CALORIFÈRE A EAU LIQUIDE

Le chauffage des habitations par la circulation d'un courant d'eau chaude dans des tuyaux était connu des Romains, qui l'employaient dans leurs étuves et thermes. Mais l'appareil vraiment remarquable dans son principe, qui consiste à faire circuler de l'eau chaude dans une série de tuyaux ascendants, et à ramener la même eau liquide de la môme chaudière par une autre série de tuyaux faisant suite aux premiers, de manière à opérer une véritable circulation d'eau continue, est la propre invention de l'architecte Bonnemain. C'est vers la fin du dix-huitième siècle que ce système fut établi pour la première fois par l'architecte français. De 1830 à 1835, ce procédé de chauffage a reçu de

LE CHAUFFAGE

nombreuses applications en Angleterre. Il a été de nouveau perfectionné en France par M. Léon Duvoir.

Concevons une ligne de tuyaux s'élevant d'un point donné jusqu'à une certaine hauteur, et descendant ensuite pour venir se terminer à ce môme point. Si un tel système , qui forme un cercle continu et complet, est entièrement rempli d'eau à la môme température, il est évident que toute cette masse liquide se tiendra en équilibre et immobile. Mais qu'en un point donné du circuit l'eau soit échauffée au moyen d'un foyer, l'équilibre primitif sera rompu, la couche liquide échauffée deviendra plus légère , s'élèvera et sera remplacée par une môme masse d'eau froide, laquelle s'échauffant à son tour, s'élèvera comme la première, et ainsi de suite. Un courant continu se produira de cette manière dans l'appareil, les parties échauffées gagneront la partie supérieure, descendront après s'y être refroidies , et seront finalement ramenées vers le foyer.

Tel est le curieux principe du chauffage par l'eau liquide. Voici maintenant comment est disposé l'appareil. Il se compose d'abord d'un foyer, sur lequel est placée une chaudière de métal. Du haut de cette chaudière, part la branche ascendante du système de tubes qui, après un parcours plus ou moins prolongé, retourne à la chaudière et vient s'ouvrir vers son fond. C'est au point le plus haut du circuit qu'est situé le foyer. La branche ascendante de tuyaux transporte la chaleur, la branche descendante la répand dans la pièce à chauffer.

Les appareils de chauffage à l'eau sont de deux sortes : 1° ceux dans lesquels le circuit ne s'élève pas à une grande hauteur et où la pression exercée sur Teau de la chaudière par la colonne ne dépasse pas la pression atmosphérique : on les nomme àbasse pression; 2° ceux dont le circuit est très-long et dans lesquels la charge supportée par la chaudière est considérable et la température bien supérieure à 100° : ce sont les appareils à haute pression.

Dans les appareils à basse pression (fig. 171), le liquide est en relation avec l'air extérieur, soit par la chaudière quand elle est ouverte, soit par un appendice, nommé vase d'expansion, qui sert à recevoir le trop-plein des tuyaux, quand l'eau qui y est contenue se dilate par suite de réchauffement. On emploie la chaudière ouverte lorsque l'inclinaison du circuit est très-faible et

ne dépasse pas un mètre. Pour le cliaufîage des serres, par exemple, où les tuyaux courent à peu près horizontalement un peu au-dessous du sol, la branche ascendante s'ouvre au-dessus du niveau de l'eau, et la branche descendante au-dessus de l'orifice de la première. La chaudière est fermée au contraire, lorsqu'on veut appliquer ce genre de chauffage à plusieurs

Fig. 171. Calorifère à eau chaude, basse pression.

étages à la fois, auquel cas l'eau communique avec l'atmosphère par le vase d'expansion.

Il faut distinguer parmi les tuyaux ceux qui servent au transport et ceux qui servent au chauffage. Les premiers, donl le diamètre est en général plus petit que celui des derniers, doivent être assemblés avec soin et disposés de manière à pouvoir sup-

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porter sans se rompre les dilatations et les contractions auxquelles ils sont successivement soumis.

Comment la chaleur est-elle communiquée par l'eau à l'enceinte qu'il s'agit de porter et de maintenir à une certaine température? Le courant d'eau chaude traverse un vase de métal, nommé poêle à eau, parce qu'il échauffe, en effet, la pièce à la manière d'un poêle, et qui est placé dans la salle même à chauffer- L'eau chaude arrive dans ce poêle par en haut et s'en échappe par en bas. De simples tuyaux remplacent économiquement les poêles à eau dans les serres, les ateliers et les salles où l'on peut les dissimuler.

La figure 171 représente le calorifère à eau à basse pression. AB est le tuyau de la cheminée du foyer qui chauffe l'eau contenue dans la chaudière dont la forme est concave; de cette chaudière part le tube qui amène l'eau chaude dans les poêles D, E, F, et la ramène ensuite à la chaudière.

