Poids
de l'air
îumide, lk&,2037.
Nombre
de tours 159 pou
r I, II, III et IV
150 toui
s pour V
On peut arriver à la notion du travail utile Q/i comme dans le cas précédent. En effet, pour faire pénétrer un volume d'air dans l'enceinte où règne la surpression h, il faut communiquer à ses molécules une vitesse V au moins égale ot de sens contraire à celle que la surpression tend à leur donner, c'est-à-dire :
2gh
h étant exprimée en hauteur d'eau et d étant la densité de l'air. Pour cette vitesse, la masse d'air — - aura une force vive:
»SËv.-Sfx5x»-Q».
■élevée que possible, de façon à ne pas aspirer les impuretés qui sont abondantes au voisinage du sol. Dans les localités où l'air est chargé de particules de suie, il importe de le filtrer. En général, cette filtration présente encore plus d'intérêt au point de vue de la détérioration possible de certaines marchandises qu'au point de vue de l'hygiène (Oliver). Un bon système de dépoussiération consiste à faire circuler l'air au travers d'une nappe d'eau pulvérisée.
Lorsqu'il s'agit de ventilateurs-aspirateurs et surtout de ventilateurs à basse pression, il faut éviter de les placer sur une façade de l'atelier exposée au vent. Le vent oppose une résistance supplémentaire à la sortie de l'air, et le débit du ventilateur peut être considérablement réduit. Si la vitesse du vent arrive à égaler celle que le ventilateur devrait communiquer normalement à l'air, le débit s'annule.
Rafraîchissement de l'air. — La ventilation peut être nécessaire, non seulement pour renouveler l'air vicié, mais aussi pour empêcher la température de s'élever à un degré qui compromette la santé du personnel. L'article 5 (5°) du décret du 29 novembre 1904 répond à cette nécessité par la prescription suivante :
« L'aération sera suffisante pour empêcher une élévation exagérée de la température. »
Tant qu'il existe une marge suffisante entre la température extérieure et celle qu'on peut admettre dans l'atelier, la ventilation simple peut suffire; mais, quand cette marge descend au-dessous d'une certaine limite, le résultat désiré ne peut être obtenu qu'avec d'énormes quantités d'air, et il est plus facile et plus économique de refroidir l'air avant de le refouler dans l'atelier. Si on veut que la température de celui-ci descende au-dessous de celle de l'air extérieur ou lui soit égale, cette solution s'impose.
En effet, chaque kilogramme d'air qui traverse l'atelier en s'y échauffant au passage lui emprunte un quart de calorie par degré dont il augmente sa température (1), et il ne peut pas l'élever au-dessus de celle de l'atelier, bien entendu. Donc, s'il y a 10° de différence entre les températures à l'intérieur et à l'extérieur, chaque kilogramme d'air pourra au plus emporter — - de calories, soit 2cal,5.
(1) La chaleur spécifique du kilogramme d'air sec est 0cal,24. Pour avoir celle de 1 kilogramme d'air humide, il faut ajouter à la précédente la chaleur spécifique du poids de vapeur d'eau qu'il contient, soit 18 grammes pour une température de 26° et une humidité de 75 p. 100.
Or la chaleur spécifique de 1 kilogramme de vapeur d'eau et de 0ral,48 et celles de 18 grammes de vapeur sera
La chaleur spécifique du kilogramme d'air humide sera donc
0cai,24 X 0^1,0086 = 0cai,25 ... environ.
Traité d'hygiène. VU. — 11
~ V Dans ce cas, autant il se dégagera de calories dans l'atelier, autant il faudra y faire passer de kilogrammes d'air dans le même temps, si l'on veut que la température reste stationnaire après avoir atteint un certain degré. Or la quantité de chaleur produite dans certains ateliers est considérable. L'un de nous a montré, d'après les expériences du Congrès de Rouen, que, dans un tissage dont le cube était de 11000 mètres cubes, et où travaillaient 240 ouvriers avec une force de 130 chevaux, la quantité de chaleur dégagée par heure était de 114 230 calories au moins (1). Par conductibilité et rayonnement de ses parois, on pouvait admettre que l'atelier perdait 8 000 calories par heure et par degré de température en excès sur l'extérieur, soil 32 000 calories pour une différence de 4°. Restaient dans ce cas 82 500 calories à évacuer, c'est-à-dire 82 500 kilogrammes d'air à envoyer dans l'atelier, soit 70 000 mètres cubes à la température de 25°. Le renouvellement de l'air confiné n'aurait demandé que 30 mètres cubes par tête d'ouvrier, soit 30 X 240 = 7 200 mètres cubes. Le rafraîchissement de Tair en exigeait dix fois plus.
