Détecteur de CO2

La formule chimique CO₂ signifie dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone est un composant naturel de l'atmosphère, et est aussi produit par le métabolisme humain et animal, la fermentation et les processus de combustion. De nombreuses boissons contiennent du dioxyde de carbone dissout dans l'eau, dont juste une petite partie réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique. Si vous ouvrez une bouteille pressurisée, les bulles montent et le dioxyde de carbone se libère du liquide, dans l'air ambiant. Les plantes nécessitent du dioxyde de carbone, en plus de l'eau et de la lumière du soleil, pour la photosynthèse, pendant laquelle le glucose est généré dans la plante et l'oxygène est libéré dans l'environnement.

Le dioxyde de carbone n'est pas inflammable et est chimiquement inerte. Le dioxyde de carbone en lui-même n'est pas toxique mais, comme il empêche l'absorption d'oxygène, dans des concentrations trop élevées, il représente un danger pour la vie des êtres humains et des animaux. Comme le dioxyde de carbone est plus lourd que l'air, il peut s'accumuler dans des fosses. Dans un climat extérieur normal, les mouvements d'air, dus aux différences de température, garantissent généralement un mélange suffisant avec les autres composants de l'air.

Détecteur de CO₂ dans les postes de travail avec une plus grande concentration de dioxyde de carbone
Dans les postes de travail dans lesquels le dioxyde de carbone est employé techniquement ou est libéré dans des processus à grande échelle, la concentration doit être contrôlée en permanence au moyen d'un dispositif de mesure du CO₂. Il s'utilise, par exemple:

- dans les caves à vin, les brasseries durant la fermentation et les processus d'élaboration de la bière
- dans la fabrication d'aliments par fermentation
- dans les serres ou les étables
- dans les chambres froides avec enrichissement en CO₂
- dans l'emballage d'aliments dans une atmosphère modifiée avec enrichissement en CO₂

Le détecteur de CO₂ peut être utilisé dans ces domaines non seulement pour protéger les employés mais aussi pour surveiller les processus. Par exemple, la durée de vie des aliments, emballés dans une atmosphère de protection contre le CO₂, est directement liée à la concentration en CO₂. L'enrichissement de l'air ambiant en dioxyde de carbone durant les processus de fermentation permet de tirer des conclusions quant au développement du processus.

Cependant, il faut aussi protéger les employés de l'augmentation des concentrations dans les centrales électriques ou les stations de traitement des eaux usées et dans les ateliers dans lesquels du dioxyde de carbone s'échappe à cause du processus de combustion ou de décomposition. En particulier lorsque l'on travaille dans des puits, des fosses, des silos, des citernes ou des tuyauteries souterraines, il existe un plus grand risque puisque le dioxyde de carbone produit s'accumule près du sol et n'est ni transporté ni dilué par l'air ambiant qu'il traverse. Ces zones de danger doivent être contrôlées avec un dispositif mobile de mesure de CO₂ avant d'y entrer. Le simple fait de se pencher sur une cuve de fermentation peut provoquer un évanouissement et, par conséquent, l'asphyxie, puisque la personne inconsciente n'est pas capable de se sauver seule. Les personnes qui se trouvent dans des zones dangereuses, doivent se munir d'un détecteur de CO₂ à alarme sonore. Si la concentration en dioxyde de carbone augmente durant l'activité dans la zone dangereuse, l'alarme s'active pour pouvoir sortir à temps.

Détecteur de CO₂ dans les logements, les bureaux, les écoles, les restaurants, les installations sportives et les lieux de rassemblement
Dans un salon conventionnel, le dioxyde de carbone est généré principalement par la respiration des personnes présentes. Plus il y a de gens dans la pièce, plus la concentration de dioxyde de carbone augmente rapidement. Un simple dispositif de mesure de CO₂ avec un indicateur lumineux permet aux usagers de ventiler si nécessaire. S'il n'est pas possible de renouveler suffisamment l'air avec les options de ventilation existantes, une amélioration de la qualité de l'air intérieur peut être obtenue en effectuant des changements structurels ou en modifiant le nombre d'usagers. Un dispositif de mesure de CO₂ pour salles de séjour doit être posé ou installé à hauteur de respiration, à un endroit où il est bien exposé à l'air ambiant et où il est facilement visible. Un détecteur de CO₂ à écran numérique rétroéclairé et intégrant un indicateur à 3 couleurs (vert, jaune, rouge) permet de contrôler, même de plus loin, la qualité de l'air intérieur. Lorsque l'indicateur passe du vert au jaune, il sera nécessaire de ventiler. Si l'indicateur devient rouge, il faut bien ventiler pendant quelques minutes pour que suffisamment d'air frais entre.

