CHEMINÉES

Avant de parler des dispositions diverses que l'on donne aujourd'hui aux cheminées, il importe d'entrer dans quelques considérations préliminaires, pour faire comprendre ce que l'on doit entendre par le tirage du tuyau d'une cheminée.

Toute substance soumise à l'action de la chaleur se dilate, et les gaz sont de tous les corps ceux dont la dilatation est la plus considérable : un gaz est donc d'autant plus léger qu'il est plus chaud. La colonne d'air chaud que contient une cheminée étant plus légère que la même colonne d'air froid prise parallèlement en dehors de la cheminée , l'air chaud tend à s'élever dans le tuyau de conduite. Mais il ne peut s'échapper au dehors sans être remplacé, dans le tuyau de la cheminée, par une même quantité d'air froid, laquelle , s'échauffant à son tour, s'élèvera de môme dans la cheminée, et ainsi de suite. Un courant d'air continuel traversera ainsi le foyer. L'afflux de l'air froid est donc

LE CHAUFFAGE

ce qui alimente le feu d'une cheminée. On appelle tirage ce phénomène d'échange qui s'établit entre l'air chaud de l'intérieur du tuyau et l'air froid de la pièce.

L'activité du tirage dépend de deux éléments : de la température de la colonne gazeuse qui monte, et de la hauteur de cette colonne. C'est dans le but de déterminer un tirage extrêmement puissant, en augmentant de beaucoup la hauteur de la colonne d'air chaud, que l'on surmonte les foyers des usines de ces immenses tuyaux qui atteignent à des hauteurs extraordinaires. Il faut ajouter cet autre principe , que la vitesse du courant d'air chaud est d'autant plus grande que l'ouverture du foyer est plus petite. En effet, si la colonne d'air qui doit traverser le foyer y arrive par une large ouverture , elle ne se met pas en contact avec tout le combustible, une partie de l'air passe par-dessus le bois ou le charbon, sans le faire profiter de son oxygène ; si, au contraire, le passage de l'air est rétréci, toute la masse d'air est forcée de venir traverser le combustible en ignition : elle s'y échauffe par le contact de ce combustible, et, par sa température plus élevée, provoque un tirage plus actif. Ce dernier principe explique le mécanisme de ces tabliers mobiles, sur lesquels nous reviendrons plus loin, et qui ont pour résultat d'activer momentanément le tirage des cheminées, pour rallumer un feu languissant, ou commencer l'allumage.

Le chauffage par les cheminées, considéré au point de vue scientifique, consiste à brûler le combustible dans un foyer ouvert, et à laisser perdre, par un tuyau débouchant au dehors, les produits gazeux de la combustion. Ce mode de chauffage est agréable, parce qu'il permet de voir le feu, de se chauffer les pieds, et de tenir le haut du corps à une températ)ire moindre ; il est salubre, car il détermine un renouvellem.ent continu de l'air dans la salle échauffée. Cependant il a un grave inconvénient, c'est d'être le plus dispendieux de tous les moyens de chauffage. On a calculé qu'avec les cheminées du bon vieux temps, celles qui pouvaient abriter toute une famille sous leur respectable manteau, et recevoir quatre ramoneurs de front dans leur tuyau, plus respectable encore, on ne retirait qu'un et demi à deux pour cent du calorique développé par la combustion du bois. Ce système élémentaire de chauffage a été un peu amélioré de nos jours : les cheminées actuelles nous

font jouir du dixième de la chaleur produite dans le foyer; toul le reste du calorique dégagé par la combustion du bois ou du charbon dans nos cheminées est perdu : il s'envole par les toits, emporté avec Tair chaud et la fumée que le tuyau rejette hors de la maison. On consomme annuellement en France pour 150 millions environ de combustible dans les cheminées, et l'on ne profite guère que de la chaleur produite par 15 millions de combustible. Ce résultat déplorable s'expliquera sans peine pour nos lecteurs, s'ils veulent bien réfléchir aux dispositions essentielles d'une cheminée.