De même le représentant de la maison Sulzer a déclaré, au Congrès de Rouen [Compte rendu, II, p. 86), qu'en hiver sa maison admettait comme suffisant un renouvellement d'air de deux fois par heure dans les filatures et tissages de coton. En été, par contre, l'air est renouvelé cinq à six fois dans les tissages et sept à huit fois dans les filatures. En Italie, le renouvellement est dix ou douze fois par heure.
Refroidissement par conduite souterraine. — Pour éviter ces renouvellements d'air excessifs et coûteux, une première solution
(1) Leclerc de Pulligny, Les filatures de lin (Bull, de l'Inspection du travail. 1903, p. 242). Il y avait d'abord le travail mécanique dépensé dans la salle sans aucune énergie potentielle mise en réserve, soit à raison de 635 calories par cheval et pour 130 chevaux :
1 30 x 635 = 82 550 calories.
Il y avait ensuite la chaleur dégagée par les ouvriers. On peut admettre qu'une personne de 65 kilogrammes dégage 170 calories par heure et produit 61 grammes de vapeur d'eau, qui consomment 61 x 0cal,618 = 37,7 calories pour se vaporiser à 20°, de sorte que la chaleur nette dégagée est de 132 calories par personne et pour 240 ouvriers :
240 x 132 = 31 680 calories.
En réunissant les deux sources de chaleur, on a : 82 550 + 31680 = 114 230.
Le chiffre de 132 calories nettes dégagées par heure et par personne est celui qu'indique Gavarret, et c'est celui que M. Bontemps a adopté dans les Comptes rendus des expériences de Rouen. Wolpert indique un chiffre beaucoup moindre : 75 calories (Théorie und Praxis der Ventilation und Heizung, 1901). En l'adoptant, rien ne serait changé au raisonnement qui précède, mais au lieu de dix fois plus d'air que pour le renouvellement pur et simple, il en faudrait huit fois plus seulement.
j'offre à l'esprit; elle consiste à faire passer l'air dans une canalisation souterraine. Mais, si cette canalisation est en poterie ou en maçonnerie, elle sera médiocrement conductrice de la chaleur et ne pourra absorber qu'une faible quantité de chaleur par seconde et par unité de surface : il faudra donc lui donner un développement considérable. Si la canalisation est en fonte, celle-ci absorbera facilement la chaleur; mais il faudra ensuite qu'elle la cède à la terre mauvaise conductrice qui l'environne, et la difficulté est simplement déplacée.
Comme précédemment, il faudra des conduits d'une surface considérable et, comme le frottement de l'air est proportionnel à la surface, pour vaincre ce frottement, il faudra augmenter la pression et par conséquent la force motrice et la dépense (1).
Refroidissement par Veau. — Le refroidissement par conduite souterraine est une solution précaire, et la vraie méthode de rafraîchissement consiste à mettre l'air en contact avec de l'eau, soit qu'on utilise seulement la chaleur spécifique de celle-ci et sa conductibilité, soit qu'en outre une portion d'eau soit vaporisée et qu'elle contribue au refroidissement par la grande chaleur latente qu'elle absorbe.
Théoriquement, un volume suffisant d'eau à 15° peut amener aussi près de 15° qu'on voudra une masse d'air aussi considérable qu'on le désire ; pratiquement, ce système nécessite des surfaces de contact très étendues. Mais il paraît qu'on arrive à garantir industriellement le refroidissement continu à 20°, malgré les plus fortes chaleurs, de masses d'air atteignant 10 à 15 mètres cubes à la seconde, c'est-à-dire 36000 à 54 000 mètres cubes à l'heure (2).
Refroidissement par conductibilité. — Si l'on n'utilise que la chaleur spécifique de l'eau, chaque kilogramme de celle-ci, en élevant sa température de 1°, absorbe 1 calorie, de sorte qu'elle peut abaisser de 1° la température de 3 mètres cubes d'air en chiffres ronds. Si nous avons de l'air à 25°, que nous désirions ramener à 20° et de l'eau à 15°, 1 kilogramme d'eau, en élevant sa température de 15°
(1) Quant à la réserve de chaleur ou de froid que contient la fonte elle-même et qu'elle cède à l'air tout d'abord, il ne faut pas s'illusionner à ce sujet. Supposons une canalisation formée de tuyaux de fonte de 15 centimètres de diamètre et de 1 centimètre d'épaisseur étant, ainsi que le sol environnant, à la température de 15° et destinée à ramener la température de l'air extérieur à 20°.
