé. En outre, certaines pièces 14 présentant un haut niveau de risque HR peuvent être adjacentes. Dans ce cas, un flux d'air peut être néfaste entre ces pièces 14, par 35 exemple si ces pièces 14 ne sont pas à la même température. Par exemple, une cellule de refroidissement adjacente à une cellule de chauffage. 3048520 10 Il s'ensuit qu'un flux d'air entre ces pièces 14 peut entrainer une surconsommation énergétique voire une dérive de température de conservation et un non-respect de la chaine du froid préjudiciable à la qualité sanitaire des produits. 5 Pour contrôler le flux d'air entre ces pièces 14, un capteur 15a-15f peut être disposé entre ces pièces 14 bien qu'aucun flux d'air prédéterminé ne sont attendu. L'organe de supervision 21 déclenche alors l'alarme 22 lorsqu'un flux d'air llallf est détecté entre les deux pièces 14. 10 Le système de contrôle 10 intègre également un organe de calcul du risque de contamination 30 en fonction d'un temps t de détection d'un flux d'air lla-llf à contre-sens d'un sens prédéterminé pour estimer une augmentation potentielle de niveau de risque dans la pièce 14. Pour ce faire, l'organe de calcul du risque de 15 contamination 30 peut également intégrer la différence de niveau de risque des pièces 14 entre lesquelles le flux d'air lla-llf est inversé, la différence de température entre ces pièces 14, la différence du taux d'humidité ... Cet organe de calcul du risque de contamination 30 est configuré pour déclencher 20 une alarme de contamination 31 lorsque l'estimation d'une quantité d'air est supérieure à une valeur seuil définie en fonction d'une analyse du risque. De préférence, l'analyse de risque est effectuée par une méthode normalisée, par exemple une méthode d'analyse des points critiques également connue sous le terme HACCP pour « Hazard Analysis Cricital Control Point » dans la littérature 25 anglo-saxonne. Les produits présentant un risque sanitaire peuvent ainsi être détruits et/ou analysés plus précisément. L'invention permet ainsi de contrôler et de commander les flux d'air lla-llf d'un bâtiment 12, tel qu'une usine, au cours du temps de manière automatisé. Il 30 s'ensuit que le risque de contamination aéroportée du bâtiment 12 est réduit ainsi que la consommation énergétique des dispositifs de surpression 25 ou d'extraction d'air 26. REVENDICATIONS1. Système de contrôle (10) des flux d'air (11a-11f) d'un' bâtiment (12) comportant un ensemble de pièces (14), - au moins une pièce (14) étant définie comme une pièce sensible dans laquelle l'air des autres pièces ne devrait pas pénétrer, - le système de contrôle (10) comportant des moyens de mesure d'une direction de l'air entre ladite pièce sensible et ses pièces adjacentes, caractérisé en ce que : - les moyens de mesure correspondent à des capteurs (15a-15f), chaque capteur (15a-15f) étant disposé à une interface entre ladite pièce sensible et une pièce adjacente, et en ce que : - le système de contrôle (10) comporte également une centrale de commande (20) connectée à l'ensemble desdits capteurs (15a-150, - ladite centrale de commande (20) comportant un organe de supervision (21) configuré pour déclencher une alarme (22) lorsqu'un flux d'air détecté par lesdits capteurs (15a-15f) est dirigé vers ladite pièce sensible. 2. Système de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits capteurs (15a-15f), configurés pour mesurer une direction de l'air entre ladite pièce sensible et une pièce adjacente, sont aptes à mesurer un flux d'air jusqu'à une limite inférieur de 0.2 m/s. 3. Système de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de contrôle (10) comporte un dispositif d'incorporation d'air neuf (25) et/ou un dispositif d'extraction d'air (26) configurés pour forcer un flux d'air entre ladite pièce sensible et ses pièces adjacentes, l'organe de supervision (21) étant configuré pour déclencher ledit dispositif d'incorporation d'air neuf (25) et/ou ledit dispositif d'extraction d'air (26) lorsqu'un flux d'air mesuré par lesdits capteurs (15a-15f) est dirigé vers ladite pièce sensible. 4. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble de pièces (14) du bâtiment (12) présente plusieurs niveaux de risque : - un haut niveau de risque (HR), - un moyen niveau de risque (MR), - un bas niveau de risque (BR), et 3048520 2 - un niveau de risque moindre (OR), - des trajectoires prédéterminées des flux d'air étant configurées pour que l'air circule entre deux pièces depuis un niveau de risque plus élevé vers un niveau de risque plus faible, - l'organe de supervision (21) étant configuré pour déclencher ladite alarme (22) lorsqu'un flux d'air mesuré par lesdits capteurs (15a-150 est dirigé à contresens des trajectoires prédéterminées. 5. Système de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que la centrale de commande (20) comporte un organe de calcul du risque de contamination (30) qui est fonction du temps d'inversion du sens de l'air et de la différence de température entre les deux pièces. 6. Système de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de calcul du risque de contamination (30) émet une alarme de contamination (31) lorsque l'estimation d'une quantité d'air est supérieure à une valeur seuil définie en fonction des niveaux de risque des pièces (14) entre lesquelles le flux d'air est inversé. 7. Système de contrôle selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que deux pièces adjacentes comportent le même niveau de risque mais des températures différentes, l'organe de supervision (21) étant configuré pour déclencher ladite alarme (22) lorsqu'un flux d'air est mesuré entre lesdites deux pièces adjacentes. 8. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite centrale de commande (20) comporte des moyens de stockage des mesures de flux d'air. 9. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite centrale de commande (20) comporte une interface (40) représentant l'ensemble des pièces (14) du bâtiment (12) ainsi que les flux d'air mesurés par les capteurs (15a-15f) en temps réel. 10. Système de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite interface (40) est hébergée sur une page internet.