PRÉLIMINAIRES

I. Enjeux énergétiques et environnementaux de la climatisation en zone tropicale humidifiée
L’essor industriel et démographique dans les grands centres urbains comme Douala et Yaoundé impose une maîtrise rigoureuse des systèmes de rafraîchissement d’air. La demande énergétique liée à la climatisation représente une part critique de la charge du réseau électrique national. L’optimisation des performances thermodynamiques des centrales de traitement d’air réduit la facture énergétique globale et limite l’empreinte carbone. La transition vers des fluides frigorigènes à faible potentiel de réchauffement global constitue une obligation technique pour les techniciens supérieurs de la filière Froid et Climatisation.

II. Maîtrise opérationnelle du dimensionnement et du réglage des centrales d’air
L’étudiant en Terminale F5 développe la capacité de calculer des bilans thermiques complexes, d’exploiter le diagramme psychrométrique en conditions tropicales et de régler les organes de régulation automatique. L’assimilation des principes de distribution d’air par gaines garantit un débit massique conforme aux exigences de confort et de salubrité. La maîtrise du brassage, de la filtration, du refroidissement, de la déshumidification et de la reprise d’air constitue le cœur métier du futur technicien.

III. Intégration des contraintes thermohygramétriques des dix régions du Cameroun
La diversité climatique du Cameroun exige une adaptation précise des procédés de traitement de l’air. L’air chaud et saturé en humidité du littoral à Kribi sollicite prioritairement les batteries de déshumidification et d’évacuation des condensats. Le climat sec et poussiéreux de l’Extrême-Nord à Maroua impose un dimensionnement renforcé des étages de filtration et des systèmes de humidification ou de rafraîchissement évaporatif. La région des Hauts-Plateaux à Bafoussam présente des amplitudes thermiques journalières nécessitant une régulation fine du chauffage et du rafraîchissement.

Chapitre I. Psychrométrie appliquée et calcul des charges thermiques en zone tropicale

I.1. Analyse des propriétés de l’air humide sur les sites de Garoua et Douala
L’air atmosphérique contient une quantité variable de vapeur d’eau qui modifie ses propriétés physiques. L’utilisation du diagramme psychrométrique permet de déterminer l’enthalpie, l’humidité relative, le point de rosée et le volume massique de l’air à partir de deux paramètres connus. La pression atmosphérique varie selon l’altitude, modifiant légèrement les constantes thermodynamiques entre le niveau de la mer à Douala et les altitudes septentrionales de Garoua. Guider les élèves dans le tracé des points d’état sur le diagramme psychrométrique pour leur faire déterminer avec précision l’enthalpie massique et le rapport de mélange de l’air extérieur.

I.2. Établissement du bilan thermique d’un bâtiment administratif à Yaoundé
La détermination des apports thermiques internes et externes conditionne la puissance frigorifique de l’installation. Les apports externes comprennent l’ensoleillement à travers les parois vitrées, la conduction thermique des murs et les infiltrations d’air chaud. Les apports internes regroupent la chaleur sensible et latente émise par les occupants, l’éclairage et les équipements électriques. Orienter les apprenants dans le calcul des apports thermiques de chaque paroi et de l’éclairage pour leur faire établir la charge thermique totale de climatisation.

I.3. Mesure expérimentale de l’état hygrométrique dans un atelier local
Un psychromètre à aspiration et un thermo-hygromètre digital fournissent des relevés directs de la température sèche et de la température humide. L’analyse différentielle des mesures confirme l’écart d’humidité entre un espace fermé et l’air ambiant extérieur. La confrontation des résultats expérimentaux aux valeurs du diagramme psychrométrique valide la précision de l’instrumentation. Superviser l’utilisation du psychromètre à aspiration par les élèves pour leur faire vérifier l’humidité relative de la salle de cours.

Chapitre II. Production et distribution du froid dans les centrales de traitement d’air

II.1. Dimensionnement des batteries froides pour la déshumidification à Kribi
L’air chaud et humide du littoral kribien franchit une batterie froide à ailettes dont la température de surface se situe en dessous du point de rosée de l’air. Ce contact provoque la condensation de la vapeur d’eau sur les ailettes et entraîne la déshumidification continue du flux d’air. Le calcul du facteur de shunt ou By-Pass Factor (BPF) permet de déterminer la fraction d’air qui traverse la batterie sans subir de transformation. Faire calculer la puissance frigorifique totale et la quantité d’eau condensée sur la batterie froide pour amener les étudiants à sélectionner la batterie adaptée dans un catalogue constructeur.

II.2. Traitement thermique de l’air par batteries chaudes et humidificateurs
Le maintien de conditions de confort exige parfois un réchauffage de l’air après déshumidification ou une humidification directe en saison sèche dans le Septentrion. Les batteries chaudes électriques ou à eau chaude fournissent l’énergie thermique nécessaire au réchauffage sans modifier la teneur en eau. Les humidificateurs à vapeur ou à pulvérisation d’eau modifient simultanément l’humidité spécifique et l’enthalpie de la veine d’air. Demander aux élèves de tracer l’évolution complète de l’air à travers une batterie de réchauffage puis un humidificateur pour leur faire valider la trajectoire enthalpique sur le diagramme.

