CHAPITRE X

UTILITÉ DES CALORIFÈRES. — MOUVEMENT DE L'AIR DANS LES CALORIFÈRES A AIR CHAUD. — TUYAUX, JOINTS, NA- TURE DES MATÉRIAUX EMPLOYÉS. — LES DIVERS SYSTÈ- MES DE CALORIFÈRES.

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 guère que 3 à 4 pour 100 du calorique développé parla combustion du bois. Ce système élémentaire de chauffage a été un peu amélioré depuis nos aïeux : les cheminées actuelles nous font jouir du huitième ou du dixième de la chaleur produite dans le foyer. On consomme annuellement en France pour 150 millions environ de combustible, et l'on n'en utilise guère que pour 15 millions; le reste, c'est-à-dire 135 millions, s'envole sur les toits !

En se fondant sur le relevé des octrois, on a calculé que Paris reçoit annuellement, pour

(t) Œuvres complètes de Sénèque le Philosopfie, t. VI, lettre 90, p. 469-471,

plus de 26 millions de francs de bois à brûler (500,000 stères). Ce bois étant uniquement destiné aux cheminées, lesquelles n'utilisent guère, en moyenne, que 8 à 10 pour 100 de la chaleur produite dans le foyer, il en résuite qu'à Paris seulement, et pour cette seule espèce de combustible, on perd chaque année, on jette dans les airs, une quantité de chaleur équivalente à 23 millions de francs, ce qui donne pour chaque maison une perte annuelle de S 00 francs.

Ce résultat déplorable est inhérent aux dispositions et aux principes de nos cheminées, dont nous ayons déjà signalé les défauts. Contentons-nous de rappeler que la situation du foyer, placé contre Fune des parois de l'appartement, fait déjà perdre une grande partie de la chaleur rayonnante du combustible en ignition. Mais un vice plus grave encore, car il est tout à fait sans remède, c'est l'existence de cette énorme conduite , destinée à livrer passage aux produits de la combustion, et qui emporte constamment Fair, à mesure qu'il s'échauffe dans le foyer. Si Fon pouvait le conserver dans l'appartement, cet air chaud en élèverait promptement la température ; mais il s'échappe au plus vite, et se trouve tout aussitôt remplacé par l'air froid de l'extérieur, qui, se glissant par le dessous des portes et des jointures, vient, au grand détriment de l'effet calorifique, remplir incessamment ce tonneau des Danaïdes incessamment vidé. Aussi, le seul bénéfice qui résulte de nos cheminées, sous le rapport calorifique, réside-t-il dans le rayonnement du foyer qui échauffe Fair placé dans son voisinage* Mais cet air chaud ne persiste pas longtemps, car l'air du dehors vient promptement prendre sa place.

M. Péclet disait un jour : « Les archi- (t tectes comprennent si mal les princi- « pes de l'application du calorique, que la « place la plus chaude d'une maison se « trouve sur les toits. » Ce mot n'est pas seulement un trait d'esprit, c'est aussi un

trait de bon sens. Le bon sens et Fesprit sont plus proches parents qu'on ne l'imagine. On a dit : « L'esprit est la gaieté du « bon sens. »

Là n'est pas encore tout le gaspillage économique qui résulte des cheminées. Time i$ money (le temps est de l'argent), disent les Anglais. A-t-on calculé ce que vaut le temps qui est nécessaire pour allumer, plusieurs fois par jour, pendant les cinq mois que dure l'hiver, les huit cent mille cheminées parisiennes? La place coûte cher aussi. A-t-on calculé ce que coûte l'emplacement des caves, des greniers, en un mot des resserres où chacun tient son combustible en réserve ? Enfin, peut-on estimer au juste ce que coûtent les transports de bois, les vols domestiques, les dégradations que cause la fumée, et ce qu'on a dépensé pour la construction des cheminées et des resserres dont il vieni d'être question ?

Nous ne croyons pas commettre d'exagération, si, par ces motifs, nous portons au double des chiffres précédents la perte annuelle d'argent occasionnée parles cheminées, c'està-dire si nous chiffrons cette perte à 270 millions pour la France entière, et à 46 millions pour la seule ville de Paris, en ne comptant que le bois.

