I -t -ut

donc /.' = A(|+-*y,

et approximativement :

c’est-à-dire que le tuyau contenant la colonne d’air échauffé devra être allongé d’une quantité égale à A a (<' — t). Si, au lieu d’allonger le tuyau verlical, comme nous l’avons supposé, on lui laisse sa longueur première, la pression de haut en bas exercée sur l’élément inférieur diminuera d’une quantité égale au poids d’une colonne d’air à t‘° ayant pour base cet élément et pour hauteur A« (/' — t). L’équilibre n’est donc plus possible et l’air contenu dans la branche échauffée subissant de bas en haut une pression supérieure à celle qui le sollicite de haut en bas devra s’écouler, par l’extrémité de la branche la plus chaude avec une vitesse, qui dépendra dê la différence des deux pressions.

Cette conséquence sera encore vraie, quelle que soit la section de la brandie, qui est restée à la température t. Nous pouvons donc appliquer notre raisonnement au cas de la cheminée ordinaire, qui représente la branche échauffée de notre siphon renversé : et nous arrivons alors à cette conséquence : que le tirage croîtra avec la hauteur de la cheminée et avec l’excès de la température de l’air, qui y est contenu, sur celle de l’air extérieur. On comprend maintenant la nécessité, pour produire un tirage actif, de ces hautes cheminées qu’on élève à grands frais dans les usines.

11 ue faut pas croire cependant, que le tirage puisse croître indéfiniment

CHAUFFAGE ET VENTILATION

3 FJ

à mesure que la hauteur de la cheminée augmente. La température moyenne va en décroissant dans le tuyau, dont la hauteur devient phrs grande. En outre, les frottements de l'air contre les parois intérfenfes devenant de plus en plus considérables à mesure que le tuyau s’allong». • la vitesse du courant se trouve diminuée par ces deux causes.

Les cheminées ordinaires doivent s’élever, au minimum, jusqu’à 7 à 8 mètres, au-dessus du sol de la pièce échauffée, et à 1".50 à 2 mètres au-dessus de la toiture. Le tuyau ne doit pas avoir une trop large section, qui faciliterait l'établissement de ces deux courants en sens inverse, qui font fumer les cheminées. Enfin, il est utile de les surmonter d’un chapeau cylindrique percé à froid de nombreux trous dont les bavures dirigées vers l’extérieur empêchent le vent, quelle que soit sa direction, de s’engouffrer dans le tuyau de la cheminée et de refouler la fumée jusque dans l'intérieur de 1a pièce.

604. Chauffage et ventilation des grande établissements- — Les systèmes, adoptés jusqu’ici pour le chauffage et la ventilation des grands établissements, se groupent tous, dans cinq classes principales :

Calorifères . ...

Poêles

i à air chaud, i à eau chaude.

I à vapeur.

, simple.

» calorifère.

OOo. I. Calorifères à air chaud. — Dans ce système, le foyer est toujours placé, soit dans des caves souterraines, soitdans des salles inférieures à celles qui doivent être échauffées. Ce foyer présente, à son pourtour, un revêtement eu maçonnerie formé de corps mauvais conducteurs de la chaleur, de briques par exemple. Tantôt, l’air qui a déjà servi à la combustion, parcourt de longs tuyaux au contact desquels l’air pur appelé du dehors vient s’échauffer. Dans ce cas, on doit toujours s’arranger de manière à ce que le courant d’air froid, qui pénètre dans le calorifère, suive, dans ses contacts successifs, une marche inverse de celle de l’air brûlé. Tantôt, l’air extérieur traverse lui-même les tuyaux métalliques placés à proximité du foyer et portés à une haute température. Dans tous les cas, c’est cet air extérieur, rendu chaud par le rayonnement ou par le contact des surfaces métalliques multipliées à dessein, qui parvient par de longs conduits, dans des pièces assez éloignées du foyer, et y produit d'abord une élévation de température, puis un excès de pression, dont le résultat est une ventilation continue.

