CHAPITRE V

EXPÉRIENCES SUR LES EFFETS DE VENTILATION PRODUITS PAR LES CHEMINÉES D'APPARTE- MENT, ET PAR DIVERS AUTRES APPAREILS.

193. Dans ce chapitre et dans les suivants, je me propose de faire connaître et de discuter les résultats des expériences exécutées par mes soins sur des cheminées ordinaires et sur divers autres appareils au point de vue particulier de la ventilation. Mais je dois prévenir le lecteur qu'il ne faut pas s'attendre à trouver dans ces résultats la concordance que l'oji peut espérer dans d'autres études de physique mécanique. L'excessive mobilité de l'air, l'influence qu'exercent sur sa densité, sur ses mouvements, les moindres variations de température, ainsi que celles des vents, les circonstances même les plus imprévues, sont autant de causes de perturbation dans les effets à observer, et dès lors tout ce que l'on peut se flatter d'obtenir dans des expériences d'ensemble qui, la plupart du temps, ne peuvent pas être très-prolongées, ce sont des résultats moyens d'où il soit possible de conclure pour la science la confirmation des lois générales déduites des principes de la théorie, et pour l'art quelques conséquences, quelques règles pratiques qui, appliquées avec prudence, avec une certaine latitude et non d'une manière trop absolue, conduisent à la solution des problèmes que l'ingénieur doit résoudre.

Si, dans ces conditions diverses et variables, les phénomènes, tout en restant soumis aux lois de la physique et de la mécanique, sont influencés par trop de causes pour qu'il soit possible de s'attendre à des solutions précises, il n'en est pas moins utile et nécessaire d'étudier les questions d'application et l'ensemble des effets complexes qui peuvent se produire.

C'est dans celle vue à la fois scientifique et pratique que j'ai entrepris les expériences suivantes.

196. Expériences sur les cheminées d'appartement, — Les expériences dont je me propose de faire connaître et de discuter les résultats dans ce chapitre, ont eu pour objet de déterminer les volumes d'air que pouvait évacuer une cheminée ordinaire d'appartement dans diverses circonstances, soit par la seule action de la ventilation naturelle, soit avec le concours d'un chauffage plus ou moins actif, et de comparer de nouveau les résultats de l'observation à ceux que fournissent les formules déduites de la théorie.

J'ai choisi à cet effet la cheminée du cabinet de la direction du Conservatoire des arts et métiers. Cette pièce peut à volonté être chauffée par une bouche de chaleur dépendant d'un calorifère à air chaud, et par le feu allumé dans la cheminée. J'ai profité de cette circonstance pour faire varier le mode d'introduction de l'air, en tenant, selon les cas, la bouche de chaleur ouverte ou fermée.

Ce volume constituait ce que l'on peut appeler la ventilation naturelle de la cheminée au moment des observations, et il était indispensable de le connaître, au moins approximativement dans chaque cas, pour le déduire de celui qui devait être évacué par l'action des divers combustibles employés.

Il convient cependant de faire remarquer que cette ventilation naturelle est très-variable, et que, comme elle dépend tout à fait des différences des températures intérieure et extérieure, elle peut, dans bien des cas, non-seulement devenir nulle, mais même se produire en sens contraire. Il importe donc beaucoup, pour de semblables expériences, de constater d'abord sa marche et son intensité.

Ainsi, par exemple, le 5 juillet 1862, la température extérieure étant de 28", 5 à l'ombre, et celle du cabinet étant seulement de 20" à 21", et celle de l'intérieur de la cheminée devant être assez peu supérieure à ce dernier chiffre, il se

produisait dans cette cheminée des courants intermittents tantôt dans un sens et tantôt dans l'autre. Il arrivait même par moments que la bouche du calorifère, au lieu de fournir continuellement de l'air frais, aspirait au contraire celui du cabinet.

Le 7 juillet, par des températures de 20" à l'extérieur et de 19°, 25 dans le cabinet, l'aspiration de la cheminée était presque continue.

Dans ces premières expériences, l'observation de la vitesse de l'air a été faite dans la cheminée même, en y introduisant l'anémomètre, mais il a été bientôt reconnu nécessaire de placer l'instrument successivement en trois endroits différents, parce que, à la hauteur où l'on opérait, la cheminée ayant alors 0"',934 de largeur sur 0",23 de profondeur, tandis que plus haut son conduit n'a plus que 0™,30 sur 0",30, il s'y produisait un courant central plus rapide que ceux des côtés. Pour tenir compte de cette circonstance, l'on a supposé la section d'observation partagée en trois parties d'une largeur égale au tiers de la largeur totale, et l'on a observé la vitesse séparément dans chacune d'elles.

Les résultats de ces expériences sont consignés dans le tableau suivant :

^-o -eu <D ™ aj ^ -ai ^ rt J* . - • -

CO o ■ — ' 0 ^ OJ) '

3 OJ

eu ^ <0

ÎJ o

197. Conséquences de ces expériences. — Il résulte donc de ces premières expériences que, par des températures extérieures de V,8 à 10", et des températures intérieures de 18" à 22°, il passe en moyenne par la cheminée de cette pièce environ 400'"-'= d'air par heure.

