CHAUFFAGE DES SERRES

Le chauffage a évidemment dans la culture des plantes de serre une importance considérable. Parmi les Orchidées, un grand nombre d'espèces n'exigent pas une température élevée, et s'accommoderaient fort bien de notre climat d'Europe, au moins pendant les trois quarts de l'année ; mais ce qui leur est nécessaire, c'est la régularité de la température, et c'est pourquoi le cultivateur a besoin de recourir fréquemment au chauffage artificiel pour corriger les variations des saisons.

Disons d'abord quelques mots de la théorie générale du chauffage des serres.

L'air chaud, dans un local fermé, s'élève toujours vers la partie supérieure, et l'air froid descend vers le bas, étant plus lourd. Les tuyaux doivent donc être placés à la partie inférieure de la serre.

La température à l'intérieur d'une serre, même non chauffée, est toujours notablement plus élevée que celle de l'air extérieur, par suite de réchauffement produit par la réverbération des rayons solaires sur toutes les surfaces, et de l'accumulation des couches chaudes au sommet de la serre, où elles ne trouvent pas d'issue.

Par suite de cette accumulation de l'air chaud au sommet, les

plantes situées suf les gradins supérieurs se trouvent toujours dans une atmosphère plus chaude, et aussi plus desséchante, que celles situées dans le bas. Cette circonstance a une importance particulière pour le choix de la place à donner à chaque plante. Il en résulte aussi que l'on doit renouveler l'air de temps en temps, toutes les fois que la température extérieure est assez élevée.

Il est vrai que l'air chaud qui s'élève des tuyaux de chauffage parcourt toute la hauteur de la serre avant d'atteindre le sommet, et que par suite on pourrait espérer une certaine uniformité de température. Néanmoins, l'expérience indique que la température devient plus haute à mesure qu'on s'élève, et la diftérence peut être estimée à i° pour i mètre de hauteur. De là cette conséquence importante qu'il n'est pas bon de faire des serres très hautes.

Il ne suffit pas d'ouvrir des ventilateurs au sommet de la serre; pour renouveler l'air complètement, il faut aussi introduire de l'air frais par le bas de la serre. Cet air s'échauffe au contact des tuyaux, s'élève et sort; on établit ainsi un courant modéré, mais constant.

Les corps perdent de la chaleur par rayonnement; c'est ce qui se produit notamment dans les serres. Afin de remédier à ce rayonnement, et de conserver la chaleur des serres, on a proposé plusieurs moyens. Certains amateurs recouvrent leurs serres de toiles ou de paille pendant l'hiver. Ainsi que je l'ai expliqué à propos des abris, je ne suis nullement partisan de ce procédé. D'autres emploient pour le vitrage un verre double très épais; ce système a également ses inconvénients. Le verre épais arrête un peu le rayonnement de la chaleur; mais il intercepte aussi un peu de la chaleur et peut-être de la lumière solaire. Toutes les Orchidées réclament beaucoup de chaleur solaire et de lumière; et c'est un fait bien connu que certaines espèces ne réussissent bien que quand elles sont suspendues près du vitrage ; écartez-les de 15 centimètres seulement, la différence sera déjà sensible.

J'estime donc que le seul procédé pratique consiste à laisser le rayonnement s'opérer, et à remplacer la chaleur qui se perd par un chauffage artificiel.

En outre du rayonnement, les corps perdent aussi de la chaleur par contact, c'est-à-dire que quand ils sont en contact avec un corps plus froid qu'eux, ils lui communiquent une partie de leur chaleur, l'équilibre tendant à s'établir entre eux.

C'est ainsi que l'air extérieur, quand il est moins chaud que celui contenu dans la serre, lui emprunte un peu de chaleur; cet effet est à peine sensible lorsque l'air est stagnant; il s'arrête dès que la couche d'air en contact avec la serre est échauffée. Mais il est sensible quand il y a un vent assez fort, et le chauffage doit être alors renforcé si les serres sont très exposées au vent.

