CHAUFFAGE DES APPARTEMENTS ET DES ÉDIFICES
Détermination de la quantité de chaleur nécessaire pour le chauffage
des édifices.
Soit:
M la surface deB murs, la surface du plafond et du parquet qui renferment l’espace à chauffer (non compris les surfaces des fenêtres) ;
F la somme des surfaces des fenêtres;
e l'épaisseur du mur ;
la température la plus basse de l’air extérieur en hiver;
J la température qui doit être produite dans l’espace si la température extérieure est J0 ;
m n deux nombres qui dépeudent de la nature des matériaux de construction ;
p la quantité de chaleur qui est perdue par heure et par mètre carré de surface de fenêtre à une différence de température de 1°;
f un coefficient qui dépend d'un chauffage continuel ou d’un chauffage avec des interruptions.
La quantité de chaleur (en calories) qu’exige le chauffage de l'espace par heure s'il n’est pas ventilé artificiellement:
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Le tableau suivant donne les valeurs de m, n et p pour divers matériaux :
Désignation des matériaux.
Mur en moellons ....
Mur en briques
Bois de sapin
i Bois de chêne
| Verre
Vitres simples en fenêtre
Vitres doubles en fenêtre
Pour le chauffage sans intermittence f = 10
Pour le chauffage avec intermittence f = 12
Dans les cas ordinaires il y a lieu d'adopter les mesures suivantes : 1° murs en moellons; 2° épaisseur du mur 0'60 mètre; 3° fenêtres simples; 4" chauffage avec intermittence; 5“ la plus grande différence de température 30°. Dans ces suppositions on obtient:
Chauffage avec renouvellement de Pair des localités dans lesquelles sont assemblées des personnes en grand nombre.
Un homme consomme par heure 6 mètres cubes d’air ou 6X13 = 78, près de 8 kilogrammes d'air. La quantité de chaleur que développe un homme par heure est à peu près 73 unités. De cette quantité 25 = 0 038 X 650 unités sont employées à la production do la vapeur ; il en reste encore 73 — 25 = 48 unités qui agissent en chauffant.
q la quantité d’air (en kilogrammes) qui est fournie par heure ' au moyen de la ventilation à l’état pur, mais froid, dans l’espace à chauffer et qui en sort à l’état impur ;
91 le nombre des personnes qui sont réunies dans cet espace ;
W la quantité de chaleur qui doit être développée par heure au moyen de l’appareil de chauffage pour entretenir dans l’espace une température J.
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
On a:
il faut prendre généralement : q = 8 31, et f n m p e J JQ comme dans le numéro précédent, et alors on obtient:
Passage de la chaleur par un mur ou une paroi plane qui est touchée par deux fluides (liquides ou aèrif ormes) dont les températures sont invariables.
Soit:
4 la différence de température des deux fluides séparés par la paroi;
e l’épaisseur de la paroi (en mètres) ;
F la superficie d’un côté de paroi (en mètres);
W la quantité de chaleur qui traverse la surface F par heure ;
y, y, les coefficients de transition qui correspondent aux deux superficies de la paroi. Ce coefficient est la quantité de chaleur qui traverse dans une heure un mètre carré de la superficie d'un corps si la différence des températures qui existent tout près de la superficie de l’un et de l’autre côté ne comprend qu’un degré ;
X le coefficient de conductibilité de chaleur de la matière dont se compose la paroi. Ce coefficient est la quantité de chaleur qui passe par heure à travers une barre d'un mètre carré de section est d’un mètre de longueur, si la différence des températures aux extrémités n’est qu’un degré.
Les valeurs absolues de d y, y% X pour les diverses matières no sont pas connues. Les valeurs relatives se trouvent aux numéros 243 et 244.
Cela étant admis, on a:
LA CIIALEUK ET SON UTILISATION
Quantité de chaleur qui passe par heure à travers un mètre carré d’une paroi qui est composée de plusieurs couches de matériaux.
Soit:
d la différence de température des deux fluides qui sont séparés par la paroi;
e, ea e3 e4 ... les épaisseurs des couches des matériaux dont la paroi se compose;
y„ y, y, y, . . . los coefficients de transition de chaleur par les surfaces de contact des couches;
A, A* Aa . . . les coefficients de conductibilité de chaleur qui correspondent aux matériaux dont les couches se composent;
F la surface de la paroi (en mètres carrés) ;
W la quantité de chaleur qui passe par heure à travers la surface F.