Nous ne disons rien du chauffage par les poêles, qui est économique à la vérité, mais qui est reconnu insalubre.

Il existe des appareils qui remédient aux défauts des cheminées sous le rapport économique : ce sont les calorifères. Malheureusement, ils sont peu répandus, grâce à l'esprit de routine et d'ignorance qui domine partout. Ces appareils mêmes, c'est-à-dire les calorifères à air chaud, ne sont pas eux-mêmes parfaits. Mais on les aurait mieux étudiés et ils offriraient moins de défauts, si le génie des inventeurs avait été stimulé par un usage plus général de ce mode de chauffage.

Un bon calorifère à air chaud est l'égal d'un poêle, quant au rendement calorifique.

L'ART DU CHAUFFAGE

IL utilise, en effet, jusqu'à 90 pour 100 de la chaleur du combustible. On peut y brûler les houilles de qualité inférieure et de l'anthracite, tous combustibles moin s chers que le bois . Leur service est facile. Placés dans Tune des caves de !a maison, ils ne sont point encombrants, puisqu'on doit les considérer comme répartis entre tous les appartements dont ils remplacent les cheminées.

Si les propriétaires des maisons nouvelles comprenaient leurs intérêts et ceux de leurs locataires, pas une maison ne serait construite sans un calorifère, soit à air chaud, soit à eau chaude; et de même qu'on loue Feau, le gaz et le service du concierge, les locataires s'abonneraient au chauffage. Le chauffeur, dans la plupart des cas, ne serait autre chose que le concierge.

Il convient de dire, pour être juste, que ce système a été appliqué dans un certain nombre de maisons de Paris pour les calorifères à air chaud.

11 existe trois espèces de calorifères : 1° les calorifères à air chaud, ou calorifères de cave; 2° les calorifères à vapeur; 3° les calorifères à eau chaude. Nous verrons enfin qu'il faudrait composer un quatrième groupe de la combinaison, qui a été faite de nos jours, des deux derniers systèmes que nous venons d'énumérer.

Nous avons à traiter dans ce chapitre, des calorifères à air chaud, ou calorifères de cave.

Le calorifère de cave consiste en une vaste chambre à air, au milieu de laquelle est placé un foyer de houille. Les tuyaux qui conduisent dans la cheminée les produits de la combustion de ce foyer, se replient plusieurs fois sur eux-mêmes, à l'intérieur de ïa chambre à air et, par conséquent, échauffent considérablement cet espace. La chambre à air est en communication, d'une part avec une prise d'air extérieur, d'autre part avec une série de conduites en briques, qui amènent l'air, quand il est échauffé, dans les

différentes pièces de la maison. Des coulisses placées au-devant de chaque bouche de chaleur, permettent d'établir ou dlntercepter à volonté, l'entrée de l'air chaud dans chaque pièce.

La figure 191, qui est toute théorique, fera

Fig. 191. — Principe du calorifère de cave

comprendre le principe du calorifère de cave.

Le foyer AB est placé au milieu de la chambre àair, MM ; îles tuyaux, F,F,F, se recourbent plusieurs fois, et débouchent dans la conduite N, de la cheminée. D'autre part, Fair venant des prises d'air extérieur, E, E, est appelé dans la chambre à air, MM ; il s'y échauffe et s'échappe par les conduits D, D, qui le dirigent dans les appartements.

11 se fait dans le conduit d'air chaud, D, un véritable tirage, tout à fait comparable au tirage qui se fait par le tuyau d'une cheminée ordinaire, et qui s'opère d'après le même principe. Mais, tandis que le conduit de ïa cheminée est simple, les tuyaux D, D, qui portent l'air chaud dans la maison, se divisent bientôt en un certain nombre d'autres tuyaux plus petits

Fig, 192, — Calorifère Talabot.

et diversement infléchis, pour répartir lâchaleur entre toutes les pièces de la maison.

