Agrégation interne SII - 2021 - Épreuve commune d'admissibilité sciences industrielles de l'ingénieur

Agrégation concours interne

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur

Épreuve d'admissibilité : Analyse et exploitation pédagogique d'un système pluritechnique.

Options :

    Sciences Industrielles de l’Ingénieur et Ingénierie Mécanique
    Sciences Industrielles de l’Ingénieur et Ingénierie Électrique
    Sciences Industrielles de l’Ingénieur et Ingénierie des Constructions

Support : Dispositifs d'amélioration de la QAI (qualité de l’air intérieur)

Mise en situation

Logement, moyens de transport, lieu de travail, école... Nous passons plus de 80 % de notre temps dans des lieux clos, et l’air que nous y respirons n’est pas toujours de bonne qualité. Outre les apports de l’air extérieur, les sources potentielles de pollution dans les bâtiments sont en effet nombreuses : appareils à combustion, matériaux de construction, produits de décoration (peinture, colles, vernis…), meubles, activité humaine (tabagisme, produits d’entretien, bricolage, cuisine...). À l’intérieur des logements, l'air est bel et bien pollué de manière spécifique par rapport à l’air extérieur par des matières particulaires ou PM (acronyme en anglais de Particulate Matter) en suspension dans l’air (PM10 et PM2.5).

La bonne qualité de l’air à l’intérieur d’un bâtiment a un effet démontré sur la qualité de concentration, le taux d’absentéisme dans les écoles et le bien-être.

À contrario, une mauvaise qualité de l’air peut favoriser l’émergence de symptômes tels que maux de tête, fatigue, irritation des yeux, du nez, de la gorge et de la peau, vertiges ainsi que des manifestations allergiques et de l’asthme. Les enjeux sanitaires et économiques liés à la qualité de l’air intérieur sont importants.

On estime que les polluants atmosphériques causent chaque année 48 000 morts prématurées en France et la pollution de l’air intérieur est classée 10ème facteur de risque de décès dans le monde.

Dans le tertiaire, quatre grandes familles de polluants sont généralement présentes, en proportion différente selon la localisation, l’usage et l’occupation des lieux, et même d’une pièce à l’autre.

Les particules en suspension (PM) ont plus d’effet sur la santé que tout autre polluant. Ces particules sont désignées suivant leur taille (PM2.5, PM10).

Valeurs recommandées par l’OMS :

• 10 µg/m3 de PM2.5 en moyenne annuelle ;
• 25 µg/m3 de PM2.5 en moyenne journalière, 3 jours/an maximum.

La société CIAT du groupe Carrier United Technologie, développe des solutions technologiques visant à améliorer la qualité de l’air dans les bâtiments (logements, établissements d’enseignement, hôpitaux, hôtels, bureaux, musées, …).

Ces solutions, centrales de traitement de l’air (CTA) associées à des unités de conforts, sont en général couplées avec le système de chauffage et de climatisation.

Ce sujet aborde l’amélioration de la qualité de l’air du bâtiment dans lequel se trouve le centre recherche et développement de l’entreprise CIAT, situé à Culoz (01).

Ce bâtiment est constitué principalement d’espaces de travail de type bureau.

Le principe est le suivant : l’air est aspiré par les diffuseurs (1) pour être traité par les unités de confort (2) et par une centrale de traitement de l’air, située dans le local technique du bâtiment. L’air traité est alors diffusé (3) dans le bureau.

Le sujet s’intéresse aux dispositifs techniques permettant d’améliorer la QAI (qualité de l’air intérieur), ainsi qu’aux impacts de la mise en oeuvre de ceux-ci sur les conditions d’exploitation du bâtiment. Ces dispositifs doivent permettre d’améliorer la qualité de l’air intérieur suivant les recommandations de l’OMS et du projet de loi Élan (24 novembre 2018) sans dégrader les conditions d’exploitation du bâtiment (confort acoustique, performance énergétique, …).

Étude proposée :

Le sujet comporte 6 parties distinctes pouvant être traitée dans un ordre différent.

Partie 1 : Identification des contraintes réglementaires et des enjeux de santé publique et exploitation pédagogique associée.
Partie 2 : Caractérisation de la qualité de l’air.
Partie 3 : Validation de la solution technique de traitement de l’air.
Partie 4 : Caractérisation de l’impact de la mise en oeuvre du dispositif sur le confort acoustique des usagers du bâtiment.
Partie 5 : Exploitation pédagogique : épreuve de contrôle continu.
Partie 6 : Synthèse.