Vérification des gaz combustibles et d'échappement avec un détecteur de CO₂
La teneur en dioxyde de carbone dans les gaz de combustion et d'échappement est un indicateur de l'efficacité de la combustion. Si le processus de combustion reçoit trop ou pas assez d'air, le combustible n'est pas utilisé de façon optimale. Un détecteur de CO₂ pour l'analyse des émissions d'échappement des systèmes de chauffage ou des véhicules à moteur, possède des sondes spéciales qui doivent être posées dans des points définis du débit d'échappement.

Détecteur de CO₂ après l’extinction des incendies avec des extincteurs de CO₂
Le dioxyde de carbone sert à lutter contre le feu comme extincteur, aussi bien dans des systèmes d'extinction à installation permanente que dans des extincteurs portables. Il s'utilise en particulier dans les salles d'opérations électriques, les systèmes de serveurs et les laboratoires, puisque le dioxyde de carbone ne génère pas de résidus. Cependant, la libération de dioxyde de carbone peut provoquer des augmentations de concentration qui mettent la vie en danger. S'il faut entrer sans appareil respiratoire dans des pièces où l'extinction s'est faite avec du dioxyde de carbone, il est recommandé de vérifier au préalable la concentration en dioxyde de carbone de l'air de la pièce, avec un détecteur de CO₂.

La teneur en dioxyde de carbone de l'air est généralement exprimée en ppm ou en pourcentage de volume. Dans ce cas, ppm signifie parties par million. En termes de poids, l'unité ppm correspond à un milligramme par kilogramme et en termes de volume, à un millilitre par mètre cubique.

1 ppm = 1 mg/kg = 1 ml/m³

Les limites d'exposition et les recommandations des valeurs de référence pour la teneur en CO₂ en intérieur sont généralement indiquées en ppm. La plage de mesure peut se limiter aux valeurs nécessaires pour alerter les usagers ou pour contrôler les systèmes. Dans de nombreuses applications techniques, on mesure les concentrations de dioxyde de carbone plus élevées que dans les espaces intérieurs conventionnels. Le détecteur de CO₂ doit être adapté à la plage de mesure et au type de capteur.

Valeurs limite dans le poste de travail - TRGS 900 (Règle technique allemande sur les valeurs limites dans l’air au poste de travail)
La teneur en dioxyde de carbone de l'air extérieur non contaminé par les émissions d'échappement est d'environ 0,038 % vol., et dans l'air exhalé par les êtres humains elle est d'environ 4 % vol. Dans les postes de travail dangereux, la concentration ne doit pas dépasser 0,5 % vol. ou 5.000 ppm pendant plus de 8 heures par jour. Pour des temps d'exposition courts (moyenne de 15 minutes), un facteur de dépassement de 2 par rapport à cette valeur limite est appliqué dans le poste de travail. Par conséquent, une valeur moyenne de 1 % vol. de dioxyde de carbone pendant 15 minutes, mesuré avec un détecteur de CO₂, est acceptable si l'exposition se trouve à nouveau en dessous de la valeur limite d'exposition au travail.

Valeurs indicatives d'hygiène et de santé pour le CO₂ en intérieur
Déjà en 1858, Max von Pettenkofer définit la teneur en dioxyde de carbone comme valeur indicative pour le contrôle de la qualité de l'air dans les salles de séjour puisque, à l'époque, il pouvait être mesuré objectivement. La recommandation de Pettenkofer de ventiler lorsque la teneur en dioxyde de carbone est supérieure à 0,1 % vol. a été confirmée dans des études médicales environnementales très récentes.

