IV. — CHAUFFAGE

L'homme dégage la plus grande partie de sa chaleur par radiation. Lorsque la température ambiante s'abaisse, la radiation qui émane du corps augmente, il en résulte une sensation de froid.

Le chauffage a pour but, moins de fournir de la chaleur au corps, que d'empêcher son refroidissement, en maintenant la température ambiante à un degré suffisant. Ce sont surtout les parois qui empruntent à l'organisme une quantité de chaleur d'autant plus grande que leur température est inférieure à celle du corps. Le rôle du chauffage dans l'habitation est donc de fournir aux parois une quantité de chaleur telle que, dans l'échange de rayonnement entre elles et l'organisme, ce dernier ne soit pas incommodé.

1" Conditions hygiéniques du chauffage. — Règles :

1" La température de l'atmosphère doit être maintenue à un degré favorable à la santé. Elle ne doit pas, d'une façon générale, dépasser 20", ni être inférieure à 10"-12''. Seules, les chambres destinées aux vieillards, aux enfants et aux malades devront avoir une température plus élevée.

2" La température doit être uniforme. — Cette condition est difficile à remplir, les parois des locaux ne transmettant pas la chaleur, d'une façon égale et Fair chaud tendant à monter. Aussi existe-t-il toujours une différence, pouvant atteindre plusieurs degrés entre les couches d'air voisines du plafond et celles qui touchent le sol.

.3" Enfin, l'atmosphère de la pièce ne doit pas être viciée par les produits de la combustion, c'est-à-dire l'acide carbonique, l'oxyde de carbone, les fumées, les poussières du foyer. 11 faut, pour cela, que la combustion soit complète et aussi rapide que possible, que le foyer constitue un coffre imperméable et que la cheminée et le tuyau chargés de conduire les gaz au dehors soient d'une étanchéité parfaite. Une mitre sur la cheminée empêchera le refoulement des gaz.

Matériaux de combustion. — Ils fournissent des iiuanlités très variables de chaleur (calories fournies par la combustion de 1 kg. de substance).

Le bois ne fournit que 2 500 à 3 000 calories, en raison de la vaporisation de la vapeur d'eau, contenue dans le bois, qui absorbe de 20 à 50 p. 100 de la chaleur produite. Le charbon de bois fournit 700ûcalories, mais dégage beaucoup d'oxyde de carbone.

La houille dégage suivant (ju'elle est maigre ou grasse, 7 000 à 8 500 calories; le coke : 7 000 calories: le ga: d'éclairage : 10 000 à 11 000 calories; le pétrole : 10 500 à 11 000; Valcool 6 500.

La liouille est donc le combustible le moins coûteux et le hois,. le plus cher.

2" Oxyde de carbone. — • Ces matériaux de combustion dé^içagent divers produits : acide carbonique, vapeur d'eau, produits sulfureux. Quand la combustion n'est pas complète, il se produit du CO.

a) Dangers de l'oxyde de carbone. — L'oxyde de carbone est le plus dangereux d'entre eux. Ce gaz, sans odeur, forme avec l'hémoglobine un composé stable, la carboxyhémoglobine, qui empêche les globules rouges d'absorber l'oxygène. 11 peut donc entraîner la mort.

De nombreux cas d'intoxication massive ont été signalés : le fait est connu et bien classique. Mais récemment, J. Gourmont, A. Morel et G. Mouri(juand ont démontré la réalité et la fréquence de l'intoxication oxycarbonée fruste, résultant de l'accumulation de doses minimes du toxique dans l'organisme. Des individus, séjournant d'une façon régulière, pendant 10 heures par jour, dans une atmosphère contenant 1/10 000" seulement d'oxyde de carbone, présentent assez rapidement un état anoxhémique dont il est facile de concevoir les effets sur la nutrition générale et en particulier sur les centres nerveux.