Les calorifères à air chaud ont un inconvénient grave, c'est qu'ils distribuent dans les appartements un air tout à fait sec. Nous avons déjà fait ressortir les dangers que présente, pour la santé des personnes qui le respirent, un air entièrement desséché par la chaleur. Il est pourtant facile de donner à l'air chaud d'un calorifère la quantité de vapeur d'eau nécessaire pour ses qualités hygiéniques. Il suffit de disposer dans la chambre à air, MM, et d'une manière quelconque sur le passage de l'air chaud, un large bassin plein d'eau, dont on puisse renouveler le liquide, de l'extérieur, à l'aide d'un entonnoir, de manière à maintenir le même niveau de l'eau chaque jour; Grâce à l'interposition de ce bassin plein d'eau, qui se réduit en vapeurs par la haute température du milieu où elle se trouve, l'air jchaud, quand il pénètre dans les pièces de la maison, est toujours chargé de l'humidité normale.

Les personnes qui habitent les maisons chauffées par des calorifères de cave, sont souvent frappées de l'odeur désagréable de l'air chaud. Cette odeur, qui se produit surtout au moment de la plus grande activité du foyer, amène des maux de tête, comparables à

ceux que donnent les poêles de fonte. On dit alors que l'air est brûlé. C'est qu'en effet , les molécules organiques contenues dans l'air du dehors, entraînées au contact des parois métalliques rougies par le foyer, brûlent et donnent de l'odeur à l'air chaud.

Il faut éviter de faire rougir les tuyaux d'un calorifère de cave, d'abord pour le motif dont nous avons longuement parlé, à propos du rapport de M. le général Morin, c'est-à-dire celui de la production de l'oxyde de carbone, et aussi parce que l'air trop chaud qui circule sous les parquets, peut brûler ou roussir les boiseries. En général, il vaut mieux élever une grande quantité d'air à une température relativement basse, que de chauffer à une température élevée un faible volume d'air. Il faut donc une vaste chambre à air pour un petit foyer, et une large section pour les tubes qui conduisent l'air chaud.

Ces tubes doivent être isolés des boiseries par des couches de plâtre, peu conductrices de la chaleur, autant pour ne rien perdre de la chaleur produite, que pour éviter les voussures des boîs, ou l'incendie.

Le grand inconvénient des calorifères de cave, c'est que les joints des tuyaux conducteurs de la fumée ne sont jamais parfaits. Quand ces joints se sont fendillés, l'air brûlé

Fig. 193. — Calorifère de cave

peut passer dans les conduits d'air pur, et Ton est exposé à respirer les gaz du charbon, c'est-à-dire l'acide carbonique et l'oxyde de carbone. Les joints sont fermés d'ordinaire avec de la terre de four. Mais pour obtenir une occlusion parfaite, il faudrait les boueher avec du mastic defonte^ et, si on le pouvait, faire usage de conduits sans aucune jointure , c'est-à-diré de conduits coulés tout d'une pièce en fonte.

Après ces considérations générales, passons à l'examen des principaux systèmes de calorifères de cave en usage aujourd'hui.

L'appareil de M. Taiabot {fig. 192) est disposé de telle manière que l'air à chauffer parcoure successivement plusieurs tubes horizontaux disposés dans la chambre à air.

La fumée remplit un espace à peu près cubique, BB, et s'y refroidit au contact des tuyaux d'air, avant de s'écouler dans la cheminée, C. L'ouverture de la cheminée est percée au bas de la maçonnerie. La fumée s'étale en couches de température uniforme, et descend à mesure qu'elle cède sa chaleur : la couche la plus basse et la plus fraîche est entraînée par le tirage.

Ce calorifère n'a qu'un défaut, c'est de tenir beaucoup de place.

Le calorifère le plus employé aujourd'hui à Paris, est celui qui a été imaginé par M. René Duvoir. Il doit cette préférence à une considération d'un ordre tout pratique : nous voulons parler de la facilité du ramonage.

Dans le calorifère que nous venons de décrire (fig. 192), la suie se répand dans tout l'espace compris à l'intérieur de l'enveloppe, excepté dans les tuyaux. On comprend combien il est difficile de nettoyer des surfaces si considérables et si diverses, formantdes angles nombreux et des recoins auxquels il est difficile d'atteindre. Dans le calorifère de M. René Duvoir, la suie ne se dépose qu'à l'intérieur, régulièrement cylindrique, des tuyaux. Si Ton a eu soin de laisser un tampon à chaque extrémité rectiligne du circuit, il est facile de pratiquer le ramonage par les procédés ordinaires.