606. Avantage* et Inconvénients île* calorifère* à air chnuil. — Un avantage évident offert pur ce système, c’est que la ventilation est la conséquence nécessaire du chauffage. L’air pur et chaud qui arrive dans

CHAI. El H.

une satlc par les bouches de chaleur, élimine toujours un égal volume d’air vicié. Mais, quelles que soient les dispositions adoptées, il y a nécessairement une déperdition considérable de calorique, toutes les fois que le trajet à parcourir par l’air chaud est un peu long; surtout lorsque le conduit qui l’amène dans les salles de rétablissement traverse un sol humide. En outre, il y a tin inconvénient réel à ce que l’air, avant d'arriver dans l’appartement, se soit trouvé en contact avec des surfaces métalliques quelquefois rouges de feu; l’air se dessèche et les matières organiques qui se décomposent, au moment où elles touchent une substance incandescente, donnent une odeur fort désagréable.

007 II. Calorifères par circulation d'eau chaude. — Principe théorique . — Dans ce second système, c’est l'eau qui sert de véhicule à la chaleur : elle va la prendre au foyer, et, à l’aide de longs tuyaux bien étanches, elle l’apporte dans les différentes salles de l’établissement. Là, sa température s’abaisse, elle cède à l’air ambiant la chaleur dont elle s’est précédemment emparée; puis, après s’étre suffisamment refroidie, elle

revient à son point de départ, la chaudière, pour y puiser une nouvelle dose de chaleur.

La connaissance du principe théorique des calorifères à eau chaude nous j>erroettra d'être bref sur leur description. Ils sceomposent 1 ° d’une chaudière A (fig. 248), posée sur le foyer et dans laquelle l’eau vient sans cesse prendre de la chaleur; 2° d’un canal vertical T, de grand diamètre, arrivant, en ligne droite, à la partie supérieure de l'édifiée et destiné à servir de canal de conduite à l’eau chaude ; cette eau monte d’elle-même en vertu de la faible densité, qui résulte de son élévation de température; 3° d’un réservoir Edit vase d’expansion auquel vient aboutir le canal précédemment décrit et qui recueille, à tout instant, le liquide chaud venant de la chaudière; 4° de tubes métalliques C", C" destinés à conduire l’eau aux pièces que l'on veut chauffer jusque dans des réservoirs cylindriques figurant des poêles I* et P’ ; C° de tubes de rentrée C, C, semblables à ceux qui partent du vase d’expansion , et qui aboutissent finalement à la partie inférieure de la chaudière.

Klg. 248.

CHAUFFAGE ET VENTILATION

008. Avantage* et Inconvénient» de» calorifères à eau chaude. —

Ce mode de chauffage présente des avantages évidents : 1“ la masse liquide, qui circule d’une manière continue, rend le chauffage très-régulier; le refroidissement des poêles à eau chaude est très-lent, à cause de la grande chaleur spécifique de l'eau ; 2° la température des surfaces métalliques, qui forment les parois des poêles, n’est jamais assez élevée pour que leur contact puisse occasionner des brûlures et des incendies ; 3” l’alimentation de l’eau dans la chaudière est rendue presque nulle, car la perte par évaporation est insignifiante ; A* la chaudière s’altère peu avec le temps, il ne s'y forme qu'un faible dépôt, puisque c’est la même eau qui sert constamment. Mais, à côté de ces avantages, se trouvent des inconvénients sérieux : les tuyaux de conduite de l’eau exercent, par leur poids, une forte pression sur les planchers; les poêles qui servent de réservoirs supportent eux-mêmes dans les rez-de-chaussée des bâtiments élevés des pressions considérables ; des explosions peuvent avoir lieu et surtout des fuites se manifester dans les tuyaux ; enfin les Irais d'installation et la dépense quotidienne du chauffage sont assez élevés. Ceci s'explique du reste très-bien ; il doit y avoir un accroissement de dépense par le fait même de la continuité du chauffage, continuité qui est superflue dans la plupart des cas. A quoi bon, par exemple, entretenir toute la journée de l'eau chaude dans des salles habitées seulement pendant quelques heures? On peut se soustraire, il est vrai, à cette permanence dans le chauffage ; mais c’est à l’aide de dispositions assez compliquées qui multiplient les chances de fuite, sans qu’il en résulte finalement une grande économie dans la dépense de combustible. En résumé, ce système, combiné presque toujours avec une ventilation forcée, paraît surtout convenable, dans le cas de grandes pièces, qui doivent être chauffées de jour et de nuit, telles que les salles des hôpitaux.