Appareils de chauffage

Plusieurs genres d'appareils ont été jadis mis en pratique pour chauffer les serres; un seul est réellement efficace et sain, et c'est le thermosiphon, ou appareil de chauffage par l'eau chaude. Les poêles installés dans les serres répartissent la chaleur d'une façon extrêmement inégale; ils brûlent les plantes placées près d'eux, et ne chauffent pas sensiblement l'air à une certaine distance; d'autre part, ils ont le grave inconvénient de laisser toujours échapper dans la serre des gaz produits par la combustion du charbon, et qui sont très nuisibles à la santé des plantes.

Le système qui consiste à installer le feu au-dehors de la serre, et à faire passer les gaz de la combustion dans un conduit en briques à travers la serre, a les mêmes défauts que le précédent. La terre cuite est très mauvaise conductrice de la chaleur; à trois mètres du foyer, le conduit n'est plus chaud; ou si l'on veut échauffer le tuyau sur une assez grande longueur, il faut faire un feu si violent que la partie la plus voisine du foyer est surchauffée; l'air se dessèche alors d'une façon excessive et prend une mauvaise odeur, et les plantes situées près de l'entrée du tuyau sont absolument grillées. Enfin il est presque impossible d'éviter que la maçonnerie laisse échapper des gaz nuisibles, quelque soin que l'on donne à l'établissement des joints.

Le chauffage à l'eau chaude, au contraire, est parfaitement uniforme et ne peut donner lieu à la production d'aucun gaz. Il permet d'obtenir une température modérée ou élevée, mais constante, et dans des conditions telles que si même la combustion du foyer est irrégulière, si le chauffeur laisse tomber le feu pendant quelque temps ou le pousse au contraire trop activement, le contre-coup de ces variations ne se fait pas ou à peu près pas sentir dans le chauffage des serres.

Le principe de l'appareil appelé thermosiphon est le suivant. Etant donné un récipient rempli d'eau et chauffé par un foyer, l'on fixe dans la paroi de ce récipient des tuyaux aboutissant, l'un en haut, l'autre en bas, et formant un circuit fermé — c'està-dire que c'est le même tuyau qui part du récipient ou chaudière, s'éloigne dans une direction quelconque, puis se recourbe et revient déboucher dans le récipient; l'appareil étant ainsi construit, l'eau remplit entièrement la chaudière et le circuit de tuyaux. Or, on sait comment la chaleur se propage dans l'eau : la couche inférieure, exposée au feu, s'échauffe d'abord, et comme elle devient plus légère en s'échauffant, elle s'élève à travers la masse jusqu'à la partie supérieure du liquide ; là elle se refroidit bientôt au contact de l'air, et comme elle devient plus lourde en se refroidissant, elle redescend au fond. Chaque couche successivement subit ces alternatives, qui établissent dans le liquide un courant continuel.

Ce mouvement se produit dans toute la masse, et aussi bien dans les tuyaux dont j'ai parlé que dans la chaudière ellemême. L'eau qui se trouve à la partie supérieure de la masse, c'est-à-dire la plus chaude, se rend dans le tuyau qui s'ouvre vers le haut du récipient; elle le parcourt, en communiquant sa chaleur au métal du tuyau et de là à l'air, et ainsi elle se refroidit; quand elle est moins chaude, elle descend et, par suite, elle arrive à la partie la plus basse du tuyau, celle qui débouche à la partie inférieure de la chaudière; là cette eau s'échauffe de nouveau, et recommence à suivre le même trajet.

On voit qu'il se produit dans l'ensemble de l'appareil, et notam-

^'S- 55- — Coupe d'une chaudière thermosiphpn (système < Marloienne v).

ment dans les tuyaux, un courant continuel amenant toujours de l'eau chaude et remportant de l'eau refroidie; il va sans dire que l'écart de température entre ces deux parties est faible. Par suite, les tuvaux restent constamment à une température qui est sensiblement la même; étant donné en effet que l'ensemble d'une installation de ce genre dans une serre, et à plus forte raison dans plusieurs, représente un volume considérable d'eau et de métal, il faut un temps assez long pour produire dans cette masse une élévation ou un abaissement de température. Si le feu baisse un peu d'intensité, l'eau et les tuyaux ne se refroidissent que lentement, et la différence passe à peu près inaperçue; et dans la pratique, les écarts de ce genre (qui sont d'ailleurs extrêmement rares) sont faciles à corriger, on verra plus loin comment.

