Surveillance du CO2 et de l'air avec enregistreurs Modbus et MQTT

La surveillance de la qualité de l'air intérieur commence généralement par le CO2, car il indique si une pièce est correctement ventilée pour le nombre de personnes qui s'y trouvent. Les particules, les composés organiques volatils et le monoxyde de carbone apportent des informations que le CO2 seul ne fournit pas. Cet article explique ce que représente chaque paramètre, comment choisir entre les enregistreurs de données de la série CL d'ICP DAS, quelles interfaces et quels protocoles chaque modèle propose, et comment transmettre les valeurs à un système de gestion technique du bâtiment (GTB) ou à un SCADA via Modbus ou MQTT.

Ce que représente chaque paramètre

• CO2 augmente avec l'occupation et diminue avec la ventilation ; c'est donc l'entrée habituelle de la ventilation à la demande. La série CL utilise un capteur NDIR d'une plage de 0 à 9 999 ppm et d'une précision de ±40 ppm ±3 % de la valeur lue.
• PM1, PM2,5 et PM10 indiquent les particules provenant de l'air extérieur, des procédés ou d'une filtration insuffisante. Le groupe CL-220 utilise un capteur laser d'une plage de 0 à 1 000 µg/m³. Les modèles CL-210 à CL-213 ne mesurent que les PM2,5, de 0 à 400 µg/m³.
• COV totaux correspondent à un signal global issu d'un capteur à oxyde métallique (0 à 60 000 ppb, ±15 %). Il n'identifie pas les composés, mais montre les tendances après des travaux, un nettoyage ou un changement d'usage. Les CL-204 et CL-207 ajoutent un capteur électrochimique de formaldéhyde (HCHO).
• CO signale les sources de combustion, par exemple dans les parkings et les zones de chargement. La série CL utilise un capteur électrochimique d'une plage de 0 à 1 000 ppm.
• Température, humidité relative et point de rosée sont mesurés par tous les modèles CL et contribuent au confort et à l'évaluation du risque de condensation.

L'enregistreur mesure ; il ne décide pas de ce qui est acceptable. Définissez les seuils d'alarme et de régulation à partir des recommandations ou des normes applicables à votre bâtiment et à son usage.

Choisir un modèle de la série CL

Tous les modèles ci-dessous mesurent aussi la température, l'humidité et le point de rosée. Chacun existe en version -E (RS-485 et Ethernet avec PoE) et en version -WF, qui ajoute le Wi-Fi.

Pour d'autres gaz, le CL-205-E mesure le NH3, le CL-206-E le H2S et le CL-250-E l'O2.

Interfaces et protocoles par modèle

• Modèles -E disposent d'un port RS-485 avec DCON et Modbus RTU, et d'un port Ethernet avec Modbus TCP et MQTT. Ils peuvent être alimentés par PoE ou par bornier (de +12 à +48 VCC ; de +10 à +30 VCC pour le CL-250-E).
• Modèles -WF ajoutent le Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n en mode infrastructure ou en mode point d'accès limité. Modbus TCP fonctionne via Ethernet et Wi-Fi, mais MQTT n'est pris en charge que sur l'interface Ethernet. Ils disposent d'entrées d'alimentation redondantes (PoE, IEEE 802.3af classe 1, et CC) ainsi que d'un filtre IP en liste blanche avec mot de passe web.
• Tous les modèles stockent jusqu'à 450 000 enregistrements horodatés et disposent d'une horloge temps réel. L'utilitaire iAir configure les enregistreurs, les regroupe, affiche les valeurs en direct et télécharge les journaux au format CSV.
• Chaque modèle dispose d'une sortie relais Forme A de 16 A sous 30 VCC ou 250 VCA, destinée à une alarme ou à la commande d'équipements de qualité de l'air.

Si un site ne dispose que du Wi-Fi et que vous avez besoin de MQTT, interrogez l'enregistreur -WF en Modbus TCP et laissez un contrôleur publier les données.

Intégrer la surveillance de la qualité de l'air intérieur à la GTB et au SCADA

• Modbus TCP : les systèmes SCADA et IHM interrogent directement les enregistreurs via Ethernet ou Wi-Fi.
• Modbus RTU : plusieurs enregistreurs partagent une même liaison RS-485 vers un automate, ou vers une passerelle tGW-715 qui les rend accessibles en Modbus TCP.
• BACnet/IP : la GW-2493M fait office de serveur BACnet/IP et de client Modbus TCP pour jusqu'à 32 stations, en associant les registres à des objets BACnet. La GW-2492M fait de même avec des appareils Modbus RTU.
• MQTT : les enregistreurs publient vers un courtier qui alimente une plateforme IoT ou un historien.
• Contrôleur Edge : le WISE-5231 lit les modules CL, enregistre les données, exécute des règles SI-ALORS-SINON, envoie des courriels et transmet les valeurs par MQTT ou vers IoTstar.

Exemple concret : salles de réunion d'un plateau de bureaux

Huit salles de réunion reçoivent chacune un CL-202-E au plafond, alimenté en PoE par le commutateur de l'étage. L'espace en open space reçoit un CL-222-E pour le CO2 et les particules. La GTB utilise BACnet/IP : une GW-2493M interroge les neuf enregistreurs en Modbus TCP et associe le CO2, la température et l'humidité à des objets BACnet, largement dans sa limite de 32 stations. Le régulateur de ventilation utilise les valeurs de CO2 pour la ventilation à la demande. Dans chaque salle de réunion, le relais de l'enregistreur est câblé en secours local : il met en marche un ventilateur d'appoint si le CO2 reste au-dessus de sa consigne. Les journaux mensuels sont téléchargés avec l'utilitaire iAir pour les rapports.

Installation et maintenance

• Les enregistreurs CL se fixent au plafond ou au mur, disposent d'un boîtier IP20 et fonctionnent de 0 à 50 °C à 10 à 90 % HR, sans condensation. Ils sont prévus pour des locaux intérieurs, pas pour les zones humides.
• Placez-les dans la zone occupée, à l'écart des portes, des fenêtres et des bouches de soufflage.
• Prévoyez une période de préchauffage après la mise sous tension : 5 minutes pour les capteurs de CO2 et de CO, 180 secondes pour les COV totaux et le HCHO.
• Sur le groupe CL-220, le capteur de particules a une durée de vie annoncée de 5 ans, et l'utilisateur remplace le patch filtrant (FLT-C002). Les patchs FLT-C001 figurent parmi les accessoires des CL-210 à CL-213.
• Les durées de vie annoncées pour les CL-221 à CL-223 sont de 15 ans pour le capteur de CO2 et de 5 ans pour le capteur de CO.

Quels produits ICP DAS utiliser

Les enregistreurs de la série CL-200 couvrent les mesures, avec des versions -E pour les installations filaires en PoE et des versions -WF lorsque le Wi-Fi est plus pratique. Les passerelles tGW-700 relient les liaisons RS-485 à Modbus TCP, les GW-2492M et GW-2493M connectent les appareils Modbus à BACnet/IP, et les contrôleurs Edge WISE avec IoTstar assurent l'enregistrement, les règles et le stockage centralisé des données.

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