(K>1>. Chauffage à la vapeur. — Le principe théorique est ici fort simple. De la vapeur d’eau, qui se produit continuellement dans un générateur muni de tous ses accessoires, est amenée dans un réservoir, où elle se condense, en cédant à l’enceinte voisine toute ia chaleur latente, qu’elle possédait et qui la maintenait dans son état de vapeur. L’eau résultant de la condensation est reprise par des tuyaux métalliques, chargés de la rapporter à la chaudière, où elle éprouvera ultérieurement une vaporisation nouvelle. Ce système est supérieur à celui des calorifères â air chaud, lorsqu’il s’agit d’un chauffage intermittent dans des salles d’une très-grande capacité, et lorsqu'il faut produire, à un instant donné, dans une portion de l'enceinte, une élévation de tem[>érature, sans être obligé d'échauffer en même temps la masse d'air tout entière. Lin pareil mode de chaufl'age fut installé à la bourse de Paris, en 1828. sur l’avis d’une commission composé de Gay-Lussac, Thénard et Darcet.

CHALEUR

Mais ce procédé, si utile dans quelques cas, a ses défauts. Des réparations fréquentes deviennent nécessaires aux tuyaux ; une alimentation presque continue de la chaudière entraine un nettoyage fréquent, en raison des dépôts qui s’y forment. Si, à cet entretien coûteux de l'appareil, nous joignons les dépenses considérables du chauffage, si nous rappelons la nécessité, où l’on est, d’expulser l’air qui se trouve dans les tuyaux et qui Unirait pars’opposcr à la condensation de la vapeur; si nous signalons enfin les accidents, qui proviennent de ta dilatation de ces tuyaux passant par des températures très-diverses, nous serons en droit de conclure que le chauffage à la vapeur ne peut être employé que dans des cas très-restreints.

CIO. i*oêies. — Nous l’avons déjà dit : la cheminée ventile fort bien et chauffe très- mal; c’est exactement l’inverse qu’il faut dire, lorsqu’on veut exprimer en quelques mots ce que donnent -les poêles au point de vue de la ventilation et du chauffage: ces appareils procurent un chauffage économique, mais la ventilation qu’ils déterminent est presque nulle. Il résulte de cette indication (pie les poêles seront utiles dans quelques cas, et désavantageux dans un plus grand nombre.

Leur utilité lient surtout au chauffage facile qu’ils permettent, à l’économie de combustible qu’ils procurent. Ce dernier résultat est surtout sensible lorsque le grand développement de leurs surfaces de chauffe permet de profiter de la majeure partie de la chaleur développée dans le foyer. Ainsi, que dans un poêle en métal, la combustion soit peu vive, mais persistante; que dans un poêle en terre cuite, elle soit énergique et qu’elle dure assez de temps, pour élever la température du revêtement en maçonnerie; qu’en même temps, la fumée ne puisse s'échapper qu’à une température assez basse : celle que requiert le tirage (condition réalisable par le développement du tuyau à fumée), et l’on obtient, nvec les poêles simples, le maximum d’effet. Mais remédie -l- on, par ce moyen, à l’insalubrité, qu’entraîne leur emploi? Évidemment non. Ces appareils ne produisent jamais une ventilation suffisante, l'appel de l’air est d’autant plus faible, qu’ils sont mieux appropriés à un chauffage économique. D'autres défauts leur sont reprochés; les poêles dessèchent l'air ambiant, et lui communiquent une odeur désagréable ; l’élévation trop forte de température de leurs parois métalliques est, en outre, une cause fréquente d’incendie.

(il I . Poêle» calorifères. — Au lien de chauffer simplement l’air d’une salle par l’intermédiaire des parois métalliques d’un poêle, et d’obliger l’air froid du dehors à s’introduire par les joints des portes et des fenêtres, servons-nous de la chaleur dégagée, d'abord pour produire un appel continu de l'air extérieur, ensuite pour élever la température de cet air avant qu'il ne pénètre dans la pièce : alors la ventilation sera la conséquence du

CHAUFFAGE ET VENTILATION. 3i0

chauffage. On comprend, eu outre, que si nous parvenons à rendre suffisamment rapide le courant d'air qui se produira au contact du poêle, la paroi métallique se trouvera constamment refroidie et les inconvénients signalés dans le cas des |>oêles simples ne pourront se manifester : ces diverses conditions se trouvent précisément réalisées dans les poêles-calorifères.

Voici la description sommaire de l’un d'eux: Un poêle en fonte BB (fig. 249) pose sur le sol à l’aide de trois pieds de même métal.