Le circuit formé par la chaudière et les tuyaux qui en partent pour y revenir ne peut pas être complètement fermé ; il se produirait forcément des explosions lorsqu'on remplirait l'appareil et que l'eau chauffée commencerait à se dilater et à dégager des vapeurs; il faut donc une issue par laquelle elle puisse se détendre au besoin. Pour cela, on embranche sur la chaudière et sur un ou deux conduits, selon l'étendue du circuit, des tubes verticaux d'une certaine hauteur. Il n'est pas nécessaire que ces tubes aient un fort diamètre; cela aurait l'inconvénient de refroidir l'eau au contact de l'air; un ou deux centimètres suffisent. Cet échappement suffît parfaitement pour que la pression à l'intérieur des conduits ne puisse jamais être supérieure à la pression atmosphérique; la vapeur qui se produit se dégage par les tubes; d'autre part, en supposant que la chaudière soit trop remplie et que la dilatation produite par la chaleur lui fasse prendre un volume plus grand que celui des tuyaux et de la chaudière réunis, elle montera dans les tubes librement, et il n'y aura jamais d'explosion à craindre.

Dans la pratique, on se sert également de ces tubes pour remplir la chaudière quand il y a lieu. On interpose un récipient à une certaine hauteur sur un de ces tubes, que l'on munit d'une portion en verre; lorsqu'on veut ajouter de l'eau dans l'appareil,

on la verse dans ce récipient, et l'on contrôle aisément sur le tube de verre le moment où le thermosiphon est rempli.

J'ai exposé dans ses grandes lignes le principe du thermosiphon ; il reste à examiner un peu plus en détail son application.

Il existe bien des s^'stèmes, dans lesquels l'ingéniosité des constructeurs a cherché à satisfaire le mieux possible aux conditions essentielles du chauffage des serres. Le meilleur sera naturellement celui qui, tout en étant d'un fonctionnement certain et régulier, pas trop encombrant, ni trop difficile à surveiller, tirera le meilleur parti du combustible, et par conséquent, économisera le plus le charbon.

Ces divers points ne nécessitent pas grand commentaire.

Une chaudière, pour fonctionner régulièrement, doit être facile à nettoyer. En effet, dans toute chaudière (et dans les locomotives, par exemple) on force la flamme à passer dans ou sur des tuyaux, afin d'augmenter autant que possible la surface de chauffe : ou bien c'est la flamme qui monte elle-même dans les tuyaux, lesquels sont entourés d'eau; ou bien au contraire c'est l'eau qui est contenue dans les tuyaux, que vient lécher la flamme.

Dans les deux cas, il est clair que la flamme produite par la combustion du charbon déposera en peu de temps sur les surfaces chauftees une couche de suie, laquelle encrasse beaucoup l'appareil et a le grand inconvénient d'arrêter une grande partie de la chaleur. Il faut donc nettoyer assez souvent les chaudières, et l'on doit s'attacher à choisir un système dans lequel ce nettoyage s'effectue facilement et sans demander trop de travail. Ce pointa d'autant plus d'importance qu'il faut naturellement interrompre le chauffage pour pouvoir nettoyer la chaudière.

En second lieu, un bon thermosiphon ne doit pas avoir un tirage trop fort, d'abord parce qu'il brûlerait beaucoup de charbon, en second lieu parce qu'il aurait besoin d'être chargé souvent, ce qui nécessiterait la présence d'un chauffeur pendant la nuit. — Il ne doit pas non plus avoir un tirage trop faible, parce qu'il risquerait de s'éteindre fréquemment, et demanderait encore une surveillance continuelle.

Il est surtout important, pour pouvoir apprécier la valeur pratique d'une chaudière, de se rendre compte exactement du nombre de calories qu'elle développe avec une quantité donnée de charbon, c'est-à-dire de l'utilisation qu'elle tire du combustible.

Voici comment on peut opérer ce calcul.

