CHAPITRE III

TRAVAUX DU PHYSICIEN RUMFORD SUR LE CHAUFFAGE AU MOYEN DES CHEMINÉES. — TRAVAUX DE PÉCLET SUR tES DIVERS MODES DE CHAUFFAGE.

Nous arrivons ainsi au physicien Rumford. Ses travaux exercèrent sur l'art du chauffage une influence considérable, mais qui ne fut pas toujours heureuse. Rumford, en effet, négligea totalement les bouches de chaleur, sur lesquelles Savot et Gauger avaient, avec raison, tant insisté. Les errements de Rumford, suivis encore aujourd'hui, sont déplorables à ce point de vue. C'est à ce physicien que Fon doit de voir la plupart des cheminées en France, privées de bouches de chaleur, artifice si simple et si efficace pour accroître la proportion de calorique fournie par les cheminées.

Mais la part étant faite à un juste reproche, il faut reconnaître que Rumford a beau- | coup perfectionné les détails de construction des cheminées, et qu'en particulier, sa cheminée à foyer mobile fut une invention d'un grand mérite.

Pour faire bien apprécier les travaux de Rumford sur le chauffage domestique, il sera nécessaire de poser ici quelques principes de physique, c'est-à-dire de bien établir en quoi consistent, d'une part, le tirage d'une cheminée, et d'autre part le rayonnement de la chaleur par les combustibles brûlant dans l'âtre.

Qu'est-ce que le tirage? C'est l'action par

L'ART DU CHAUFFAGE

laquelle les gaz contenus dans la cheminée, plus chauds et plus légers que l'air ambiant, tendent à s'élever, et appellent à leur place

Fig. 155. — Benjamin de Rumford.

une nouvelle colonne d'air. Cette nouvelle colonne d'air alimente la combustion, s'échauffe, et s'échappe à son tour par le conduit de la fumée. L'activité du tirage, c'est le passage plus ou moins prompt de l'air par la cheminée, passage qui dépend lui-même du degré d'intensité de la combustion.

Pour mieux préciser, supposons que chaque litre des gaz contenus dans la cheminée AB [fig. 156), pèse un quart de litre de moins qu'un litre d'air ambiant; la force ascensionnelle de la colonne AB sera représentée par cette différence de poids, multipliée par le nombre de litres de gaz qu'elle contient; ou plus scrupuleusement, ce sera la différence du poids entre la colonne gazeuse AB, et une égale colonne d'air extérieur, CD. On comprend, d'après cela, que plus la cheminée sera haute, plus le tirage sera actif.

Diverses dispositions sont avantageuses t. iv. -

pour activer le tirage ; nous les ferons connaître en leur lieu.

En ce qui concerne la deuxième question, c'est-à-dire le rayonnement, nous dirons qu'on obtient tout l'effet utile d'un mode de chauffage quelconque , alors qu'on profite de toute la chaleur rayonnante que fournit la combustion.

Un poids défini de charbon ne peut donner qu'une quantité de chaleur rayonnante déterminée^), et il la donne toujours, si sa combustion est complète. Il en est de même pour tout autre combustible. Les prétendus inventeurs allant à la recherche d'appareils qui, dans leur imagination, doivent faire rendre à la houille ou au bois plus de chaleur que le maximum connu, s'engagent donc dans

■Mil

Fig. 156. — Principe du tirage des cheminées.

une voie fausse. Les seuls appareils que Ton doive chercher sont ceux qui laisseraient perdre moins de chaleur que ceux actuellement en usage, et qui rempliraient tout à la fois les conditions de l'économie dans l'installation et de la commodité dans le service.

(i) Un kilogramme de charbon théoriquement »ur, produit en brûlant 3G,000 calories.

Cette quantité totale, et à peu près constante, de chaleur rayonnante que peut donner un combustible, doit être divisée en deux parts : la chaleur qui rayonne directement par le foyer, — et c'est la seule qu'utilisent les cheminées ordinaires; — et la chaleur rayonnée par les conduits de la fumée, ou les autres corps que peut chauffer le combustible. Les poêles ne réchauffent que de cette seconde manière.

La quantité de chaleur donnée par nos meilleures cheminées, ne s* élève guère qu'à 12 oui 4 pour 100 de la chaleur développée par le combustible; un volume d'air considérable est chauffé en pure perte, au point de vue du rendement calorifique, et s'écoule à l'extérieur.

