VENTILATION PAR LE SOCLE DE L’APPAREIL

Plan-coupe suivant CD.

CHAUFFAGE ET VENTILATION

Un autre poêle, d’invention récente, et qui est spécialement construit pour les écoles, est celui de MM. Giraudeau-Jalibert. Nous avons déjà décrit (1) cet appareil, nous nous contenterons d’indiquer ici comment les constructeurs l’installent dans les écoles, et quelles précautions ont été prises pour l’égale distribution de l’air et de la chaleur.

En BB, sont deux prises d’air de 10 décimètres carrés chacune (ce qui correspond à une vitesse de 1 mètre environ par seconde et à un débit de 700 mètres cubes par heure) conduisant l’air frais au-dessous de l’appareil de chauffage. Ces prises d’air sont utiles toutes les deux, parce qu’il y en aura toujours une qui fonctionnera plus efficacement, quelle que soit la direction du vent.

L’air des prises d’air vient dans l’appareil de chauffage et, après s’ètre échauffé , s’échappe à la partie supérieure.

U n’est pas nécessaire de faire sortir l’air chaud du calorifère par plusieurs bouches à la fois , parce que sa faible densité le force toujours à monter au plafond. Mais il n’en est pas de même pour l’évacuation de l’air vicié.

En effet, disent les constructeurs, l’air de la classe doit avoir un mouvement uniforme et doit descendre par couches isothermes et sans déplacements horizontaux. De plus,

TABLES D’ÉCOLE AVEC ÉVACUATION d’AIR VICIÉ.

Échelle de 0n,.05 par mètre.

cet air ne commence à se vicier que lorsqu’il atteint la tête des enfants ; arrivé là, il se vicie de plus en plus à mesure qu’il descend. C’est donc au point le plus bas que l’évacuation doit avoir lieu.

Pour se débarrasser de l’air vicié, voici le moyen recommandé par les constructeurs : on ajoute au pied des tables d’école trois planches ab , bc: ad qui forment coffre, puis on pratique dans la planche bc et sur toute la longueur de la table une fente inclinée e de 0m.015 de largeur; c’est par cette ouverture que s’évacue l’air vicié arrivé au niveau du parquet, en passant dans le coffre abcd et de là dans le conduit d’évacuation CD.

Au moyen de ces fentes, l’évacuation est à peu près uniforme ; la section offerte est de 3/4 de 1 décimètre carré par élève, ce qui correspond à une vitesse d’évacuation de 0m.40 par seconde, insensible pour l’air à 15°.

Pour empêcher l’obstruction des fentes, on pourra les recouvrir de bandes de toile métallique.

Cette évacuation de l’air vicié en plusieurs points et par le milieu des classes paraît aux constructeurs préférable à celle que l’on pourrait effectuer par les plinthes, car il est évident que l’air rapidement refroidi au contact des murs y descend plus vite qu’au milieu de la salle, et est en partie évacué sans avoir produit d’effet utile ; de plus, le mouvement de l’air est plus uniforme dans le premier cas que dans le second. On peut donc dire que les ouvertures d’évacuation doivent être limitées à l’espace occupé par les élèves.

Dans le plan de la classe, nous voyons six conduits d’évacuation d’air vicié CD, CD, CD, dont deux par rangée de tables, d’une section croissante de 1 décimètre carré à 5 décimètres carrés, se jetant trois par trois dans un collecteur dont la section est à chaque point la somme des sections des conduits qu’il reçoit, et aboutissant finalement à la cheminée d’évacuation E, chauffée par le tuyau de cheminée du calorifère.

Chaque conduit CD présente au-dessous de chaque table une ouverture de 1 décimètre carré, soit 2 décimètres carrés pour cinq élèves, ce qui donne une vitesse d’évacuation de 0m.70 à l’heure.

Échelle de 0m.01 par mit e.

(1) Pages 380, 381, Chauffage et Ventilation.

EXEMPLES D’INSTALLATION

Cette disposition des conduits d’évacuation placés au même niveau et distribués sur tout l’emplacement occupé par les élèves aura pour résultat de faire descendre l’air chaud du plafond, par couches isothermes, et il faudra écarter avec soin toute cause venant altérer cette horizontalité des couches d’air.