Il faut mesurer l'élévation de température de l'eau pendant le temps qu'a mis le charbon à se consumer et l'élévation de température de la masse de métal que représentent les tuyaux; ces deux éléments représentent la chaleur communiquée à toute la canalisation.

D'autre part, une certaine quantité de chaleur se perd dans l'air; c'est ce qui fait qu'arrivée à un certain degré, la température des tuyaux ne s'élève plus, et qu'elle reste la même pendant des journées entières. Il faut donc calculer la déperdition de chaleur produite par le rayonnement des surfaces. On compte que pour des tuyaux de fonte, cette déperdition est de 350 calories en moyenne par mètre carré et par heure.

Prenons des chiffres comme exemple :

Supposons que les tuyaux de chauffage aient un développement de 500 mètres, et un diamètre extérieur de ©"og. La surface totale des tuyaux est de 500 x o,og X 3,1416 ou I4i'"''37.

Supposons que la contenance des tuyaux et de la chaudière soit ensemble de 3,310 litres (on peut la calculer facilement, ou simplement remplir l'appareil au moyen de seaux mesurés à l'avance, et compter combien on verse de ces seaux).

Le poids des tuyaux est généralement indiqué lors de la pose; en tous cas il est facile à calculer; supposons qu'il est de 6000 kilogrammes.

On mesure la température de l'eau au moment de l'allumage ; soit 7° C. On mesure aussi la température à la fin de l'expérience ; mais alors il faut prendre la température à la sortie de la chaudière et à la rentrée, et faire la moyenne entre ces deux chiff'res, car la température de l'eau n'est pas la même d'un bout à l'autre des tuyaux. Supposons que le premier chiffre soit 80° et le second 50°, la moyenne est de 65° C.

L'eau a donc été élevée de 7° à 65°, c'est-à-dire de 58°.

Etant donné qu'il faut i calorie pour élever la température de I litre d'eau de 1°, pour 58° et pour 3310 litres, il en a fallu 58 X 3310 ou 191,980 calories.

Pour produire la même élévation de température sur des tuyaux de fonte, il a fallu une chaleur que l'on calcule en multipliant non plus par I calorie, mais par 0,114, chaleur spécifique de la fonte. C'est donc 5000 X 58 X 0,114, ou 39,672 »

Il convient d'ajouter à la chaleur produite ainsi par la chaudière celle qui s'est échappée par déperdition ; on l'estime égale à 350 calories en moyenne par mètre carré et par heure. Si l'expérience dure 2 heures, nous aurons donc de ce chef 141,37 X 350 X 2 ou 98)959 »

Total. . . 330,611 calories.

On calcule alors l'utilisation de combustible obtenue avec l'appareil en question au moyen de la quantité de charbon brûlée pendant ces deux heures, i kilogramme de houille dégage en moyenne 8000 calories en se consumant; tout ne peut évidemment pas être utilisé, mais la chaudière qui en utilise le plus réalise naturellement une économie qui a une grande importance.

Si nous prenons comme exemple le concours pour appareils de chauffage organisé en 1893 à l'Exposition quinquennale de Gand, et à l'occasion duquel des notes assez exactes ont été relevées sur le fonctionnement des appareils, nous trouvons que la chaudière qui a donné la meilleure utilisation du combustible, la Marloienne, avait utilisé 84,28 % de la chaleur produite; celle classée au dernier rang à ce point de vue n'en avait utilisé que 51,77 %• En nous basant sur ces chiffres, nous voyons que pour chauffer les 500 mètres de tuyaux pendant 2 heures, la meilleure chaudière consumerait 49,03 kilogrammes de charbon, alors que l'autre brûlerait 79,81 kilogrammes. La différence s'élève, pour 24 heures,

Fig. 56. — Chaudière « La MarloiiîNNe.

à 369 kilogrammes, et pour un an à 134,816 kilogrammes! On voit que cette économie représente une somme importante ; en supposant que la première chaudière coûte plus cher que l'autre — supposition qui n'est fondée d'ailleurs sur aucune probabilité — l'écart de prix serait promptement regagné.