De là ce mot de Franklin : « La cheminée est le meilleur moyen de se chauffer le moins possible, en brûlant la plus grande quantité possible de bois. »

L'air appelé par la cheminée en sort, en effet, avec une température qui peut dépasser 100 degrés (1), et avec une vitesse de lm,40 à 2 mètres par seconde. Les poêles, au contraire, n'admettant guère plus d'air qu'il n'en faut pour la combustion, et refroidissant la fumée au sein de leurs tuyaux, peuvent, quand ces conduits ont une longueur considérable, ne rejeter que des gaz à peu près refroidis, et utiliser par conséquent la presque totalité de la chaleur émise par le combustible.

Si les cheminées consomment beaucoup et réchauffent peu ; si elles ont, en outre, le désagrément d'appeler par tous les joints des portes et des fenêtres, des vents coulis, qui viennent glacer le dos, pendant qu'on a la face grillée par le foyer, elles présentent l'inappréciable avantage d'égayer par le spectacle d'une belle flamme et par les petits épisodes de la combustion de la bûche, qui, d'abord, flambe joyeusement, puis laisse un

(1) Manuel pratique du chauffage et de la ventilation, jpar M. le général Morin, in-8. Paris, 1868.

brillant tison, qui s'envole en un millier d'étincelles.

La verve des poètes a décrit de mille manières le bonheur de rêver au coin du feu, le plaisir de tisonner et d'édifier des châteaux de feu, qui croulent plus vite encore que les châteaux en Espagne ! Les gens du monde disent, plus simplement, que le feu tient compagnie, et nous sommes de leur avis. Ajoutons que l'énorme quantité d'air que le tirage appelle, renouvelle incessamment l'atmosphère de la pièce. Aussi le chauffage par les cheminées est-il le plus salubre, en même temps que le plus agréable de tous les moyens dé chauffage.

Voilà les avantages certains, le côté séduisant et utile de la cheminée. Mais, hâtonsnous de le dire, pour revenir à Rumford, toutes ces qualités n'existaient pas au même degré avant le célèbre physicien français. Quelques passages extraits de son ouvrage feront comprendre, mieux que tout ce que nous pourrions en dire, quels furent les travaux de ce savant.

« Dans le cours de mes diverses expériences, et de la pratique que j'ai acquise en rectifiant la construction des cheminées qui fument, je n'ai jamais été obligé, dit Rumford, excepté dans un seul cas, d'avoir recours à un autre moyen que celui de réduire le foyer, et ce que j'appellerai la gorge de la cheminée, c'est-à7dire la partie inférieure du luyau qui est immédiatement au-dessus du foyer, à d$ justes formes et proportions (1). »

Ici Rumford se trompe, par excès de modestie. Il fit plus que réduire les dimensions de la gorge et celles du foyer; il avança encore le foyer du côté de la pièce, et changea la forme des pieds droits, comme le prouveront les extraits qui vont suivre, ainsi que les figures que nous reproduirons d'après son ouvrage.

« Le résultat de plusieurs expériences faites avec le plus grand soin à l'aide du thermomètre, dé-

(1) Essais politiques, économiques et philosophiques, par Benjamin, comte de Rumford, traduit de l'anglais, 2 vol. in-8. Genève, 1799*

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montre que l'économie du combustible provenant des changements faits aux cheminées montait ordinairement à moitié, quelquefois môme aux deux tiers de la quantité consommée précédemment. »

Si les cheminées modernes perfectionnées ne donnent que 12 ou 14 pour 100 de la chaleur totale, on peut en inférer que les grandes .cheminées de l'époque de la Renaissance n'arrivaient guère à utiliser que 4 à S pour 100 de la chaleur du combustible.

« La seule plainte, continue Rumford, que j'aie entendu faire, est que la nouvelle méthode rendait les chambres trop chaudes ; maïs il est si facile d'y remédier, que j'aurais hésité à en faire mention, de crainte qu'on ne s'imaginât que c'était une insuKe faite à la personne qui a inventé les changements adaptés aux cheminées».. »

Rumford distingue deux sortes de chaleur , comme nous avons distingué plus haut la chaleur par rayonnement de la chaleur par contact. C'est ce qu'il exprime ainsi, dans le langage imparfait de la physique de son temps :

« L'une est combinée avec la fumée, les vapeurs et l'air échauffé qui s' élèvent du combustible en feu, et passe dans les régions supérieures de l'atmosphère j tandis que l'autre partie qui paraît n'être point combinée, ou, comme quelques physiciens le supposent, qui n'est combinée qu'avec la lumière, part du feu sous la forme de rayons dans toutes les directions possibles. »

Nous regrettons de ne pas pouvoir reproduire, à cause de sa longueur, tout ce passage, qui est très-curieux et qui présente trèsbien l'état de la science à cette époque.