Le foyer est placé contre une des parois de l'appartement ; cette disposition fait perdre une grande partie de la chaleur du combustible en ignition, puisque, dans les cheminées, le rayonnement calorifique du combustible est seul mis à profit; or il n'y a ici que la partie antérieure du foyer qui rayonne ; celle qui est placée au fond du foyer ne donne aucun rayonnement dans la pièce. Une autre condition vicieuse, inhérente à la cheminée, c'est le tuyau. Cette énorme conduite, destinée à livrer passage aux produits de la combustion, emporte constamment l'air à mesure qu'il s'échauffe dans le foyer. M. Péclet, à qui l'on doit un traité remarquable sur la chaleur, a dit : « Les architectes comprennent si mal les principes de l'application du calorique, que la place la plus chaude d'une maison se trouve sur les toits. » Cette spirituelle boutade est parfaitement fondée. Conservé dans l'appartement, l'air chaud, qui s'échappe au dehors par le tuyau de la cheminée, en élèverait la température ; mais il est remplacé par l'air froid de l'intérieur, qui, se glissant par le dessous des portes et des jointures, vient, au grand détriment de l'effet calorifique, incessamment remplir ce tonneau des Danaïdes, incessamment vidé. C'est pour cela que quand on se chauffe devant une cheminée, on a d'ordinaire les jambes rôties et le dos glacé ; pendant que le foyer brûle les tibias , l'air venant de l'extérieur refroidit le haut du corps.

On voit, en résumé, que la seule cause d'échaufîement de l'air par les cheminées, c'est le rayonnement du combustible, qui élève la température de l'air placé à peu de distance du foyer.

Les constructeurs ont cherché à diminuer autant que possible les défauts que nous venons de signaler dans les cheminées ; et, s'ils n'ont pas rendu ce mode de ciiautfoge économique, ce qui

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était impossible, ils ont au moins diminué autant qu'il était permis les pertes de la chaleur.

C'est le physicien Rumlbrt qui, au commencement de notre siècle, apporta à l'ancienne cheminée les plus heureux perfectionnements qu'elle ait reçus. 1° Disposer le foyer de manière à renvoyer dans la salle la plus grande quantité possible de chaleur rayonnante; 2° réduire au minimum la quantité d'air appelée par la cheminée pour une quantité déterminée de combustible; 3° fournira la cheminée, au lieu d'air froid, de l'air préalablement chauffé ; telles sont les conditions que l'on a su remplir pour améliorer le système des anciennes cheminées.

La première indication a été réahsée, sur les conseils de Rumfort, en plaçant le feu très en avant, afin de diminuer la profondeur du foyer et d'augmenter l'étendue de la surface rayonnante. En inclinant les deux parois au dehors, les évasant, et les construisant avec des matériaux doués d'un grand pouvoir réfléchissant, comme la faïence ou le laiton poli, on a encore rempli l'indication relative au rayonnement.

La figure 159 représente la cheminée telle qu'on la construit aujourd'hui, d'après les indications de Rumfort.

Quant au second point, on a, d'après les indications de Rum-

Fig. 159. Cheminée de Rumfort.

fort, rétréci la partie inférieure du tuyau de cheminée, pour y placer un registre, lequel, manié au moyen d'une tringle, permet de régler le passage des gaz suivant la quantité de combustible brûlé, et même d'en interrompre complètement l'issue. On peut fermer ce registre, après que le feu est éteint, pour empêcher le refroidissement de la salle. Cet artifice commence pourtant à être abandonné.

La figuro, 160 montre des coupes intérieure et transversale de la cheminée de Rumlort, si en usage aujourd'hui.

Fig. 160. Coupes de la cheminée de Rumfort.

La troisième condition a été remplie en profitant de l'air chaud et de la fumée qui se dégagent du foyer, pour chauffer de l'air

frais et pur, pris à l'extérieur, avant de l'introduire dans la pièce et dans la cheminée qu'il doit alimenter.

Voici une disposition qui a été proposée dans ce but par Rumfort et qui est quelquefois mise en usage. Un conduit de fonte (fig. 161) placé en A attire l'air pris au dehors; cet air parcourt la partie inférieure du tuyau de la cheminée, et il vient se jeter dans la pièce par l'ouverture A'.