Recommandations pour les espaces avec une ventilation naturelle
En 2008, le groupe de travail spécial sur les valeurs indicatives en intérieur de l'Agence Fédérale de l'Environnement de l'Allemagne recommandait les valeurs indicatives d'hygiène suivantes, basées sur des études exhaustives:
• < 1.000 ppm de CO₂: sans risque pour l'hygiène - il n'est pas nécessaire de prendre des mesures
• 1.000 à 2.000 ppm de CO₂: perceptible au niveau de l'hygiène – Surveiller et améliorer le comportement de la ventilation, augmenter l'échange d'air
• > 2.000 ppm de CO₂: inacceptable pour l'hygiène - Surveiller la ventilation de la pièce et commencer les mesures d'amélioration

Classement de la qualité de l'air intérieur selon l'UNE-EN 13779
• Jusqu'à 800 ppm de CO₂: Catégorie de l'air intérieur IDA 1 – Qualité de l'air intérieur élevée
• > 800 à 1.000 ppm CO₂: Catégorie de l'air de la pièce IDA 2 - Qualité de l'air intérieur moyenne
• > 1.000 à 1.400 ppm CO₂: Catégorie de l'air intérieur IDA 3 - Qualité de l'air intérieur modérée
• > 1.400 ppm CO₂: Catégorie de l'air intérieur IDA 4 - Qualité de l'air intérieur faible

L'effet de la teneur en CO₂ de l'air respirable
• 0,038 % vol., 380 ppm: Concentration actuelle de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, c'est-à-dire, dans l'air frais non contaminé
• 0,1 % vol., 1.000 ppm: Numéro de Pettenkofer, valeur hygiénique recommandée pour les intérieurs, les bureaux, les salles de classe, etc.
• 0,2 % vol., 2.000 ppm: Valeur indicative au-dessus de laquelle des mesures doivent être appliquées pour améliorer la qualité de l'air intérieur
• 0,5 % vol., 5.000 ppm: Pour un temps d'exposition limité, sans détérioration particulière des fonctions corporelles de base, une valeur limite d'exposition professionnelle est établie pour un maximum de 8 heures par jour
• 1 % vol., 10.000 ppm: Uniquement pour l'exposition à court terme (15 minutes en moyenne) permise comme valeur limite sur le lieu de travail, conformément à la TRGS (Règle technique allemande sur les valeurs limites dans l’air au poste de travail). Pendant ce temps, la valeur du pH du sang subit une modification de 0,04 unités et la limite inférieure de 7,35 n'est pas atteinte
• 1,5 % vol., 15.000 ppm: Le volume de la durée respiratoire augmente de plus de 40%
• 2-3 % vol., 20.000 - 30.000 ppm: Augmentation de l'irritation du centre respiratoire avec l'augmentation de la respiration et de la fréquence du pouls
• 4 % vol., 40.000 ppm: Le niveau normal de CO₂ de l'air exhalé. Si la teneur en CO₂ de l'air inhalé est supérieure à 4 % en volume, le sang n'arrivera pas à transformer le CO₂ en oxygène et s'accumulera donc dans la circulation sanguine
• 5 % vol., 50.000 ppm: Problèmes de circulation dans le cerveau, maux de tête, vertiges, nausées, bourdonnements dans les oreilles, danger de problèmes de santé permanents
• 8 % vol., 80.000 – 100.000 ppm: Inconscience et mort en 30 à 60 minutes
Plus de 10 % vol., > 100.000 ppm: La mort arrive très vite.

La formule chimique CO signifie monoxyde de carbone. De grandes quantités de monoxyde de carbone se produisent par combustion incomplète des combustibles fossiles et de la biomasse, par les incendies des forêts et des fourrés, et par oxydation du méthane et d'autres composés organiques volatiles. En plus de la production d'énergie, la circulation des véhicules à moteur est l'une des principales sources de contamination par CO dans les zones industriellement développées. Le monoxyde de carbone est extrêmement toxique puisqu'il inhibe la captation d'oxygène par les êtres humains et les animaux, et qu'il répercute sur le système nerveux central. Le monoxyde de carbone est incolore, inodore et insipide. Il ne provoque pas non plus l'irritation typique d'autres toxines respiratoires, comme la toux ou l'essoufflement. Dans des proportions comprises entre 12,5 et 75 % vol. dans l'air, des mélanges explosifs apparaissent.

Un incendie dans un câble, dans une chaudière à gaz défectueuse ou dans un parking souterrain peuvent mettre en danger les occupants de tout un bâtiment à cause des émissions de monoxyde de carbone. Même les pièces qui sont loin de la source de monoxyde de carbone peuvent être contaminées car le gaz pénètre même à travers les plafonds et les murs épais. Un dispositif de mesure de CO avec fonction d'alarme avertit à temps, pour pouvoir sortir de la zone de danger, si la concentration augmente.