Il est bien évident que, même avec l’installation que nous venons de décrire, les couches ne descendront jamais avec une horizontalité rigoureuse, car l’air se refroidira toujours plus vite au contact des murs et des vitres, c’est-à-dire au pourtour de la salle, qu’en son milieu. C’est pourquoi, on devra, dans la construction de la classe, rendre les murs extérieurs aussi isolants que possible; faire, par exemple, usage de doubles vitres afin d’atténuer la perte de chaleur par les vitres, et enfin donner à la salle une hauteur convenable mais ne dépassant pas 4 à 5 mètres, pour que la hauteur de refroidissement ne soit pas trop grande. Cette dernière précaution est utile parce qu’elle aura pour effet de diminuer la différence de vitesse qui existe entre la descente des couches d’air situées au pourtour et celle des couches situées au centre de la classe.

En prenant toutes les dispositions que nous venons d’indiquer, on pourra réaliser une économie notable de combustible, car la diminution des pertes par refroidissement permettra de faire arriver l’air chaud à 35° seulement au lieu de 55° à 60°, ce qui est plus avantageux à tous égards.

Le nettoyage des conduits d’évacuation est facile. À cet effet, on dispose six lames de parquets C'D', G'!)', C'D', qui reposent dans une feuillure ; on n’a qu’à les soulever pour nettoyer les conduits.

On voit en O, sur la coupe de la table, les ouvertures d’évacuation de 1 décimètre carré, placées au-dessous des tables, et percées dans les lames mobiles C'D'. En E, sur le plan, se trouve le conduit d’évacuation recevant le tuyau de fumée en tôle, depuis la classe jusqu’à la souche.

Ce conduit a O™. 65 x 0.27 = 0mM755. En retranchant 0n,.0254 pour la section du tuyau de fumée de 0"’.18 de diamètre, il reste une section libre de 15 décimètres carrés, ce qui correspond à une vitesse de lm.30, pour une évacuation de 700 mètres cubes par heure.

EXEMPLES D’INSTALLATION

Nous allons montrer par quelques exemples différents comment se fait habituellement l’installation des appareils de chauffage et de ventilation. MM. Gaillard et Haillot, qui ont fait un grand nombre d’installations de ce genre en France et en Belgique, ont bien voulu nous confier un certain nombre de leurs plans d’exécution ; les renseignements pratiques fournis par eux ainsi que les expériences faites à la mise en marche des appareils, nous permettront d’étudier avec plus de détails ces aménagements.

Salle d asile, poêles ventilateurs en terre réfractaire. — La salle d’asile de la rue du Renard, à Rouen, comprend, comme d’habitude, une salle d’exercices et un préau couvert qui sont contigus. Deux poêles placés à cheval sur le mur de séparation servent à la fois au chauffage et à la ventilation.

SALLE D’ASILE DE LA RUE DU RENARD (Rouen).

INSTALLATION DU CHAUFFAGE ET DE LA VENTILATION

Les prises d’air À, A sont installées au plus près des appareils de chauffage , avec ouvertures sur les deux parois opposées ; cette disposition est toujours avantageuse : avec une seule prise d’air, le mouvement de l’air peut être gêné lorsque régnent certains vents qui contrarient son entrée dans les ouvertures.

Dans la salle d’exercices, l’air est extrait par cinq conduits B, B, deux sous l’estrade où les enfants sont le plus agglomérés, trois dans l’axe de la salle. lies sections de ces conduits sont d’autant plus grandes que le parcours est plus long. Trois conduits B, B à grandes sections placés suivant l’axe desservent le préau couvert.

CHAUFFAGE ET VENTILATION

L’air froid venu par les prises d’air circule dans le poêle, s’échauffe au contact des parois céramiques, et est déversé dans la salle ; l’air vicié amené par les conduits d’extraction débouche, à la partie inférieure des poêles C, dans la cheminée où il se mêle à la fumée. Le tout est évacué par l’orifice supérieur de la cheminée qui n’a malheureusement que 6m.50 de hauteur.

Le nombre d’enfants qui occupent la classe peut être de 150 au moins. D’après les expériences faites, la température extérieure étant de — 4°, et la température extérieure ayant été constamment maintenue à -f- 22°, chiffre très élevé, le volume d’air évacué était de 1,570 mètres cubes d’air à l’heure , ce qui assure un cube de 10 mètres par élève, comme il convient pour de jeunes enfants. En d’autres termes, l’air des salles est renouvelé deux fois par heure, ce renouvellement portant sur l’ensemble de la classe et du préau. La vitesse à la sortie de l’air vicié était de ln,.71.

Si l’on voulait déterminerpar le calcul les dimensions qu’il convient de donner au poêle et la consommation de combustible, on procéderait comme suit.