II.3. Essais pratiques sur une centrale monobloc de traitement d’air
La centrale de traitement d’air (CTA) intègre le registre de mélange, les étages de filtration, la batterie froide, la batterie chaude et le ventilateur de soufflage. La manipulation des registres modifie le taux d’air neuf introduit dans le circuit de climatisation. La mesure des pressions statiques et dynamiques aux différents étages contrôle le colmatage des filtres et le débit d’air véhiculé. Organiser le relevé des pressions et des températures sur la centrale monobloc afin de faire exécuter aux apprenants un diagnostic complet du fonctionnement de l’installation.

Chapitre III. Aéraulique, réseau de gaines et équilibrage des débits

III.1. Conception du réseau de distribution d’air pour un complexe hospitalier à Bafoussam
Le réseau d’aéraulique transporte l’air traité depuis la centrale jusqu’aux bouches de soufflage situées dans les zones occupées. La vitesse de circulation de l’air dans les gaines principales doit respecter des seuils d’acoustique strictes pour éviter la propagation du bruit dans les salles de soins. La méthode de perte de charge constante permet de déterminer les dimensions des sections rectangulaires ou circulaires du réseau. Conduire la démarche de dimensionnement des sections de gaines pour amener les étudiants à appliquer la méthode de perte de charge linéaire constante.

III.2. Choix et implantation des diffuseurs, grilles de soufflage et de reprise
La diffusion de l’air dans un local conditionne le confort thermique des occupants et évite les zones de stagnation ou de courants d’air désagréables. Le choix d’une grille ou d’un diffuseur plafonnier dépend de la portée de l’air, du débit volumique et du niveau sonore admissible. La disposition relative des bouches de soufflage et des grilles de reprise assure un balayage homogène du volume de la pièce. Faire analyser les fiches techniques des diffuseurs par les élèves pour leur faire positionner les bouches de soufflage conformément au débit d’air exigé.

III.3. Réglage aéraulique et mesure des débits d’air par tube de Pitot et anemomètre
L’équilibrage d’un réseau aéraulique garantit que chaque pièce reçoit le débit d’air spécifié dans la note de calcul. L’utilisation d’un anémomètre à hélice ou d’un tube de Pitot relié à un manomètre différentiel mesure la vitesse moyenne dans les gaines. L’ajustement des registres d’équilibrage équilibre les pertes de charge des différentes branches du réseau. Accompagner les élèves dans la prise de mesure de vitesse par balayage pour leur faire calculer le débit volumique réel d’une bouche de soufflage.

Chapitre IV. Régulation automatique et maintenance des installations de traitement d’air

IV.1. Implantation des boucles de régulation de température et d’humidité
La régulation automatique maintient la température et l’humidité relative du local autour de leurs valeurs de consigne malgré les variations des charges thermiques. Les capteurs mesurent les grandeurs physiques et transmettent un signal électrique au régulateur PID. Le régulateur agit sur les servomoteurs des vanne trois voies ou des registres pour moduler le débit de fluide frigorigène ou d’eau glacée. Demander aux apprenants d’élaborer le schéma fonctionnel d’une boucle de régulation cascade pour leur faire identifier la fonction de chaque composant.

IV.2. Maintenance préventive et curative des systèmes de climatisation centralisée
La maintenance régulière prévient l’encrassement des filtres, la prolifération bactérienne dans les bacs à condensats et l’usure des courroies de transmission du ventilateur. L’inspection visuelle et le contrôle des paramètres électriques identifient les dysfonctionnements mécaniques ou électriques avant la panne complète. La recherche de fuites de fluide frigorigène préserve l’efficacité thermodynamique du groupe d’eau glacée. Guider les élèves lors du nettoyage des filtres et de la vérification de la tension des courroies pour leur faire exécuter le protocole officiel de maintenance préventive.

IV.3. Dépannage d’une centrale d’air en défaut de débit ou de rafraîchissement
La baisse des performances thermiques d’une CTA peut résulter d’un colmatage des batteries, d’une prise d’air parasite ou d’un déréglage de l’organe d’expansion. Le diagnostic méthodique s’appuie sur la prise des températures d’air en entrée et sortie des batteries et sur la mesure des pressions d’eau ou de fluide. La résolution de la panne exige le remplacement des composants défectueux et la réinitialisation des paramètres de régulation. Superviser l’analyse des symptômes sur une installation de test pour faire identifier l’origine exacte de la panne par les apprenants.

ANNEXES

A. Diagramme psychrométrique de l’air humide aux pressions atmosphériques du Cameroun (1013 hPa et 950 hPa)
B. Tables des pertes de charge linéaires et singulières dans les réseaux de gaines circulaires et rectangulaires
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