Détecteur de CO dans des postes de travail ayant une plus grande concentration de monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone peut se produire dans des concentrations dangereuses, spécialement dans des espaces clos et à proximité de processus de combustion ou d'oxydation. L'être humain ne perçoit ce gaz avec aucun de ses sens. Les mineurs utilisaient souvent le fait que les canaris réagissent avec beaucoup plus de sensibilité au monoxyde de carbone. Si l'oiseau emmené dans le puit ne respirait plus, il restait suffisamment de temps pour que les mineurs puissent sortir de la zone de danger. De nos jours, on emmène un détecteur de CO sur le lieu de travail où il s'installe da manière permanente pour qu'il avertisse à temps du danger. Lorsque les valeurs de monoxyde de carbone sont enregistrées et analysées, il est possible que, dans certains cas, des mesures puissent être prises afin d'éviter que des concentrations de CO élevées se produisent. L'utilisation de camions industriels ou d'engins de construction fonctionnant au diesel ou au gasoil, ou de radiateurs à gaz dans un endroit clos, peut augmenter la concentration de monoxyde de carbone jusqu'à mettre la vie en danger.

Détecteur de CO dans les logements et salles de séjour
Des morts par intoxication de monoxyde de carbone dans des logements et des abris jardin font régulièrement les gros titres. Bien que le ramoneur vérifie périodiquement le fonctionnement des systèmes de chauffage, il ne peut pas prévoir les conditions météorologiques spéciales ou d'autres situations défavorables. Lors de la vague de chaleur de juillet 2019 avec plus de 42 ºC en Rhénanie du Nord-Westphalie (Allemagne), plusieurs accidents eurent lieu à cause du monoxyde de carbone. Du fait des températures élevées, les émissions des chaudières à gaz purent se répandre dans les logements. Cette extraction inadéquate des gaz d'échappement à l'extérieur peut être intensifiée par des systèmes d'air conditionné et de hottes aspirantes puisqu'ils se mélangent à l'air. Dans tous les bâtiments avec chauffage, dont les logements sont équipés de chaudières à gaz, de chauffage à gaz à débit continu ou de brûleurs à bois, il est nécessaire de surveiller en permanence la teneur en monoxyde de carbone de l'air avec un détecteur de CO. Un détecteur de CO est aussi pratique pour détecter une concentration de CO élevée dans les abris jardin et autres habitacles qui ne sont chauffés que de temps en temps, ou dans lesquels d'autres dispositifs de combustion sont utilisés, comme des générateurs électriques ou des chauffages au propane. En particulier dans les chambres, le détecteur de CO doit être équipé d'une alarme sonore, comme les détecteurs de fumée là où la loi le stipule.

Fumer du tabac ou une pipe à eau produit aussi du monoxyde de carbone. Dans les bars à shishas ou à cachimbas, où plusieurs cachimbas sont utilisées en même temps, de plus en plus d'intoxications par monoxyde de carbone se produisent, selon l’Association Professionnelle allemande pour l'alimentation et l'hôtellerie. Le monoxyde de carbone est produit par le charbon incandescent. Hambourg fut le premier état fédéral à réagir au nombre croissant de cas d'intoxication et à stipuler que les bars à shishas ou à cachimbas devaient être équipés de systèmes de climatisation et que l'air ambiant devait être surveillé au moyen d'un détecteur de CO.

Vérification des émissions de gaz et de fumées avec un détecteur de CO
La teneur en monoxyde de carbone de la fumée et des gaz d'échappement est un signe de combustion incomplète. Les chauffages, les véhicules à moteur, les machines à moteurs à combustion et les petits appareils alimentés par des combustibles liquides comme les tronçonneuses, les tondeuses ou les souffleurs de feuilles disposent de valeurs maximales d'émission spécifiées pour la teneur en monoxyde de carbone. Le respect de ces valeurs limites peut être vérifié avec un détecteur de CO spécial. Non seulement il aide à maintenir l'air propre, mais il fournit aussi des informations sur la mauvaise utilisation du combustible et sur les mesures de maintenance nécessaires.