Dans les appareils à haute pression, le principe du système est le même, si ce n'est qu'au lieu de fonctionner à des températures inférieures ou égales à celle de l'eau bouillante, l'eau chaude circule sous des pressions de plusieurs atmosphères, et par conséquent à une température bien supérieure à 100". Ces appareils exigent moins de surface de chauffe, et occupent moins de place; mais ces fortes pressions et la haute température à laquelle sont soumis les tubes, exposent à des ruptures. C'est ce qui arriva, en 1858, dans l'église Saint-Sulpice, à Paris, où plusieurs personnes furent brûlées grièvement par la rupture subite d'un tuyau de chauffage plein d'eau bouillante. En outre, les tubes peuvent à la longue carboniser les bois près desquels ils passent, ce qui a quelquefois causé des incendies.

La figure 172 représente un appareil à haute pression destiné au chauffage d'une maison à plusieurs étages. 11 consiste, comme on le voit, en un long tube continu qui se replie sur lui-même en hélice quand il arrive dans le poêle à eau. Le fourneau en briques, avec son foyer, est placé à la partie inférieure. Le tuyau s'élève directement jusqu'à l'étage supérieur qu'il s'agit de chauffer; il forme là une nouvelle hélice, qui commence le tuyau de retour du circuit, et forme un poêle destiné à chauffer l'air de l'étage supérieur. Cette hélice enveloppée

de bois, de pierre ou de métal, répand sa chaleur dans le poêle par de larges bouches grillagées. Après avoir ainsi chauffé l'étage supérieur, le tuyau descend à l'étage inférieur, pour y former un poêle semblable, et ainsi de suite à chaque étage, jusqu'à ce qu'il revienne à son origine, complétant et parachevant le circuit.

La pression dans les appareils de ce genre, construits par

Fig. 172. Calor ifère à eau chaude, haute pression.

Perkins en Angleterre, allait quelquefois jusqu'à J 5 ou 20 atmosphères ; c'était un danger permanent de rupture et d'explosions. En France, M. Duvoir installa à la Chambre des Pairs un système dans lequel la pression ne dépassait pas 5 atmosphères, mais qui était encore sujet aux ruptures. Les avantages du chauffage par circulation d'eau ont été ap-

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préciés ainsi qu'il suit par M. Grouvelle, dans le Dictionnaire des Arts et Manufactures :

« Une simplicité remarquable de construction et de conduite. Pas d'alimentation, de surveillance, ni de nettoyage ; une régularité extrême dans le chauffage.... Une répartition très-égale de chaleur sur de grandes longueurs. Une facilité très-grande de modérer le chauffage et de le régler suivant les besoins du moment par la seule conduite du. feu.... Un refroidissement très-lent. On emploie donc avec grand succès ce mode de chauffage dans les serres oîi il faut une chaleur réglée et parfaitement égale, dans les prisons, les édifices pubUcs destinés à de grandes réunions. »

A côté des avantages de ce système, signalons ses défauts. Les hautes pressions que supportent les tubes et les chaudières, sont une source de dangers, comme l'a prouvé l'accident arrivé à l'église Saint-Sulpice, où l'un des tuyaux s'étant crevé, plusieurs personnes furent brûlées et inondées dans l'église. La dépendance forcée des poêles d'eau, superposés d'étage en étage, et desservis par une seule circulation, fait que l'on ne peut jamais chauffer l'un sans l'autre, ni suspendre le chauffage d'une ou de plusieurs pièces : il faut que toutes les pièces soient chauffées, bon gré mal gré. Ces inconvénients sont graves. Ils font conaprendre que ce système, qui a été quelque temps en faveur^ ait fini par faire place au calorifère à air chaud, si simple dans son installation et dans son entretien, qui n'exige pour sa construction qu'un travail de maçonnerie, et pour son entretien qu'un domestique \

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Lorsqu'un certain nombre de personnes sont réunies dans un espace clos, par exemple dans une salle dont les portes sont fermées, elles éprouvent, au bout d'un certain temps, un malaise particulier, que l'on ne fait cesser qu'en renouvelant l'air de la pièce. Cet effet fâcheux est dû à la viciation de l'air,

1. Les lecteurs qui désireraient des renseignements plus étendus sur la question des calorifères, les trouveront dans l'article Chauffage de M. Grouvelle, du Dictionnaire des Arts et Manufactures, auquel nous avons fait divers emprunts pour ce chapitre.

et le renouvellement de l'air altéré est le seul moyen à opposer à sa manifestation. Mais quelles sont les causes de cette altéralion de l'air dans une salle habitée? Ces causes sont nombreuses, quelques-unes peuvent être mesurées exactement.

A cette dernière catégorie appartiennent les modifications de température, le changement de composition de l'air, ainsi que les variations dans les quantités d'humidité qu'il contient. On sait que l'homme, par sa respiration, prend l'oxygène à l'air qui l'environne, et le remplace par de l'acide carbonique. La quantité d'acide carbonique produit s'élève, en moyenne, à 500 litres par jour pour chaque individu adulte. En outre, par sa respiration et sa transpiration cutanée, l'homme émet chaque jour 1300 grammes d'eau à l'état de vapeur.

Les autres causes de viciation qui jusqu'à ce jour ont échappé à nos procédés de mesure, n'en sont pas pour cela moins réelles. Elles proviennent de la présence de matières animales produites par les êtres vivants, et qui manifestent leur présence dans l'air confiné par une odeur particuhère, désagréable, même quand il s'agit d'individus sains.