Un modèle perfectionné de ce genre de calorifère est représenté en coupe verticale dans la figure 193. Le foyer B, construit en briques réfractaires, est surmonté d'une enveloppe cylindrique en fonte, C, formantcloche à la partie supérieure. Du sommet de la cloche partent deux tuyaux horizontaux, qui bientôt se recourbent en FF. Là comme ncent deux circuits qui se croisent et qui sont formés de tuyaux H, H disposés horizontalement dans le fourneau, mais reliés alternativement en avant et en arrière par de petits conduits verticaux. La fumée descend dans les deux circuits, et, réunie vers le bas, s'échappe dans la cheminée, par le conduit de fumée N.

L'air extérieur arrive par les ouvertures souterraines E, E. Il chemine dans la chambre à air entre la maçonnerie et les conduits de la fumée, dans le sens indiqué par les flèches, et en sortant de la chambre à air, il est dirigé, par . deux larges conduits, D, D, dans les appartements.

Ce calorifère, qui a reçu dans le commerce

diverses modifications de peu d'importance, et dans lesquelles il serait inutile d'entrer, est en usage aujourd'hui dans les maisons et hôtels de la capitale, ainsi que dans les édifices publics.

Fig. 194. — Calorifère Staib (coupe transversale).

Un calorifère de cave excellent est celui que l'on doit à M. F. Staib, de Genève.

L'inconvénient des calorifères de cave que l'on construit à Paris, c'est que la cloche de fonte rougit et brûle l'air, c'est-à-dire carbonise les miasmes organiques répandus dans l'air, ce qui donne une odeur désagréable et, ce qui est plus grave, expose à la formation de l'oxyde de carbone. Le calorifère de M. Staib, construit aujourd'hui par

L'ART DU CHAUFFAGE

M. Weibel, son successeur, n'a pas cet inconvénient; car la cloche dans laquelle brûle le combustible n'est pas en contact avec l'air. Elle est renfermée dans une enveloppe métallique, qui s'échaufïe par le rayonnement de

fig. Ï9S#— Calorifère Staib ^ coupe transversale).

la cloche, mais ne rougit jamais. Cette enveloppe seule échauffe Fair pur de la chambre à air.

Le constructeur a eu l'idée ingénieuse de multiplier la surface rayonnante de cette enveloppe en la munissant sur toutes ses faces de cannelures longitudinales.

Les figures 194, 195 et 196 représentent le calorifère de M, Staib, de Genève. B, est le foyer, construit en briques. Ce foyer est placé au milieu de la caisse de fonte EE, revêtue à

l'extérieur de cannelures. L'air chaud sortant du foyer s'écoule à l'intérieur de la caisse de fonte EE, et passe, de là, dans la chambre à air, HH. De là il s'échappe par le tuyau de fumée LL, pour déboucher dans la cheminée. La prise d'air pur est au bas du foyer, en K,

Fig. 196. — Calorifère Staib (coupe verticale à la hauteur de la grille du foyer).

La sortie de Fair qui s'est échauffé au contact des parois extérieures de la capacité de fonte EE, est dans le large tuyau L, qui se divise en deux branches, L', L', pour se rendre dans les appartements.

Une enveloppe épaisse , en maçonnerie ? ; recouvre le tout.

Ajoutons qu'un bassin de métal plein d'eau est placé dans la chambre à air, reposant sur les consoles R, S, placées près de la sortie de Fair chaud. Cette eau, se réduisant en vapeurs par le courant d'air chaud, rend à Fair pur son humidité normale.

M. V. Ch. Joly, dans son ouvrage sur le Chauffage , fait, à propos de ce dernier appareil, dés réflexions très-justes.

« Ce calorifère, dit M. Joly, est disposé dans une enveloppe garnie de nombreuses nervures donnant, sous un faible volume, une très-grande surface de chauffe et de transmission; les assemblages sont disposés sur des parties planes et à bain de sable. Le foyer, placé au milieu de l'appareil, est à dilatation libre, et ne rougit jamais les surfaces métalliques en contact avec l'air extérieur ; il est d'une grande simplicité de construction et de nettoyage. A la par tie supérieure se trouve un réservoir d'eau alimenté par un flotteur avec siphon et trop-plein.