Comme la chaleur spécifique de la fonte est de 0cal,ll et sa densité de 7,2, pour élever sa température de 5°, la conduite absorberait 0cal,55 par kilogramme et pour le poids de 1 kilomètre de conduite :
3,14 X 0,15 x 0,01 X1000X 7200x0,55 = 18 660 calories. Pour absorber les 83 000 calories produites en une heure dans le tissage dont on a parlé, il faudrait donc que la conduite eût
18 660 soit 4km;4oo environ.
(2) Lambert frères, loc. cit., p. 58.
à 20°, pourra refroidir de 25 à 20° ces 3 mètres cubes d'air (exactement^"3^) (1).
Refroidissement par évaporation. — Si l'on utilise la chaleur latente de l'eau, il semble qu'on dispose d'un refroidissement presque indéfini et très économique, puisqu'un seul gramme d'eau, en se vaporisant, absorbe 0cal,6 en chiffres ronds (2), c'est-à-dire une quantité de chaleur nécessaire pour échauffer de 1° 600 grammes d'eau et suffisante pour abaisser de 2° la température de 1 mètre cube d'air.
En pratique, la capacité de refroidissement que fournit cette méthode est très limitée, et elle dépend essentiellement de l'étal hygrométrique de l'air à refroidir. Si le poids de vapeur qu'il contient avant le refroidissement suffit à le saturer une fois refroidi, on ne peut pas lui faire absorber utilement la moindre quantité de vapeur d'eau et, dans ce cas, la capacité de la méthode est nulle (3).
Calcul du refroidissement. — Il faut donc chercher dans une table le poids de vapeur que l'air refroidi pourra contenir à la température qu'on veut atteindre. En retranchant de ce poids celui qu'il contient avant le refroidissement (d'après son état hygrométrique), on saura le poids maximum de vapeur qu'il peut absorber.
Si, d'autre part, on prend la moitié de l'abaissement de température qu'on veut obtenir, ce nombre représentera en grammes le poids de
(1) Nous avons vu que la chaleur spécifique de 1 kilogramme d'air est de 0<*i,24. Celle de 1 mètre cube d'air à 0° est donc de 1,293 x 0,24 = 0^1,31, et 1 calorie
correspond à = 3m3,2 d'air.
A 20° le poids de 1 mètre cube d'air sec étant de :
lk&,293
ï = lkg 190.
la chaleur spécifique de ce mètre cube d'air est de : 1^,19 X 0cal,24 = 0cal,29.
La chaleur perdue par 3^200 d'air sera donc :
celle eracrnée par l'eau sera :
Ici comme dans ce qui suivra, il s'agit bien entendu de calculs théoriques et approximatifs. Nous supposons des échanges parfaits entre l'air et l'eau, ceux-ci arrivant à être exactement à la même température. En réalité, il n en sera rien et, pour ne pas avoir de mécomptes, il faudra multiplier les quantités d'eau calculées par un coefficient de sécurité que la pratique fera connaître.
(2) Exactement 0cai,6065 — 0,0007 t, t étant la température finale de la vapeur. Aux températures habituelles, le dernier terme est fort petit par rapport au premier.
(3) Si on lui fait absorber de l'eau qu'il ne puisse pas conserver à la température qu'on veut atteindre, l'air se refroidira d'abord d'une certaine quantité en vaporisant cette eau ; mais, quand elle se condensera, elle restituera exactement la quantité de chaleur qu'elle aura absorbée, et il faudra en débarrasser 1 air pour rabaisser à la température voulue. Pour les définitions de la saturation, de 1 état hygrométrique, etc., voy. p. 220 et suivantes.
vapeur qu'il faut faire absorber à 1 mètre cube d'air pour produire le rafraîchissement désiré. Si ce deuxième poids est inférieur ou égal au premier, l'air peut être refroidi par la vaporisation seule, et il sera saturé dans le deuxième cas. Si le deuxième poids est supérieur au premier, rabaissement de température ne peut être obtenu par la vaporisation seule, et il faut en plus faire agir par contact un poids d'eau suffisant (1). La table ci-après pourra être utilisée pour ces calculs :
(1) Exemples : 1° Soit de Vair à 60 p. 100 d' humidité à refroidir de 95° à 20°.
(Voy. page 220 les définitions relatives à l'hygrométrie.)
A 20° l'air contiendra au maximum I78r,l
A 25° et 60 p. 100 d'humidité, il contient :
0,60 X 228r,7 = 13ër,6
Il peut donc absorber 3sr,5
Mais, pour abaisser sa température de 5°, il suffit qu'il absorbe - = 28r,5
il contiendra donc 13§fr,6 + 2,5 = 168V
et son état hygrométrique sera — - =94 p. 100.
2° Soit de l'air à refroidir entre les mêmes températures, mais à 85 p. 100 d'humidité.