Le moyen le plus efficace d'éviter ces inconvénients, c'est l'emploi d'un bon système de ventilation.

Deux à tro.is millièmes d'acide carbonique, et sept grammes de vapeur d'eau par mètre cube, sont les limites que l'altération de l'air ne doit pas dépasser. Des expériences ont prouvé qu'en fournissant h une réunion de personnes en santé vingt mètres cubes d'air par heure et par individu, on satisfait complètement à toutes les exigences d'une bonne hygiène. Mais combien peu de lieux publics présentent ces conditions hygiéniques! Qu'on songe à nos salles de spectacle, aux ateliers de beaucoup d'industries, aux salles d'hôpital! on verra avec quelle négligence les architectes ont prévu la nécessité de renouveler l'atmosphère de ces lieux de réunion.

Il y a dans l'histoire de l'adoption générale des moyens de ventilation une circonstance bien singuhère et qui mérite d'être signalée. Ce n'est point pour le public des théâtres, pour les ouvriers des fabriques, pour les malades des hôpitaux, qu'on a songé pour la première fois à établir un système de ventilation destiné à renouveler l'atmosphère altéi-ée; c'est.... pour les vers à soie! La ventilation fut employée d'abord dans les magnane-

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ries, dans un but d'intérêt privé ; elle produisit d'excellents résultats sur l'éducation des chambrées de vers, et c'est après la constatation de ce fait que la ventilation fut réclamée pour des réunions d'hommes.

Les premiers essais d'un système de ventilation ont eu lieu en Angleterre, pour la Chambre des Lords et celle des Communes. En France, la ventilation fut appliquée- pour la première fois, au palais de la Chambre des Pairs. Depuis cette époque, les hôpitaux et les théâtres ont songé, avec plus ou moins d'empressement et de succès, à réaliser ce précieux système.

Il y a deux manières de provoquer la ventilation d'une salle : par un appel d'air, que l'on provoque au moyen d'un foyer placé à la partie supérieure de la salle, ou par l'injection, dans l'intérieur de cette salle, d'un volume d'air frais pris au dehors et poussé dans la salle par un moyen mécanique, tel qu'une machine soufflante ou une aile d'hélice en métal, animée d'un mouvement de rotation.

Le meilleur système de ventilation consiste dans l'emploi d'un agent d'impulsion mécanique qui lance de l'air dans la salle. Pour donner une idée de ce système, nous ferons connaître celui qui a été adopté il y a peu d'années , et qui fonctionne à l'hôpital Lariboisière, à Paris, ce palais du pauvre, comme on l'a nommé, dont la distribution intérieure est citée comme un véritable modèle.

Une machine à vapeur placée dans une cave, à l'extrémité de l'hôpital, met en mouvement une hélice métallique: c'est une espèce de moulinet formé de deux ailes, que l'on fait tourner à l'entrée du tuyau de distribution de l'air, au moyen d'une petite machine à vapeur ou d'une force motrice quelconque. Ce moulinet, en tournant sur son axe, attire d'un côté l'air, qu'il puise au sommet de l'édifice, et le pousse, de l'autre côté, dans un large conduit de bois, qui va le porter et le distribuer aux différentes salles à ventiler. iVIais avant de se mélanger à l'atmosphère de l'enceinte, cet air parcourt un conduit situé sur la ligne médiane de l'édifice, et s'échaufl"e au contact des tuyaux du calorifère de l'hôpital. L'air, ainsi échauffé sur son passage, monte à la partie supérieure de la salle, s'étend en nappe , et descend ensuite, poussé par derrière par de nouvelles couches,

qui le suivent et le remplacent. Descendu à la partie inférieure de la salle, il s'engage dans les conduits de sortie qui régnent dans les murs, et se rend dans une vaste cheminée placée à la partie supérieure du comble de l'hôpital, d'où il s'échappe au dehors. L'air qui pénètre dans la salle y arrive par la partie supérieure, et comme il en sort par les parois latérales, après avoir parcouru le trajet que nous avons indiqué, il est bien forcé de changer continuellement et complètement l'atmosphère de l'enceinte.

Tel est le système de ventilation le plus simple et le plus efficace que l'on connaisse.

Dans les nouveaux théâtres de Paris, ceux de la place du Châtelet et de la Gaîté, on n'a pas adopté le système de l'injection de l'air. C'est l'appel par un foyer supérieur qui détermine la ventilation.

La ventilation est indispensable dans les lieux de réunion publique, comme les salles de théâtre, les prisons, les assemblées, les hôpitaux. On a moins à s'en préoccuper dans les appartements et les pièces d'une maison, qui ne reçoivent qu'un petit nombre d'individus à la fois, et dont l'atmosphère est d'ailleurs suffisamment renouvelée, pendant l'hiver, par le tirage de la cheminée, et pendant l'été, par l'ouverture des fenêtres et des portes. C'est donc principalement pour les lieux de réunion publique que Ton doit songer aux moyens de ventilation.