On évaluerait d’abord la déperdition par les parois. La surface des murs pleins est d’environ 180 mètres carrés, celle des vitres de 60 mètres ; celle du plafond et du plancher, de 400 mètres. La différence de température entre l’intérieur et l’extérieur est de 26°, dans les conditions où ont été faites les expériences; la perte par unité de surface est donc représentée par 20, 86, et 10 pour chacune des surfaces précédentes (1), toutes les parois étant exposées au dehors.

La perte totale comprend donc :

Parois pleines 180 x 20 = 3,600 calories.

Surface vitrée 60 x 36 = 2,160 —

Planchers et plafonds. 400 x 10 = 4,000 —

Total 9,760 calories.

Calculons ensuite la quantité de chaleur employée à réchauffer l’air pris au dehors pour l’amener à 22°, avec différence de 26° ; sur un volume de 1,570 mètres cubes qu’il faut, supposons-nous, fournir par heure comme dans les expériences, c’est

1,570 x 0.312 x 26 = 12,766 calories.

Enfin à quelle température faut-il porter l’air évacué pour qu’il s’établisse un tirage correspondant à l’évacuation de 1,570 mètres cubes? Pour cela nous cherchons d’abord quelle doit être la vitesse. Il suffit de remarquer

que le volume écoulé par seconde est 1 r 8,600

ou 0mc.436.

Divisant ce chiffre par la section de la cheminée d’appel, on a la vitesse qui est ici de lm.70 environ.

(1) Tableau n° 5, Chauffage et Ventilation.

On peut, au contraire, se fixer la vitesse qu’il paraît nécessaire d’établir pour assurer l’écoulement régulier de l’air ; en divisant 0mc.436 par cette vitesse, c’est la section qu’on déterminerait.

De toutes façons la vitesse est supposée de lm.70. Quelle serait la vitesse théorique ? Le coefficient de réduction

varie de ^ à suivant la longueur des conduits, le nombre de coudes et autres obstacles à la circulation. Supposons qu’il soit ici égal à 0m.38 ; la vitesse théorique est

alors --=5 ou 4m.60 environ.

U.oo

Quelle température, dans la gaine d’appel, permettra d’obtenir cette vitesse? D’après le tableau n° 49,

si t = 60°, H(£ — 6) = 6.50 X 64 = 416 et V=4.60,

si ? = 70“ , = 6.50 x 74 = 481 et V = 4.60.

C’est-à-dire que, à cette limite, la température augmentant, la vitesse ne varie pas sensiblement ; si l’on chauffait davantage, la chaleur serait en grande partie perdue ; aussi convient-il en général de ne pas se rapprocher autant de cette limite.

Prenons une moyenne de 65° ; l’air vicié est donc porté de 22 à 65 degrés, soit une différence de 43 degrés. La quantité de chaleur correspondante est

1,570 x 0.312 x 43 = 21,113 calories.

Le total est donc de 43,639 calories dont 22,526 seront fournies directement, parle poêle, à l’air frais, et 21,113 à l’air vicié par la fumée qui s’y mêle.

La surface de chauffe que doit offrir le poêle s’en déduit immédiatement. Un poêle en fonte fournirait 3,000

calories par unité de surface ; il faudrait donc ou

7 à 8 mètres carrés de surface de chauffe. Les poêles en terre réfractaire exigent une surface quatre ou cinq fois plus grande, la transmission étant moindre à travers les parois en terre qu’à travers les parois métalliques.

La quantité de combustible s’en déduit également. La quantité totale de chaleur à fournir étant de 44,000 à 45,000 unités, il faudra 9 kilogrammes de houille si celle-ci fournit pratiquement 5,000 calories utilisables par kilogramme.

École de filles, poêle ventilateur métallique. — L’école de la Neuville près Amiens comprend deux classes chauffées chacune par un poêle en fonte ; l’appel de l’air venant du dehors se fait directement par la paroi voisine du poêle, le trajet est ainsi très court. L’appel d’air vicié se fait par trois conduits prenant l’air aux angles de la classe et qui l’amènent au socle du poêle ; de là il remonte dans une enveloppe spéciale jusqu’à la partie supérieure, où il se mêle à la fumée ; le tout est évacué ensemble par la cheminée d’extraction.

La température extérieure étant de — 2°, la tempé-

EXEMPLES D’INSTALLATION

rature intérieure maintenue à + 18°, on évacuait par heure 845 mètres cubes, la vitesse à l’orifice d’évacuation était de l'“’.38. Le nombre d’enfants par classe ne dépassant pas 60, la ventilation fournissait donc 12 mètres cubes environ par enfant. L’air de la classe était renouvelé trois fois par heure.