Rien n'est plus sournois que cette intoxication oxycarbonée fruste. On devra donc se méfier d'une façon particulière de ce gaz.

b) Dosage dans Vair. — 1° J. von Fodor a proposé de conduire l'air, débarrassé préalablement de l'ammoniaque et de l'acide sulfhydrique (au moyen d'acide sulfurique et d'acétate de Plomb), à travers une solution de chlorure de palladium : PdCP + CO + IPO -= Pd + 2HCI -f CO^. Il recueille le palladium précipité sur un filtre, le redissout au moyen d'eau régale, évapore à sec, reprend le résidu par de l'acide chlorhydrique dilué et précipite le palladium à l'état d'iodure noir au moyen d'une solution titrée d'iodure de potassium (1 g. 486 Kl par litre ; 1 cms = 0 cm^^ 1 CO).

Potain et Drouin ont préconisé une méthode colorimétrique, basée sur l'emploi du chlorure de palladium.

Ils font remarquer que tout l'oxyde de carbone n'étant pas absorbé, le dosage ne peut être qu'approximatif.

On peut en dire autant du procédé de von Fodor.

2° L'acide iodique a été proposé pour le dosage de l'oxyde de carbone par A. Gautier et lîélier. Un appareil commode basé sur l'emploi de cette substance a été construit par Albert Lévy et Pécèul (flg. 50).

Cet appareil se compose d'un aspirateur à eau d'une contenance de 4 1., amenant l'air, préalablement filtré, dans un tube en U renfermant de l'acide iodique, chaufîé à 80° dans un bain d'air. L'iode mis en liberté se dissout dans quelques centimètres cubes de chloroforme, contenu dans

Fig. 50. — Appareil de Lévy et Pécoul. Recherche de l'oxyde de carbone dans l'air.

le barboteur et le colore en rouge. On règle la vitesse d'écoulement par le robinet, de façon qu'il passe environ un litre d'air par heure. Pour estimer la quantité d'oxyde de carbone lorsque toute l'eau de l'aspirateur est écoulée, les auteurs comparent la teinte du chloroforme à une gamme de nuances, fournie par le constructeur. Mais cet appareil commode manque de précision.

3° Chauffage local. — a) Il se fait par les cheminées ou les poêles- cheminées. Elles se composent d'un foyer ouvert, formé d'une cavité, où se place le combustible, adossée aux murs ou creusée dans leur épaisseur et au-dessus de laquelle s'élève un tuyau qui monte verticalement, autant que possible, pour déboucher à Textérieur. Le foyer émet surtout de la cbaleur rayonnante. Ce mode de chauffage est très hygiénique, d'aulant plus même que les cheminées sont un agent actif de ventilation; les gaz qui résultent de la combustion, plus légers que Tair en raison de leur température, s'élèvent rapidement et provoquent un appel d'air pur qui pénètre par tous les maljoints des portes, des fenêtres, etc.

Le plus grave inconvénient des cheminées provient de la perte de calorique. Avec un foyer ouvert, il ne pénètre dans la pièce que le quart environ de la chaleur rayonnée, fournie par le combustible. Or, le rendement en chaleur rayonnée ne représente luimême que la moitié de la chaleur totale dégagée par la houille ou le coke et le quart seulement de celle dégagée par le bois. On voit donc qu'une cheminée n'utilise pour réchauffement du local que 1/8*' de la chaleur totale, lorsqu'elle brûle de la houilie ou du coke, et seulement 1/16'" lorsqu'elle brûle du bois.

Les « cheminées prussiennes )> fournissent un meilleur rendement calorique, car au lieu d'être en partie comprises dans la muraille, elles font entièrement saiUie dans la pièce et donnent de la chaleur à la fois par le rayonnement lumineux et par le rayonnement sombre de leurs parois, ainsi que d'une partie de la hauteur du tuyau de fumée.

D'autre part, le chauffage n'est pas régulier, il n'est pas réparti également dans toute la pièce. L'appel d'air, par les joints des portes et des fenêtres, provoque des courants d'air glacial, en lames ou en nappes au niveau du sol, sur les pieds.