Ce poêle est constitue par un foyer F et par un cylindre de tôle qui communique avec un tuyau à fumée T, ce tuyau s'élève d'abord verticalement à une hauteur de I ou 3 mètres, se recourbe horizontalement, traverse une portion de la salle à écliauffer et vient aboutir à une cheminée ordinaire juxtaposée à la cheminée d’appel dont nous parlerons tout à l’heure.

Les deux cheminées sont séparées, dans une partie de leur parcours, par une plaque assez large destinée à transmettre une portion de la chaleur de l'air hrùlé à celui du tuyau d’appel. Le cylindre qui surmonte le foyer est enveloppé par un manchon AA de tôle, d’un plus grand diamètre, qui descend jusqu’à la surface du sol où il est fixé, et sert de chemise au cylindre. Cette enveloppe présente à sa partie supérieure et latérale de larges ouvertures S, S garnies de toile métallique , par où l’air chaud s'échappera dans la salle. Cette même enveloppe communique à sa partie inférieure avec un canal EE pratiqué dans le sol et qui se prolonge jusqu’à l’extérieur du bâtiment pour y puiser de l'air pur; le canal est muni d'un registre K qui permet de régler ou même de supprimer, au besoin, la prise d’air extérieur.

A une assez grande distance du poêle-calorifère, dans l'épaisseur de l'un des murs ou dans les coins de la pièce, sont placés des conduits verticaux servant de cheminées d’appel pour la ventilation. Ces canaux se prolongent au-dessus de la toiture et débouchent dans lu salle par deux

Sï.iil

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CHALEUR

ouvertures, l'une très-près du sol pour la ventilation de l’hiver, l’autre, à 30 centimètres du plafond, pour la ventilation de l'été.

Cola posé, ilost facile de comprendre le jeu du poêle- calorifère. L’aircontenu dans la partie annulaire comprise entre le poêle IIRet son enveloppe AA s échauffé par contact et par rayonnement. Il s'élève en vertu de sa faible densité jusqu’aux orilicos d’écoulement de cette enveloppe. En pénétrant dans la pièce il se mêle à l’air qui s’y trouve, lui transmet une partie de sa chaleur et gagne ensuite la partie supérieure de la salle. Parvenu dans cette région, Pair chaud s’étend en couches horizontales. Les couches qui arrivent successivement agissent par leur force élastique sur celles qui les ont précédées, les déplacent l’une après l’autre et les entraînent dans une marche descendante. Dans ce parcours, elles s’emparent de tout l’air vicié par la respiration, arrivent au niveau de l’orifice inférieur de la cheminée d’appel, par où elles s’échappent un peu refroidies et chargées de la plupart des miasmes disséminés dans l’air de la pièce.

Un système analogue de chauffage fut installé il y a vingt-cinq ans environ sur les indications de SI. Péclet, dans plusieurs salles d’écoles; il a produit les meilleurs résultats au point de vue de l'assainissement.

Le poêle-calorifère de M. Martin, de Besançon, que représente la ligure 249, a l'avantage de pouvoir être rempli de coke pour toute une journée. Le coke introduit dans la capacité FF’ ne brûle qu’en bas vers F; cela lient à co que cette capacité est fermée de tontes parts sauf en / et i par oit la fumée se rend dans le cylindre de tôle BR et ne peut s'échapper par le tuyau T qu’en traversant l’ouverture 0 d’une cloison transversale.

612. Dnnnéctt numérique* concernant le chnufTmc et In ventilation.

— Pour compléter la question qui vient de nous occuper, nous indiquerons quelles sont les principales données numériques que la science fournit quand on veut déterminer, à l’avance, l’étendue des surfaces de chauffe nécessaire à la ventilation et nu chauffage des salles de dimensions connues. Nous donnerons en même temps les moyens de calculer la dépense de combustible. — Les nombres sont extraits du Traité sur la Chaleur de M. Péclet. On trouvera dans le recueil de problèmes’ quelques questions sur ce sujet.

Quand la fumée et les gaz brûlés sont à 800° dans le foyer et à 200° à l’extrémité du tuyau à fumée, la transmission de chaleur à travers les parois du poêle est par mètre carré de surface de chauffe et par heure :

Avec la tôle de I 700 à 2 000 calories.

Avec la foule, sous une épaisseur Ce 0m,0l ilf 4 000 à 5 000 —

A vie la terre cuite, sous une épaisseur de 0m,0l . de 1 500 à I 800 —

Les quantités de chaleur transmises par mètre carré et par heure, de