Ce cabinet, destiné à une seule personne, et dans lequel il s'en réunit accidentellement dix à douze au plus, pour quelques moments, est donc alors très-suffisamment ventilé par la seule action aspiratrice de la cheminée, même quand il n'y a pas de feu.

Volumes d'air introduit par la bouche de chaleur. — La bouche de chaleur qui amène l'air du calorifère a 0'",18 sur 0™,18decôléou0'"i,0324 d'ouverture, mais elle est recouverte par un treillage en cuivre qui diminue un peu l'aire du passage. On a placé au-dessus un tuyau à base quadrangulaire terminé par une partie cylindrique assez longue, dans laquelle on plaçait l'anémomètre^ et qui avait une section égale à 0™-<',0299. — On a observé les températures extérieures et intérieures, et les résultais sont consignés dans le tableau suivant :

VOLUMES b'aIR INTRODUIT DANS LE CABINET DE LA DIRECTION DU CONSERVATOIRE PAR UNE BOUCHE DE CHALEUR DE CALORIFÈRE.

VOLl'ME d'air

VOLISIE

TEMPERATURES

VITESSES

introduit

d'air

DATES

de l'air

introduit,

extéiieure

dans le cabinet.

de Tair affluent.

affluent.

en 1".

en 1 h.

ramené à 20».

m. Cf.

ni.c.

30 oct. .

lOO»

31 oct. .

19 nov. .

198,00 Moy . .

23 nov. .

Il convient de remarquer que le volume d'air fourni par

l'une des bouches d'un calorifère peut être considérablement influencé par l'ouverture plus ou moins simultanée des autres bouches.

Abstraction faite de l'influence de cette cause, l'on voit qu'entre les limites de température, où l'on a opéré, la bouche de chaleur fournissait par heure, en moyenne, 157 mètres cubes d'air ramené à 20'^ de température, quand cet air entrait à des températures variables de 70" à 100°, et que ce volume était réduit à 123 mètres par heure, quand l'air n'était échauffé qu'à 45 ^

Ce résultat, qui montre combien le volume d'air fourni par les calorifères croît avec le degré d'échauffement qui lui est communiqué, explique comment les constructeurs sont conduits à élever la température de l'air fourni par ces appareils.

On verra, d'ailleurs, plus loin, que ce volume d'air fourni par la bouche de chaleur croît aussi avec l'énergie de l'appel fait par la cheminée.

198. Volumes cVair introduit par les joints des portes et des fenêtres. — Les observations que nous venons de rapporter ont été faites en même temps que celles qui ont été exécutées sur la cheminée non chauffée, et dont il a été question plus haut. Par conséquent, si du volume d'air évacué par la cheminée on retranche celui qui a été introduit par la bouche de chaleur ramenée à la température de la pièce, le reste donnera le volume d'air à la même température qui s'était introduit par les joints des portes et des fenêtres.

Or, le volume moyen évacué par la cheminée a été trouvé égal en 1 heure à 403™-"=

Le volume moyen introduit par la bouche de chaleur a été de 157

Le volume d'air moyen entré par les joints est donc 246" en 1 heure, ou 0'"-=,0683 en 1".

Le développement total des joints est :

Pour les deux fenêtres 20"',30

Pour les deux portes 21 ,16

Total 41™,46

D'où il résulte que, par mètre courant de joint des portes et des fenêtres de. cette pièce, il s'introduit moyennement

Qmic Q683 246™"*^

» — Qm. 0 00164 en r^, ou —5"-°,92 en 1 heure.

La largeur des joints est extrêmement variable, mais ceux qui existent sous les portes sont presque toujours complètement libres et ont souvent une hauteur de 0"\010, et ceux de dessus environ 0"\005; aussi est-ce par les portes, surtout par leur partie inférieure, qu'il s'introduit généralement le plus d'air dans les appartements, lorsque les fenêtres ferment bien.

199. Expériences sur les effets de ventilation produits par les cheminées au, moyen de la consommation directe de divers combustibles. — Pour parvenir à déterminer ces effets dans des conditions convenables, j'ai commencé par faire améliorer la construction de la cheminée, afin d'y diminuer le plus possible les tourbillonnements de l'air, les pertes de force vive qui en résultaient, et dont j'ai montré, à la fin du chapitre précédent, l'influence considérable sur le mouvement de l'air.

La hotte de la cheminée a été réduite de manière à ne présenter à sa base qu'un passage de 0'",40 de largeur, sur 0",22 de profondeur, réguUèrement raccordé avec son conduit rectangulaire supérieur, comme l'indiquent les lignes ponctuées de la fig. dun° 189. Par suite de ces modifications, la contraction de l'air à l'entrée a été sensiblement annulée, les tourbillonnements supprimés, et le mouvement de l'air s'est graduellement accéléré depuis le bas jusqu'au conduit.

Le chauffage a eu heu successivement avec du bois, avec de la houille et avec du gaz, en tenant compte des quantités consommées.

Je reproduirai séparément les résultats des expériences faites avec du bois et avec de, la houille.

VITESSES

de

l'air

dans le

conduit

de la

cheminée