ÉCOLE DE LA NEUVILLE (près Amiens), installation du chauffage et de la ventilation. Coupe transversale.

Plan du rez-de- 'haussée.

Le calcul s’établira comme dans le cas précédent. La surface de parois exposée au dehors est de 55 mètres carrés en murs pleins, et de 12 mètres pour les vitres, pour chaque classe ; celle des planchers et plafonds est de 100 mètres carrés. Pour une différence de 20°, une partie seulement des parois étant exposée au dehors, et

l’autre étant commune aux deux classes, on trouve (tableau n° 4) :

Parois pleines 55 x 32 = 1,760 calories.

Surface vitrée 12 X 48 = 576

Planchers et plafonds. 190 x 19 = 1,600 —

Total 3,936 calories.

Évaluons la quantité de chaleur nécessaire pour porter l’air de — 2° à + 18°, comme dans l’expérience ; le volume étant de 850 mètres cubes, on trouve

850 x 9.312 x 22 = 5,304 calories.

Enfin cherchons à quelle température il faut porter l’air évacué, la hauteur de tirage étant au moins de 10 mètres.

Si t — 30, ll(if = 0) = 10 X 32 = 320 et V = 4.35,

si < = 25, = 10 x 27 = 270 et V = 3.85.

Si nous voulons assurer, comme dans l’expérience, une vitesse de 1 m. 38, en supposant que le coefficient de

réduction soit égal à la vitesse théorique V devrait 1 38

être — (ttt ou 4™. 15 environ. On voit qu’il faudra porter U» oo

la température de l’air évacué à 30° environ. La quantité de chaleur sera, pour une différence égale à 30 — 18 ou 12° :

850 x 0.312 x 12 = 3,182 calories.

Le total est de 12,540 calories, dont 9,340 à fournir directement par le poêle ; le reste ou 3,200 unités, par la fumée mélangée à l’air vicié. Si ce mélange ne s’opérait pas directement, si réchauffement de l’air vicié se faisait par le passage du tuyau de fumée à travers la gaine où circule l’air extrait, il faudrait donner à ce | tuyau un développement suffisant en surface et lon- | gueur pour que cette surface pùt transmettre ces 3,200 calories.

La surface de chauffe doit être réglée sur le chiffre de 9,340 calories.

On remarquera que, dans ces calculs, établis un peu grossièrement pour qu’ils soient plus expéditifs, bien suffisants d’ailleurs pour la pratique, nous ne parlons pas de l’accroissement de volume que subit l’air en se réchauffant, ni du mélange de la fumée à l’air extrait, qui augmente le volume de celui-ci. Gela est d’autant moins nécessaire que ces variations sont assez faibles, le volume de la fumée est peu de chose à côté du volume d’air extrait, et des augmentations de 20 ou 25° dans la température n’amènent pas un accroissement de volume bien sensible. D’ailleurs les volumes que nous considérons sont ceux de l’air extrait à l’orifice supérieur, et les calculs s’appliquent à ces volumes. Si l’on voulait estimer le volume d’air froid introduit, au lieu de l’air chaud extrait, il faudrait réduire un peu les chiffres,

CHAUFFAGE ET VENTILATION

mais dans une proportion à peu près insignifiante pour la pratique.

Dans le cas actuel, on vient de voir qu’il faut dépenser au total 12,000 à 13,000 calories. Avec de la houille fournissant 5,000 calories utilisables, il faudrait 2 à 3 kilogrammes par classe, soit 5 kilogrammes pour l’ensemble. Pour d’autres combustibles, nous avons indiqué les chiffres qu’il convient d’admettre.

On remarquera encore que, dans les calculs précédents, nous admettons les données relatives aux températures extérieures, telles qu’on les a observées pendant les expériences. Dans les questions de ce genre, ce choix a peu d’importance, car nous avons montré que la quantité totale de chaleur varie peu, quelles que

soient les modifications de la température : si le temps est froid, le chauffage doit être plus actif, mais la ventilation exige une moindre dépense de combustible ; réciproquement si la température extérieure s’élève, le chauffage doit se ralentir, mais la ventilation, [devenue plus difficile, exige une plus grande quantité de chaleur. Quel que soit le point de départ, le résultat est donc toujours à peu près le même.

École de filles , chauffage par poêles céramiques. — Nous donnerons un autre exemple de chauffage et de ventilation d’une école au moyen de poêles G en terre, semblables à ceux de l’asile de la rue de Renard, placés dans chaque classe. Cette école est située à Sotteville, près Rouen.