Installation et mise en marche du thermosiphon

La chaudière est généralement placée dans une petite cave, ou dans une cour creusée à un niveau inférieur au sol, et l'on comprendra aisément pourquoi. Le fonctionnement de l'appareil étant basé sur le courant ascensionnel de l'eau chaude, et sur le courant descendant de l'eau froide, il faut que les tuyaux qui vont chauffer les serres se trouvent au moins au niveau du sommet de la chaudière pour que toute la chaleur soit utilisée.

Un ou plusieurs tuyaux partent du sommet de la chaudière, et se rendent dans les serres ; un ou plusieurs tuyaux ramènent l'eau moins chaude à la partie inférieure de la chaudière ; les premiers sont désignés sous le nom de tuyaux de départ ; les seconds sont les tuyaux de retour.

Les tuyaux de chauffage sont disposés à la partie inférieure de la serre, près du sol; en effet, l'air chaud monte toujours vers les couches supérieures, et chauffe ainsi toute la serre en s'élevant; le tuyau de départ fait le tour de la serre, ou la longe si elle est à un seul versant, puis il se recourbe et devient le tuyau de retour, revenant en sens inverse au-dessous du tuyau de départ.

Cette combinaison peut naturellement être variée de bien des manières; on peut, par exemple, mettre à un tuyau un embranchement de façon à le dédoubler à une certaine partie de sa longueur. Cela permet de chauffer davantage une certaine étendue de la serre, et de créer dans le même local un compartiment chaud et l'autre tempéré, ou l'un tempéré et l'autre froid.

Les tuyaux employés sont généralement en fonte plus ou moins mince, assemblés à collet avec des rondelles de caoutchouc inter-

posées pour rendre les joints étanches. Les dimensions les plus fréquemment employées dans l'horticulture sont : g centimètres de diamètre extérieur, et 8,6 pour le diamètre intérieur.

On se sert aussi de fer étiré. Cette substance, comme la fonte, n'est pas coûteuse et a une durée illimitée.

Le cuivre est excellent, car il est moins cassant, plus maniable et plus facile à échauffer, mais il coûte deux ou trois fois plus cher que les jnétaux dont je viens de parler, et ses avantages ne me semblent pas compenser cet inconvénient.

Le nombre des tuyaux, pour chaque serre, doit être calculé d'après le cube d'air qu'il s'agit de chauffer, et aussi d'après la force de la chaudière, car lorsque la longueur des tuyaux atteint un certain chiffre, la déperdition de chaleur qui se produit peut excéder la quantité que fournit le foyer, et dans ce cas on n'obtiendra qu'un chauffage insuffisant. Si, au contraire, le volume de la chaudière est considérable par rapport à la longueur des tuyaux, ceux-ci seront portés à une température élevée, et la serre, par conséquent, sera chauftee avec un seul rang de tuyaux.

Le mieux est donc d'acheter un thermosiphon en indiquant au constructeur la longueur des serres et le cube d'air qu'il s'agit de chaufter, et de prendre une chaudière ayant seulement un peu plus de la puissance correspondante.

Lorsqu'un amateur possède plusieurs serres, il peut les faire aménager à son gré en serre froide, tempérée et chaude, chacune ayant exactement le nombre et la longueur de tuyaux qu'il faut. Lorsqu'il s'agit au contraire d'un amateur modeste ou débutant, qui n'a qu'une serre, je lui conseillerais de la diviser au moins en deux compartiments, et de faire placer, au moins dans une partie, un rang de tuyaux de plus qu'il ne compte en utiliser. Cette précaution lui permettra, le cas échéant, de transformer le compartiment froid en compartiment tempéré, ou le tempéré en chaud ; il suffit pour cela d'ouvrir une clef. Quand on n'a pas besoin de chauffage, il est toujours facile de l'intercepter en fermant un ou plusieurs tuyaux, de façon que l'eau chaude n'y circule plus; mais si l'on n'a pas un tuyau de réserve, il devient

difficile de changer des plantes de place, ou parfois de combattre des froids rigoureux.