« Une faut jamais oublier de faire établir ces appareils avec enveloppes doubles isolées l'une de l'autre et en briques creuses, l'enveloppe devant toujours être aussi fraîche que la cave elle-même. Au reste, il faut bien se rappeler que pour ces appareils, comme pour les poêles-calorifères en général, il est toujours préférable d'envoyer dans les pièces à chauffer une grande quantité d'air à une température moyenne de 30 à 50° plutôt qu'une petite quantité à une température élevée, comme on le fait généralementjpar des orifices trop étroits, et, jusqu'à ce que la science nous ait suffisamment éclairés sur la perméabilité de la fonte, tâchons d'employer, quand ce sera possible, les surfaces céramiques pour la transmission de la chaleur. »

Dans une autre catégorie d'appareils qu'il nous reste à décrire, il n'y a plus de tuyaux à proprement parler, mais seulement des espaces limités par des surfaces de formes et de natures diverses, dans lesquels circulent les courants des deux gaz, ^

fig. 197* — Calorifère anglais,

A cette catégorie appartient la disposition représentée par la figure 197.

Trois cylindres emboîtés et concentriques,

B, F, C, donnent quatre espaces annulaires, parmi lesquels deux sont affectés à la fumée, et deux à F air à échauffer*

Les gaz du foyer s'élèvent dans ie cylindre central,B, et redescendent dans le troisième espace, C, à mesure de leur refroidissement, et par couches isothermes ; puis ils s'échappent par la cheminée G. L'air du dehors pénètre parle bas du deuxième espace EF et du quatrième, lequel est compris entre la dernière enveloppe et la maçonnerie.

Cet appareil est excellent. Les joints ne se trouvent qu'à la partie supérieure ou à la partie tout à fait inférieure. On peut les rendre suffïsammentétanches, en cachant l'extrémité des tuyaux dans des bains de sable. Pour pratiquer le nettoyage, il ne s'agit que d'ôter les couvercles de la partie supérieure.

L'air qui s'élève dans le second • espace marche dans le même sens que la fumée du cylindre central, et en sens inverse de la fumée du troisième espace ; l'air du quatrième espace a aussi un sens inverse de celui dela fumée.Cet agencement est très-avantageux, puisque les qualités résultant des deux manières se succèdent dans Tordre voulu : en premier lieu, refroidissement rapide du tuyau central ; en second lieu, épuisement suffisant de la chaleur du troisième espace.

Une disposition plus extraordinaire est celle que présente la figure 198, donnant la coupe du calorifère destiné à chauffer ie vaste hôpital du Derbyshire (Angleterre).

Le foyer, L, est en forme de trémie, et entièrement construit en briques réfractaires. 11 est surmonté d'une grande cloche en tôle A ayant S millimètres d'épaisseur. Les gaz de la combustion viennent remplir cet espace, puis s'écoulent par le conduit F, pratiqué dans la maçonnerie, pour se rendre à la cheminée.

Une voûte de maçonnerie, BB, extérieure et concentrique à la cloche, est percée d'une grande quantité d'ouvertures, lesquelles reçoivent des tuyaux ouverts aux deux bouts, et dont l'extrémité intérieure vient affleurer

L'ART DU CHAUFFAGE

la surface de tôle. La distance entre la maçonnerie et la cloche est de 20 centimètres, et la distance entre cette dernière et l'extrémité des tuyaux, est de 2 centimètres seulement.

Les murailles D, D, renferment tout l'appareil. Entre ces murailles et la yoûte en maçonnerie, est une garniture enveloppant à l'extérieur le foyer A, et composée de tubes cireux de tôle terminés par des tubes de terre . dans la partie contiguë au foyer. L'air arrive du dehors par le canal G ; il s'échauffe au contact des petits tubes métalliques, monte entre les rangées de ces tubes, et arrive dans la chambre M, entre la voûte et les murs extérieurs. Une large cheminée H le distribue ensuite entre les diverses salles de l'hôpital. Dans la figure 198 qui représente cet ap-

Fig. 198. — Calorifère de l'hôpital du Derbyshive.

pareil, L est le foyer, Nia grille, F l'ouverture du fourneau pour l'introduction du combustible.

Le rendement calorifique de ce curieux appareil est inférieur à celui des calorifères ordinaires, mais aucune surface de fonte i n 'entrant dans sa construction, l'air chauffé !