Dans les cheminées ventilatrices, on utilise la chaleur, qui est fournie par le rayonnement sombre des parois de làtre et généralement d'une étendue plus ou moins grande du tuyau de fumée. L'air extérieur est amené par une conduite dans une gaine qui

forme manchon autour du foyer el du luyau do fumée. De colle chaml)re de chauffage, il s'écoule dans la pièce au moyen de houches de chaleur ouvertes, soit près du plafond (cheminée Douglas-Gallon), soit sous la tablette de la cheminée (appareil Joly), soit des deux côtés de la cheminée (appareil Fondel). Ces appareils introduisent dans la pièce un air très chaud qui s'élève d'abord au plafond et redescend ensuite. Les habitants du local ne respirent qu'un air surchauffé, altéré par la combustion des poussières de l'air, au contact des surfaces de chauffe.

b) Poêles. — La combustion se fait dans un foyer clos. La fumée s'échappe par un tuyau qui parcourt une étendue, plus ou moins grande, de la chambre.

Les poêles à combustion vive ont deux caractères : la faible charge de charbon el par suite le rechaigement répété ; le passage direct des gaz de combustion à travers la masse de charbon vers la cheminée d'évacuation.

Les poêles de métal ont un rendement calorique qui atteint jusqu'à 75 p. 100 et même plus, du combustible brûlé. Mais, leurs inconvénients sont les suivants : ils se refroidissent vile, ils altèrent l'air intérieur en le surchauffant, en le desséchant, en laissant passer l'oxyde de carbone à travers la fonle portée au rouge ; enfin, par suite d'un tirage insuffisant et fermeture de la clé, ils peuvent déverser dans le local des gaz toxiques et produire des accidents d'asphyxie.

Les poêles en faïence donnent moins de chaleur que les poêles en fonte, mais ont l'avantage de garder le calorique plus longtemps. Ne surchauffant pas l'air à leur contact, ils fournissent une chaleur plus douce et plus agréable : ils sont plus salubres. Leur conslruclion est coûteuse, ils sont encombrants et exigent beaucoup de combustible. Ils sont surtout utilisés dans les pays du Nord.

Les poêles à combustion lenle (poêles américains, poêles mobiles, poêles irlandais, tortues) sont très répandus, malgré leurs inconvénients très graves. Leur défaut capital est que, par suite de l'insuffisance de l'entrée de l'air, le tirage est tellement réduit qu'au lieu des 9 m^ d'air, nécessaires pour transformer en acide carbonique le carbone d'un kilogramme de coke, on n'en fait passer que 4 m^ Il en résulte la productioyi d'une grande quantité d'oxyde de carbone. Malgré les dangers de ces appareils, le public sédnil par l'attrait de l'économie, leur accorde encore

toutes ses faveurs. Aussi, rAcadémie de Médecine a-t-elle formulé des instructions relatives à leur usage (1896); il ne faut pas les employer dans les chambres à coucher, ni dans celles où Ton séjourne toute la journée. La cheminée doit avoir un tirage suffisant et on contr(31era si le tirage se fait bien et s'il n'y a pas de refoulement, par les oscillations d'une valve placée dans la plaque.

c) Chauffage au gaz. — Propreté et commodité; ni cendres, ni suie, ni fumée. L'appareil est mis en train immédiatement, sans préparation. Le feu atteint rapidement son maximum d'effet. Mais l'emploi du gaz, par suite des fuites, toujours possibles, expose aux dangers de l'explosion et aussi de l'intoxication par l'oxyde de carbone, qui s'y trouve en quantité considérable.

Au point de vue économique, le gaz est inférieur au charbon (1 m^ de gaz, au prix de 0 f. 20, ne donne que 5 à 6 000 calories, 1 kg. de charbon, au prix de 0 f. 05 donne 7 à 8 000 calories). Ce chauffage peut rendre des services quand il s'agit d'élever rapidement la température de certaines pièces et pour peu de temps (cabinets de toilette, etc.).

Il existe deux sortes d'appareils pour le chauffage au gaz : les uns chauffent uniquement par convection, c'est-à-dire par échauffemeut des couches dair qui viennent successivement au contact des parois métalliques, portées à haute température; les autres ont recours en même temps au rayonnement.

d) Chauffage au pétrole. — 1 kg. de pétrole produit 10 000 calories. Ce mode de chauffage parait donc avantageux, mais il doit être condamné, parce qu'il n'y a pas de cheminée d'évacuation.

e) Chauffage à l alcool. — Le prix de revient est élevé. ( )n pourrait chauffer avec l'alcool un radiateur à vapeur (poêle Sirius).

f) Chauffage électrique. — Assez répandu en Angleterre, en Amérique et en Allemagne, commence en France.