A 25°, l'air contient :
soit 28r,3 de plus que le maximum correspondant à 20°. Le refroidissement par vaporisation sera impossible et les 5 x 0cal,3 = lral,5 par mètre cube qui sont, nécessaires devront être empruntés entièrement à de l'eau agissant par contact. 300 grammes d'eau à 15° s'échauffant à 20° suffiront :
50 x 0b8,300 X 1 cal. = lcal,5.
3° Soit de Vair à refroidir entre les mêmes limites, mais à 70 p. 100 d'humidité.
A 25°, l'air contient :
0,70 X 22,7 = 15Pf,9
le maximum à 20° est de 17sr,l
Différence lsr,2
Le refroidissement exige au total, comme précédemment lcai,5
dont la vaporisation peut fournir :
I8r,2 X 0fia!,6 0cal,7
Différence 0cai,8
que l'eau devra fournir par contact: 160 grammes d'eau à 15°, s'échauffant à 20°, suffiront :
50 x QkgyiôO X lcal = 0cal,8.
166 LEGLERG DE PULLIGNY ET BOULIN
HYG. INDUSTRIELLE
Poids de vapeur d'eau contenue dans 1 mètre cube d'air saturé h la pression de 760 millimètres de mercure.
TEMPÉRA- TURE
POIDS
TEMPÉRA- TURE
POIDS
TEMPÉRA- TURE
POIDS
Degrés.
Grammes.
Degrés.
Grammes.
Degrés.
Grammes.
Chauffage de l'air de ventilation. — En hiver, la quantité de calories qui se perd par les parois de l'atelier et celle qui est entraînée par la ventilation arrivent à compenser la chaleur produite et au delà. Il faut alors chauffer. On chauffe souvent l'atelier par le rayonnement de tuyaux de vapeur, et on se borne à tiédir l'air de ventilation.
On peut aussi charger celui-ci de convoyer toute la chaleur qui est nécessaire. S'il faut le porter à une température élevée, elle peut
Fig. 27. — Ventilateur V avec batterie de tubes W pour chauffage et lavage par pulvérisation d'eau en S.
gêner les ouvriers voisins des bouches d'entrée, et en outre la chaleur se répartit inégalement dans la pièce. On préfère augmenter le cube d'air au delà de ce qui est strictement nécessaire à l'hygiène et le tenir à une température modérée. On le fait alors passer sur une batterie de tubes chauffés par de la vapeur, souvent de la vapeur d'échappement, et, s'il s'échauffe trop dans ce passage, l'appareil est disposé pour le ramener à une température convenable en le mélangeant d'air froid.
Pour économiser la chaleur, on peut n'introduire dans l'atelier que la quantité d'air extérieur strictement nécessaire pour maintenir
l'acide carbonique au taux réglementaire. Le surplus de l'air nécessaire pour convoyer la chaleur est pris dans l'atelier même. Il est
bon de le laver à chaque passage pour le débarrasser des poussières
et des microbes dont il est chargé,
HYG. INDUSTRIELLE
Répartition de l'air de ventilation. — L'air de ventilation doit être réparti d'une manière méthodique de manière à remplacer l'air usé dans tous les recoins du local à ventiler. En pratique, cela ne laisse pas de présenter certaines difficultés.
Dune manière générale, il convient d'amener l'air pur dans les couches inférieures de l'atmosphère de l'atelier, afin que les ouvriers
Fig. 29. — Répartition de l'air de ventilation dans une fabrique par conduits de
distribution.
le respirent avant tout mélange. L'air frais introduit par en haut se mêle à l'air impur, le refroidit en se réchauffant et arrive difficilement dans la zone de respiration, ou y arrive mélangé à une partie de l'air qu'on veut chasser.
Une répartition régulière exige un système de canalisation dont les conduites sont tantôt adossées aux murs, tantôt supportées dans la zone moyenne de l'atelier. Les bouches d'évacuation sont orientées suivant la disposition du canal lui-même et suivant la nature des travaux exécutés.
La répartition de l'air peut se faire aussi bien par aspiration que par refoulement; mais, dans le premier système, la dépression qui
existe dans l'atelier a l'inconvénient de provoquer des rentrées d'air froid et quelquefois impur par toutes sortes d'issues : portes de cabi-
nets d'aisances, portes de communication avec d'autres ateliers, etc. Lorsque les deux systèmes peuvent fonctionner simultanément, il est bon que la ventilation par aspiration soit moins active que l'autre, afin de laisser une certaine pression dans l'atelier.
La sortie de l'air usé est bien réalisée par des ouvertures placées dans la partie supérieure de l'atelier. La section de celles-ci ne doit pas être trop grande; il vaut mieux en multiplier le nombre.