On. a:
Yo Yi Yt
Quantité de chaleur qui passe dans une heure par les parois d'un vase cylindrique qui se trouve en contact avec des fluides extérieurement et intérieurement.
Soit:
d la différence de température des deux fluides;
r, lo rayon intérieur du cylindre (en mètres) ;
r, le rayon extérieur du cylindre (en mètres) ;
1 la longueur du cylindre (en mètres);
y, et y, les coefficients de transition de chaleur qui correspondent à la surface intérieure et extérieure du cylindre;
A le coefficient de conductibilité de chaleur do la matière, supposée homogène, dont se compose la paroi;
W la quantité de chaleur qui entre par heure si la température extérieure est plus élevée que la température intérieure ou qui s'échappe si la température intérieure est plus élevée que l’extérieure.
On obtient:
i Yi
TtYt *
lognat ^2-
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Quantité de chaleur qui traverse la parai d'un vase sphérique lequel est en contact extérieurement et intérieurement avec des fluides.
Soit:
J la différence de température des deux fluides ; r, le rayon intérieur de la paroi (en mètres); r, le rayon extérieur de la paroi (en mètres) ; y, y, les coefficients de transition de la clialeur qui correspondent à la surface intérieure et extérieure de la paroi;
X le coefficient de conductibilité de chaleur de la matière, supposée homogène, dont se compose la paroi ;
W la quantité de chaleur qui entre par heure dans la sphère si la température extérieure est plus élevée que l’intérieure ou qui s'échappe de la sphère danB le cas contraire.
On a:
Chauffage d'un fluide par un courant de fluide chaud.
Le chauffage d’un fluide froid par un fluide chaud a lieu ordinairement en faisant passer le fluide chaud par un canal dont les parois se composent d'une matière bonne conductrice de chaleur, et en mettant ces parois eji contact avec le fluide à chauffer.
Nous nommerons un tel appnreil de chauffage :
1° Appareil à chaudière, si la température est constante dans l’intérieur du vase ou de la chaudière;
2° Appareil à courant parallèle, si le fluide à chauffer est conduit le long de la paroi dans une direction qui coïncide avec celle du courant chaud ;
3° Appareil à contre-courant, si le fluide à chauffer est conduit le long de la paroi dans une direction opposée au courant chaud.
Les surfaces de chauffe de ces appareils peuvent être déterminées d’après les règles suivantes :
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Soit :
W la quantité de chaleur qui doit traverser la paroi par heure;
T0 la température à laquelle le courant chaud entre dans le canal de chauffe ;
T, la température à laquelle le courant chaud quitte le canal de chauffe ;
k le coefficient de transmission de chaleur, c’est-à-dire la quantité de chaleur qui passerait par heure et par un mètre carré- de la surface de chauffe si la température du fluide chaud dans tous les points était seulement d’un degré plus élevée que la température du fluide à chauffer.
Soit en outre:
a) Pour un appareil à chaudière :
Fi la surface de chauffe de cet appareil ; t la température du fluide dans le vase ou dans la chaudière ;
h) Pour un appareil à courant parallèle :
Fp la surface de chauffe de l’appareil;
t0 la température à laquelle le fluide à chauffer entre dans l’appareil ;
t, la température à laquelle le fluide à chauffer quitte l’appareil ;
c) Pour un appareil à contre-courant :
F, la surface de chauffe de l'appareil;
t„ la température à laquelle le fluide à chauffer entre dans l’appareil ;
t, la température à laquelle le fluide chauffé quitte l’appareil. Cela étant admis, on a:
Fi =
w lognat T 7=r,
W l0&natT7=-tT
k T0 -T.+CV-O
w lognatTr^r
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Les valeurs do k pour divers fluides et parois ne sont pas encore déterminées exactement par des expériences. Les valeurs
probables de k sont:
Pour le passage de la chaleur:
a) De l’air par une paroi en terre cuite d'un centimètre d’épaisseur dans l’air k — 5
i) De l’air par une paroi en fonte de 1 è 1*5 centimètre 'd’éppaisseur dans l’air k = 14
c) De l’air dans l’air par une paroi en tôle k = 7
d) De l’air par une paroi en tôle dans l'eau on de
l’eau dans l’air k = 23
e) De la vapeur par une paroi en fonte dans l'air. . . k = 12
Chauffage par des poêles.