T. IV

ne peut jamais être vicié par la présence de l'oxyde de carbone.

Les Anglais se défient beaucoup des divers modes de chauffage préconisés pour les grands établissements d'assistance publique. Comme nous le dirons dans la Notice sur la Ventilation, les fenêtres de la plu part de leurs hôpitaux sont maintenues ouvertes pendant presque toute la saison d'hiver, quels que soient le temps et la température extérieure, et quelle que soit la nature des maladies à traiter. Les chirurgiens anglais attribuent une bonne part de leurs succès à cet usage. Si le calorifère de l'hôpital du Derbyshire eût donné prise au moindre reproche d'insalubrité, on l'eût depuis longtemps supprimé.

Les calorifères à air chaud ou cahrifères de cave, dont nous venons de présenter les types entrés dans la pratique, sont des appareils de chauffage excellents au point de vue de l'économie. C'est pour cela qu'ils se sont généralement répandus, et qu'aujourd'hui on ne construit guère de maisons à Paris sans les munir d'un de ces appareils. Le fourneau et les tuyaux de distribution se bâtissent en même temps que les murs et les cloisons, ce qui dispose encore plus l'architecte à adopter ce système.

Cependant les calorifères de cave ne sont / pas exempts d'inconvénients. Ils provoquent souvent des maux de tête, un sentiment de malaise, de sécheresse de la gorge, et même des effets de congestion. A quoi attribuer ce > résultat fâcheux? Sans doute à la cause que / nous avons longuement discutée à propos des poêles, c'est-à-dire à la production de l'oxyde de carbone par la fonte rougie, qui décompose l'acide carbonique de l'air. Peut-être aussi l'oxyde de carbone et Facide carbonique provenant du foyer, peuvent ils transsuder à travers la cloche de fonte, passer dans les tuyaux d'air pur et se déverser dans les pièces. Enfin, si les joints des tuyaux de tôle, dans lesquels circule l'air brûlé sortant du foyer, sont faits négligemment, ce qui est le cas habituel, les

gaz du charbon passent dans les tuyaux d'air pur, qui déversent ainsi dans les pièces de l'oxyde de carbone et de l'acide carbonique. Ces gaz produisent chez les personnes qui le respirent, les effets ordinaires de la vapeur de charbon, c'est-à-dire une sorte d'asphyxie, précédée de sécheresse à la gorge, de mal de tête et de malaise.

Quoi qu'il en soit, bien des personnes sont incommodées par les calorifères à air chaud, et si l'on nous permet de nous citer en exemple, nous dirons que nous n'avons jamais pu supporter l'efïet d'un calorifère à air chaud établi dans notre maison. Au bout de quelques heures, la sécheresse de la gorge, les pesanteurs de tête, le refroidissement des pieds, la rougeur de la face, nous avertissent des inconvénients de ce système. Attribuant ces effets à la dessiccation de l'air, à l'absence de l'humidité normale, nous prîmes le parti, en 1869, de faire placer dans la chambre à air du calorifère, un bassin de tôle, capable de contenir 50 litres d'eau. M. Anez, architecte du palais de Meudon, qui s'est consacré à répandre à Paris cet excellent système, voulut bien diriger lui-même cette petite installation. L'air chaud envoyé par le calorifère pourvu du bassin plein d'eau, est devenu convenablement humide, et les effets de sécheresse ont disparu. Mais le remède n'a pas été complet, car l'air est toujours chargé de gaz nuisibles, et les maux de tête et les effets congestifs ont persisté. Nous avons donc pris le parti de supprimer l'usage du calorifère.

De tout cela, nous concluons qu'il y a dans la disposition des calorifères à air chaud, un vice fondamental, vice que la science n'explique pas encore d'une manière satisfaisante, mais qui doit provenir de l'imparfaite occlusion des tuyaux qui laissent mélanger dans le fourneau le gaz de charbon avec l'air envoyé dans les appartements, ou bien de la transpiration du gaz oxyde de carbone à travers la cloche de fonte du fourneau, ainsi que l'ont établi pour les poêles les observations du doc-

teur Carret, de Chambéry, et les expériences confirmatives faites par M. le général Morin, en 1869.