La plupart de nos cheminées d'appartement sont aujourd'hui fermées au moyen d'un tablier mobile. Ce tablier est composé dedcux plaques métalliques se recouvrant l'une l'autre, à l'aide desquelles onpeutrégler à volonté l'introduc-

Fig. 16.. chaufTage de l'air destiné à tio^ de l'air daus le foyer, ct acti-

aiimcnter la cheminco. yer, quaud OU le vcut, le tirage.

Comme on le voit sur les figures 162 ct 163, qui montrent le

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mode d'établissement et le jeu du tablier mobile, la plaque inférieure du tablier est soutenue par deux chaînes qui passent sur des poulies et portent des contre-poids cà l'autre extrémité. Quand

Fig. 162. Cheminée de Rumfort à tablier mobile.

Fig. 163. Tablier mobile.

la première plaque en descendant a découvert la suivante, elle entraîne celle-ci , et de même lorsqu'elle l'a recouverte en remontant. Ce mode de liaison est établi de la manière la plus simple à l'aide d'arrêts placés l'un à la partie supérieure de la première, et les deux autres à la partie inférieure de la seconde. Nous avons déjà expliqué, en parlant du mécanisme physique du tirage des cheminées, pourquoi ce rétrécissement momentané du foyer provoque un tirage si énergique.

Un proverbe latin dit : Sunt tria damna domûs : imber, mala femina, fumus. Essayons d'expliquer la cause, et de chercher les moyens de prévenir cette fumée qui est, selon le latin, un des trois fléaux de la maison.

La fumée est un mélange d'air chaud, d'acide carbonique, d'oxyde de carbone et de produits gazeux carbonés, élevés à une haute température. C'est en raison de cette température élevée que la fumée s'élève dans le tuyau de la cheminée. Or, différentes circonstances peuvent gêner son ascension, et la faire refluer dans l'appartement. La première de ces causes pertubatrices, c'est l'action du vent. Quand son mouvement est rapide, le vent coupe l'issue à la fumée, en formant au-dessus du tuyau comme une sorte d'obturateur. Si la direction du vent est verticale, il refoule la fumée dans le conduit. Les chapeaux, les capuchons tournants, qui ont pour résultat de jeter

la lumée du côté opposé d'où vient le Vent, les bascules chinoises, que le vent lait retomber, de manière à fermer la cheminée du côté oîi le vent souffle, et à l'ouvrir du côté opposé, les capuchons fixes, en tôle, qui couvrent le tuyau en descendant en contrebas de son ouverture, sont les dispositions usitées pour empêcher les cheminées de fumer par l'effet du vent. Ces dispositions sont, en général, efficaces.

La rencontre de deux courants de fumée inégaux en force et en direction, la trop grande brièveté du conduit, font aussi fumer les cheminées : dans le premier cas, la séparation de la cheminée en plusieurs tuyauxpar des languettes; dans le second cas, l'adaptation d'un conduit en tôle, sont les remèdes les plus sûrs.

D'autres influences, agissant sur la partie inférieure du conduit, peuvent encore gêner l'ascension de la fumée : telle est, par exemple, l'insuffisance de la quantité d'air qui arrive dans la salle pour répondre à l'appel de la cheminée. Alors, en effet, un vide partiel se produisant dans la salle, la pression atmosphérique y diminue, et la fumée tombe nécessairement dans la pièce pour remplir ce vide partiel ; elle reflue par les parties du tuyau de la cheminée oii le courant ascendant est le plus faible. Le même effet peut être occasionné par l'appel de cheminées plus puissantes, placées dans des chambres voisines, et même seulement par le tirage d'une cage d'escalier contiguë, surtout si elle est elle-même chauffée par un poêle ou un bec de gaz. Il faut, dans ce dernier cas, augmenter les ouvertures d'arrivée de l'air dans la pièce.

Il arrive encore fort souvent que le soleil frappant le sommet d'une cheminée, la fait fumer; cela tient à ce que le soleil échauffant le tuyau, augmente encore le tirage, et nécessite un appel d'air plus énergique, appel auquel les ouvertures de l'appartement ne peuvent suffisamment répondre, ce qui diminue la pression atmosphérique à l'intérieur de la pièce, et force la fumée à y retomber par suite de cette inégalité de pression.