Soit :
W la quantité de chaleur, calculée d’après le numéro 265, que le chauffage de l’espace exige ;
P la superficie du poêle; on obtient:
a) Pour des poêles en terre cuite . . F =
b) Pour des poêles en fonte F =
c ) Pour des poêles en tôle F =
Calorifère à air chaud avec des tuyaux en fonte.
, Soit:
W la quantité de chaleur qui doit être transmise par heure à l’air à chauffer;
T0 la température des gaz de combustion immédiatement audessus de la grille ;
T, la température à laquelle les gaz combustibles quittent l’appareil ;
t0 la température à laquelle l’air à chauffer entre dans l'appareil ; t, la température à laquelle l’air doit être chauffé; k == 14 la quantité de chaleur qui passo par heure dans une
LA CHALEUR ET SON UTILISATION 223
paroi en fonte do 1 à l'5 centimètre d'épaisseur ai la différence de température est de 1°;
F la surface de chauffe de l’appareil.
On trouve :
a) L’appareil considéré comme chaudière:
Fk
w )ognat TT=T
i) L’appareil à courant parallèle :
W lognatï;— if k To-T. + Ct,— V)
c) L’appareil à contre-courant:
lo£nat t ï~
p I ~ lO
* k T0— T, — (t, — toJ Ordinairement on peut admettre :
T0 = 1000 T, et alors on obtient :
Chauffage de l’air par la circulation de Veau chaude dans des tuyaux. Basse pression.
Ce chauffage est produit par une chaudière à partir de laquelle deB tuyaux traversent l’espace à chauffer et qui en reviennent dans la chaudière.
W la quantité de chaleur nécessaire pour le chauffage de l'espace par heure ;
T, la température des gaz de combustion immédiatement audessus do la grille;
T, la température avec laquelle les gaz quittent lo foyer;
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
t„ la température avec laquelle l’eau, contenue dans les tuyaux de circulation, entre dans la chaudière;
t, la température avec lnquelle l’eau chaude passe de la chaudière dans les tuyaux;
J la température qui doit régner dans l’espace à chauffer ;
F la surface de chauffe de la chaudière ;
f la surface des tuyaux de circulation ;
k = 23 la quantité de chaleur qui passerait par heure par un mètre carré des parois des tuyaux ou de la chaudière si la différence de température était de 1°.
On trouve:
t, w l0*nat TT^IT
w log°at
Dans la règle on peut mettre:
et on obtient:
JL
Chauffage de T air par la circulation de l’eau chaude. Haute pression. Soit:
W la quantité de chaleur qui est nécessaire par heure pour le chauffage d’un espace;
T„ la température des gaz combustibles au-dessus de la grille ; T, la température avec laquelle les gaz quittent le foyer;
^ la température à laquelle l'eau entre dans le serpentin du foyer ; t, la température à laquelle l’eau quitte le serpentin pour entrer dans les tuyaux de circulation ;
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
J la température qui doit entrer dans l’espace à chauffer; F la surface intérieure du serpentin (spirale) ; f la surface intérieure des tuyaux de circulation; k = 23 le coefficient de transmission de la chaleur.
On a:
k T0-T,-(tl-t0)
c w lognat
Dans la règle on peut poser pour cette méthode de chauffage : T0 = 1000 T, =300 t0 = 50 t, = 150 z/= 14
et on obtient:
Le diamètre intérieur des tuyaux de ce chauffage n’est que 0 0125 mètre, l’extérieur 0025 mètre. Soit L et 1 les longueurs des tuyaux qui correspondent aux surfaces F et f ; on a:
F = 00125 X 3 14 XL f = 0-0125 X 3-14 X 1
et on trouve :
Chauffage par la vapeur.
W la quantité de chaleur nécessaire pour le chauffage d’un espace par heure;
F la surface de chauffe de la chaudière; f la supérficie des tuyaux de vapeur ;
t la température de l’eau et de la vapeur dans la chaudière;
R«4t« ub.cb rr, Hfiultah pour la CAnttructlen dtl machinn, 15
LA CIIALEKR ET SON UTILISATION
J la température qui doit régner dans l'espace à chauffer ;
T„ la température des gaz de combustion au-dessus de la grille; T, la température à laquelle les gaz quittent la chaudière.
On a:
v w loenat TT=rî
Dans la règle on a pour le chauffage par la vapeur: T0 =. 1000 T, = 300 t = 110° J= 14 et on obtient:
p - JL f - w