Lorsqu'un courant électrique passe par un fil, il rencontre une résistance qui a pour effet de transformer en chaleur une partie de l'intensité électrique. Le fil, sous l'action de cette chaleur, entre en incandescence, qui, si elle se faisait au contact de l'air, l'oxyderait et le détruirait rapidement (c'est pourquoi on fait le vide dans les lampes électriques à incandescence). Aussi pour le chauffage, faut-il utiliser un métal peu oxydable (ferni-nickei, })latine ou maillechortj et, d'autre part, un corps isolant (émail de composition spéciale) pour le mettre à l'abri de l'air. Ainsi

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enrobé* Ift ^il est adaptô et fixé intimement à une plaque métallique (fonte) qui reçoit et transmet la chaleur produite.

Les appareils de Guise (plaques murales, radiateurs, chaufferettes, etc.), les appareils Parvillée (mélange intime de poussières très fines de métaux et de poussières céramiques, comprimé ayant une résistance spécifique considérable : 1 kg. de cette matière absorbe assez d'électricité pour produire en une heure 14 000 calories), les appareils Leroy (barres d'une composition de silicium) donnent des résultats excellents.

Le chauffage par Télectricité est Tidéal : le rendement atteint 98 p. 100; propreté parfaite; aucune altéiation de Tatmosphère, etc., malheureusement, il est trop coûteux.

4° Chauffage centraL — Dans le chauffage central, le foyer de combustion est éloigné des pièces à chauffer. Le transport du calorique s'effectue par l'intermédiaire d'un gaz (air ou vapeur d'eau) ou d'un liquide (eau), dont on a élevé la température.

Ce chauffage central entretient une température égale dans toutes les parties de l'habitation. Il réalise une notable économie de combustible; il fonctionne sans répandre dans les pièces ni fumée, ni cendres, ni poussières de combustion; les risques d'incendie sont diminués.

a) Chauffage central par l'air chaud. — - L'air est chauffé au contact du foyer de combustion ou au contact d'une surface de chauffe (eau ou vapeur), indépendante du foyer. Dans le premier système, le calorifère est en métal ou en maçonnerie. Le calorifère métallique se compose d'un foyer avec tuyaux métalliques par lesquels les gaz de combustion cheminent avant de gagner le tuyau de fumée. Autour de ces tuyaux de chauffe se trouve une enveloppe de maçonnerie, laissant un espace libre, où l'air amené du dehors vient se chauffer. L'air est ensuite emporté dans les conduites qui se distribuent dans les différentes pièces.

Les calorifères en terre cuite sont plus lents à chauffer, mais gardent la chaleur jtlus longtemps, après l'extinction des feux; les calorifères ont l'inconvénient de se fissurer facilement et, par suite, de laisser échapper des gaz dangereux.

Tous ces appareils sont dangereux. L'air se charge des produits de la combustion des poussières, qui se grillent sur les surfaces de chauffe. Ces poussières, l'odeur et la sécheresse de cet air irritent les voies respiratoires. D'autre part, au niveau des joints (calorifère métallique) ou des fissures possibles (calorifère en

maçonnerie) il peut s'échapper des gaz très toxiques, en particulier de Toxyde de carbone (p. 261). (^e mode de chaufi'age doit donc être condamné.

Le second système consiste à chanffer Fair au contact de conduites d'eau ou de vapeur, très chaudes, disposées en batteries et abritées dans une chambre de maçonnerie (dite chambre de chaulïe), indépendante du foyer de combustion. Pas de dangers d'empoisonnement, mais inconvénients -de Fair surchauffé (diminution de sa teneur en oxygène et trop sec).

b) Chauffage central j^ar Veau chaude. — - L'eau est un excellent véhicule de la chaleur (à 100° : 100 calories par kg.).

a) Système à basse pression. — Ce système (fig. 51) se compose d'une chaudière (C), située en bas, d'une conduite ascendante (A) qui en part et va déboucher dans un vase d'expansion (V), qui de son côté se déverse dans une conduite de retour (B) qui redescend à la chaudière, en alimentant chemin faisant, les surfaces de chauffe (R) , placées dans les appartements .