Détecteur de CO lors des opérations de sauvetage
Les pompiers et les services de secours doivent emmener un détecteur de CO portable afin d'éviter le danger que supposent certaines opérations de sauvetage dans des espaces clos et dans des zones mal ventilées, dans lesquels il peut y avoir du monoxyde de carbone. Un détecteur de CO de ce type pour les opérations de sauvetage, avertit généralement de façon sonore et par vibrations, pour que la personne soit prévenue malgré le bruit et les distractions.
L'Assurance Sociale Allemande des Accidents du Travail et Maladies Professionnelles DGUV élabora une fiche d'informations compacte sur ce sujet en 2015. La fiche d'informations Nº 07 sur le sujet "Corps des sapeurs-pompiers et organisations humanitaires" s'intitule "Utilisation de mesureurs de monoxyde de carbone pour les corps de pompiers et les organisations humanitaires ". Cette feuille est disponible gratuitement en format PDF.

Afin de pouvoir classer les plages de mesure disponibles pour un détecteur de CO et les valeurs définies, nous vous proposons ci-dessous une liste d'importantes valeurs de monoxyde de carbone. Les valeurs supérieures et leur évaluation viennent en grande partie de la directive 10/03 de la VFBD "Contaminants dans les incendies". La VFDB est une association allemande déclarée, pour l'amélioration de la sécurité face aux dangers de la vie quotidienne et de la société industrielle. Les sigles VFDB signifient Vereinigung zur Förderung des deutschen Brandschutzes e. V (Association allemande de protection contre les incendies). Il est impératif qu'un détecteur de CO ait une sensibilité suffisamment élevée dans la plage inférieure, et un ou deux seuils d'alarme.

La concentration de monoxyde de carbone de l'air que nous respirons et ses effets
• 0,2 mg/m³ / 0,16 ppm: Valeur moyenne annuelle en points de mesure sélectionnés de l'Agence Fédérale Allemande de l'Environnement
• 10 mg/m³ / 8,6 ppm: Selon l'Ordonnance Fédérale Allemande de Contrôle des Immissions, valeur moyenne la plus élevée de 8h d'un jour à l'air libre; si cette valeur est dépassée, des mesures doivent être prises pour maintenir l'air propre
• 23 mg/m³ / 20 ppm: Valeur limite de 8 heures, selon la Directive de l'UE 2017/164, mesurée comme valeur moyenne
• 35 mg/m³ / 30 ppm: Valeur limite d'attention pour les équipes de secours selon l'AK G de l'AGBF et Giftinformationszentrum Nord, valeur limite du poste de travail comme moyenne d'un quart de 8 heures, en principe, il n'y a pas de danger pour les personnes non protégées, mais il faut quand même éviter une plus grande augmentation du CO
• 75 mg/m³ / 60 ppm: Valeur limite du poste de travail de 15 minutes, ventiler la zone, appeler les pompiers, limiter le séjour des équipes de secours à 15 minutes maximum
• 117 mg/m³ / 100 ppm: Valeur limite de 15 minutes, selon la Directive de l'UE 2017/164, mesurée comme valeur moyenne
• 250 mg/m³ / 200 ppm: Limite de risque pour les équipes de secours selon l'AK G de l'AGBF et Giftinformationszentrum Nord. Légers symptômes d'intoxication après seulement 30 minutes, maux de tête après 2 à 3 heures, ventilation croisée, abandonner la zone, appeler les pompiers
• 375 mg/m³ / 300 ppm: Symptômes intenses d'intoxication comme ralentissement du pouls, augmentation de la pression sanguine, tremblements
• 500 mg/m³ / 400 ppm: Symptômes intenses d'intoxication après 2 à 3 heures d'inhalation
• 625 mg/m³ / 500 ppm: Limite opérative des équipes de secours selon l'AK G de l'AGBF et Giftinformationszentrum Nord. Après 10 minutes, symptômes légers, et après 20 à 30 minutes, symptômes modérés d'intoxication et hallucinations. Abandonner la zone de danger, appeler les pompiers.
• 1.250 mg/m³ / 1.000 ppm: Symptômes modérés et limitations des mouvements après quelques minutes, potentiellement mortel après 2 heures
• 1.875 mg/m³ / 1.500 ppm: Mort après une heure d'inhalation
• 3.750 mg/m³ / 3.000 ppm: Symptômes sévères d'intoxication après quelques minutes, potentiellement mortels après 30 minutes
• 10.000 mg/m³ / 8.000 ppm: Mort immédiate.