Rumford établit que la chaleur rayonnante, ou non combinée, pour nous servir de son expression, est seule utilisée par les cheminées, et il ne doute pas que la chaleur perdue ne soit « trois ou quatre fois » plus •considérable que celle qui émane du combustible sous forme de rayons. Puis il cherche à augmenter le plus possible la quantité chaleur de rayonnante, par l'arrangement du feu et par la disposition des surfaces réfléchissantes.

« D'après un mûr examen sur la meilleure forme à donner aux côtés verticaux d'un foyer, ou ce qu'on appelle les jambages > on a trouvé que c'est celle d'un plan droit, faisant un angle de 135° sur la surface plane du fond de la cheminée. Suivant l'ancienne construction des cheminées, cet angle est droit ou de 90°; mais, comme dans ce cas les jambages de la cheminée (ÀC, BD) sont parallèles, il est évident que cette disposition est peu propre à renvoyer dans la chambre, par voie de réflexion, les rayons qui émanent du feu. »

La figure 157, que donne Rumford dans son ouvrage, et que nous reproduisons, représente la coupe de l'ancienne cheminée; la figure 158 est la coupe de la cheminée moderne, modifiée d'après les principes posés par Rumford.

Fig. 157. — Coupe de l'ancienne cheminée.

11 conseille de recouvrir d'un enduit blanc les surfaces inclinées bk et ia, « la couleur

Fig. 158. — Coupe de îa cheminée modifiée par Rumford.

blanche étant celle qui réfléchit le plus de chaleur et de lumière. »

Les figures 157 et 158 représentent donc, Tune la coupe verticale de la cheminée ancienne, la seconde, la cheminée, après la modification apportée par Rumford. Gomme on le voit, Rumford se contente, en somme, de placer dans le fond et sur les côtés, une maçonnerie solide, qui ne laisse pour toute gorge qu'une fente (f) large, en moyenne,

de 4 pouces (0^,11), qui avance le foyer vers la chambre, et dont les jambages , blancs et inclinés, réfléchissent la chaleur. Il diminue aussi la dimension de l'âtre ab.

Un point semblait fort le préoccuper : par où pourrait entrer le ramoneur, alors que la gorge du tuyau ne serait large que de 4 pouces? Rumford résolut la question par une « invention » bien simple. Vers le haut de la maçonnerie et à rentrée de la gorge, une pierre (t'A) est posée, sans ciment, dans un encastrement qu'elle remplit. Le ramoneur, pour entrer, ôte la pierre, et le passage est libre ; l'opération terminée, il remet la pierre en place.

Nous n'avons plus aujourd'hui pareil souci. Nos conduits de cheminées sont trop étroits pour admettre le corps du plus mince ramoneur. Les individus qui exercent cette industrie, pratiquent le ramonage à l'aide d'un fagot de minces lames métalliques, qu'on promène avec une corde, sur toute la longueur du tuyau, et de ce mode plus simple de ramonage, il résuite même une économie.

Tels furent les principes donnés par Rumford pour la disposition du foyer des cheminées. Aussi simples qu'efficaces, ils ouvrirent la voie aux nombreuses modifications qu'on n'a cessé de proposer jusqu'à nos jours. Seulement, comme nous l'avons dit, Rumford, ayant complètement négligé les bouches de chaleur dont plusieurs architectes avaient pourtant, avant lui, compris la nécessité, laissa son œuvre imparfaite.

Parmi les physiciens qui se sont occupés, dans notre siècle, de l'étude du chauffage domestique, il faut citer, comme tout à fait hors ligne, E. Péclet, professeur de physique à la Faculté des sciences de Marseille, ensuite à l'Ecole centrale des arts et manufactures de Paris, enfin inspecteur général de l'Université, connu par un excellent Traité de physique, demeuré classique. Dans les derniers temps de sa vie, E. Péclet s'était consacré entièrement à l'étude expérimentale du chauf-

fage. La chaleur considérée dans toutes ses applications, tant dans l'industrie que dans l'économie domestique, devint, entre ses mains, le sujet d'un nombre considérable de recherches , dont il consigna les résultats dans tous les recueils de sociétés savantes et industrielles, particulièrement dans le Bulletin de la Société d'encouragement pour l'industrie nationale.

Les immenses travaux de Péclet sur ces

diverses questions ont été résumés par lui dans son Traité de la chaleur (i), livre fondamental pour l'étude de toutes les questions relatives au chauffage, et que nous aurons bien souvent à invoquer dans le cours de cette Notice.

(t) Traité de la chaleur considérée dans ses applications^ 3 vol. in-8, 3e édition. Paris, 1860.

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