L'eau remplit toutes les conduites; son mouvement de circulation est déterminé par la différence de densité qui existe entre l'eau chauffée et l'eau qui se refroidit. Mais, la différence entre l'eau qui monte et celle qui redescend étant peu prononcée et la circulation étant faible, cette circulation est très lente.

Ce système nécessite un volume d'eau considérable, des conduites de gros calibres, par conséquent encombrantes. L'échauffement est lent. Mais ce système présente néanmoins de grands avantages par la douceur, l'économie et la régularité du chauffage.

b) Système à pression élevée. — Le réservoir d'expausion, au lieu d'être librement ouvert à l'atmosphère, est fermé. L'eau, en se dilatant, comprime l'air qu'il renferme d'autant plus que sa température continue à monter. On peut arriver ainsi à une pression, atteignant 20 atmosphères et à une température de 150° à 180°, avec une quantité d'eau moindre et un faible calibre des tuyaux. Ce système exige des appareils d'une solidité à toute épreuve. Il a donné lieu à des explosions et à des accidents graves. On doit pour cette raison le condamner.

Fig. 51. — Chauffage par chaude à basse pression

leau

c) Système à moi/enne pression. — Les inoyeiines pressions (6 à 8 almos[»hères), nécessitent des tuyaux dont le calibre intérieur ne dépasse guère 15 mm. et permettent à Fcau d'arriver à 100° et 150^ Le système Perkins est très en vogue en Angleterre.

c) Chauffage par la vapeur. — La vapeur d'eau est le meilleur agent de transmission du calorique : tandis (|ue 1 kg. d'air porté à 100° ne renferme que 24 calories et 1 kg. d'eau, 100 calories, 1 kg. de vapeur représente 500 calories. C'est aussi le plus économique, car il suffit de 1 kg. de houille (soit 0 fr. 05) pour produire 7 à 8 kg. de vapeur. Enfin, la vapeur circulant plus vite que Teau, à faible pression, il suffit d'avoir n

recours à des conduites de petit calibre, ce qui diminue l'encombrement et les pertes.

On peut schématiser ainsi l'installation du chauffage par la vapeur (fig. 52) : une chaudière (Gj d'où part un tube ascendant (A) aboutissant à un radiateur (R) dans lequel la vapeur se condense (y abandonnant ses calo- Fig. 52. — chautfage ries) et un tube de retour (S), amenant à la à la vapeur,

chaudière l'eau de condensation. Ce tube de retour communique, en un point de son parcours, avec l'atmosphère, soit pour permettre à l'air des conduites de s'échapper à l'arrivée de la vapeur, soit pour laisser l'air du 1 dehors revenir, quand le chauffage est suspendu.

On peut utiliser la vapeur à haute et à basse pression. Lorqu'il s'agit de chauffer un groupe de bâtiments, séparés les uns des autres (pavillons d'hôpital, usines) avec un appareil de chauffage unique, il est nécessaire de donner à la vapeur une pression suffisante (2 à 5 atmosphères) pour lui faire parcourir des distances assez grandes (500 et 600 m.).

Dans les appareils à haute pression, il faut une très longue canalisation ; il y a une déperdition de calorique assez grande (20 p. 100) ; les explosions sont toujours à redouter.

Dans le chauffage à basse pression (maison particuHère), on évite ces inconvénients. Système économique, car la consommation de charbon est proportionnelle à la quantité de vapeur condensée et elle est minime; seule l'inslallation est coûteuse.

Le chauffage central est très supérieur, au point de vue hygiénique, au chauffage local. On devra donner la préférence aux systèmes à eau chaude et à vapeur, à basse pression.

Il ne faudra pas oublier que la ventilation est le corollaire obligé (lu chauffage par les radiateurs à vapeur ou à eau. Ces appareils n'altèrent pas la pureté de l'air, mais ce ne sont pas des agents de ventilation; comme ils ue.xigent pas louverture des fenêtres pour leur fonctionnement, Tair prend les caractères connus de Tair confiné. Aussi est-il nécessaire d'associer à ces modes de chauffage une ventilation permanente. En plaçant les radiateurs sous les fenêtres, on fait des appels d'air, et celui-ci se réchauffe avant de se diffuser dans la pièce.