Remarquons d'ailleurs qu'il est toujours bien préférable d'employer deux rangs de tuyaux au lieu d'un, plutôt que de chauffer l'eau à une température élevée. Il y a pour cela plusieurs raisons. Si l'on doit avoir un feu très vif, le foyer demandera une surveillance beaucoup plus constante; la température sera moins régulière, quelque soin que l'on prenne, parce que les variations inévitables qui se produiront (par exemple quand le chauffeur jettera du charbon sur le feu) auront un contre-coup immédiat et bien plus sensible sur une faible longueur de tuyaux. Enfin si les tuyaux se trouvent à une haute température, ils brilleront plus ou moins l'air à leur contact, et lui communiqueront ainsi une odeur désagréable.

On doit toujours éviter de pousser à l'excès la chaleur artificielle, car l'air échauffé par les tuyaux est toujours desséchant. Il vaut mieux, pendant l'hiver, laisser les plantes à une température peut-être un peu trop basse, que de les épuiser par cette chaleur desséchante.

On remédie partiellement à l'inconvénient dont je viens de parler, en faisant passer un ou plusieurs des tuyaux, sur une certaine étendue, à travers un bassin rempli d'eau, par exemple le réservoir destiné à l'eau d'arrosage. On enduit ces tuyaux d'une bonne couche de goudron ou de peinture qu'on laisse bien sécher, puis on remplit le bassin à nouveau. Au besoin, on peut vider encore une fois le bassin au bout de quelques jours, pour être bien certain que la couche d'enduit ne pourra communiquer à l'eau

aucune odeur désagréable.

Disons quelques mots de la chaudière elle-même, de son entretien et de sa mise en marche.

Il ne suffit pas de bien choisir son appareil de chauffage et de le faire bien installer; il faut encore demander au fabricant des instructions précises sur son fonctionnement; par exemple on ne peut pas employer indifféremment tous les charbons. Selon que

le tirage est plus ou moins fort, selon que l'on dispose ou non d'un chauffeur, enfin selon que l'on désire développer plus ou moins de chaleur, on doit employer diverses espèces de combustibles.

D'autre part, l'appareil lui-même doit être réglé d'après le charbon que l'on compte employer, car les barreaux des grilles du foyer ne peuvent pas avoir le même espacement pour toutes les sortes de charbon.

Il importe de régler soigneusement le tirage, de façon à pouvoir modérer le feu à volonté; car, s'il est certain que l'on peut fermer les clefs des tuyaux et arrêter la circulation de l'eau quand la température s'élève trop haut, la chaleur produite à ce moment par le foyer n'en est pas moins dépensée mal à propos, et le combustible consumé est perdu.

Le tirage doit être réglé non seulement par une clef placée dans la hauteur de la cheminée, mais aussi par une porte fermant l'espace qui se trouve au-dessous du foyer; en cas de besoin on ferme cette porte partiellement ou tout à fait; l'air n'arrive plus alors au foyer qu'en faible quantité, ou est intercepté complètement.

Un feu noir, c'est-à-dire sur lequel on verse trop de charbon à la fois, ne chauffe pas, et les gaz qui s'en dégagent non enflammés passent presque froids dans la cheminée, tandis que quand le feu est rouge, la combustion de ces gaz produit un échauffement considérable. Il faut donc entretenir le feu toujours rouge. Pour cela, il faut mettre souvent du charbon, et peu à la fois. La couche en combustion sur les grilles doit avoir à peu près quinze centimètres d'épaisseur, pas davantage.

L'entretien du thermosiphon consiste surtout à nettoyer les cheminées et les tubes léchés intérieurement ou extérieurement par la flamme. La suie qui s'y accumule au bout d'un temps plus ou moins long peut les engorger et entraver le tirage. Elle a aussi un inconvénient, c'est d'absorber beaucoup de chaleur qu'elle ne communique qu'en partie aux organes qu'elle recouvre.

Ajoutons qu'il est toujours prudent de prendre des précautions

contre les chûtes inopinées de la température ou les accidents qui pourraient survenir dans l'appareil de chauffage, et d'avoir toujours un ou plusieurs poêles disponibles qu'on installera en cas de besoin. Une perte de temps de quelques heures, en pareil cas, peut avoir de graves conséquences.

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