VII. — CHAUFFAGE PAR LA VAPEUR
Tout le monde connaît aujourd'hui la vapeur, mais on ne se rend pas encore bien compte de toutes ses admirables propriétés. C'est presque exclusivement à l'emploi de la vapeur que, depuis un demi-siècle, le commerce et l'industrie ont pris les immenses développements que chacun sait. C'est à la vapeur que nous sommes redevables des grands progrès accomplis, progrès qui ne marqueront qu'une étape bien modeste dans l'histoire de l'humanité, à côté de ceux que la vapeur réalisera dans l'avenir; nous ne pouvons que constater un lait : c'est que, à l'heure présente, la vapeur est l'àme et le nerf des grands progrès (1).
Nous n'avons pas à nous occuper ici de la vapeur comme force motrice, ni comme agent mécanique et chimique, mais seulement comme agent calorifique.
La vapeur d'eau, en se condensant, possède la propriété de dégager de la chaleur à une température qui ne dépasse pas celle de son point d'ébullition. Cette propriété rend la vapeur un moyen de chauffage très-sain et bien plus régulier que le feu nu; en outre, la vapeur transporte rapidement la chaleur à de grandes
(1) Actuellement il existe en France 123 COO établissements industriels qui emploient la force dn 502000 chevaux- vapeur, et occupent 800000 ouvriers environ.
La département de la Seine figure en première ligne pour un chiffre de production de 1 milliard 690 millions en chiffres ronds, et entre pour un cinquième dans la production totale.
Le Nord, qui vient immédiatement après, accuse une production manufacturière de 700 millions environ; le Rhône, 800 millions; la Seine-Inférieure, 440 millions; les Bouches-^du-Rhône, ^71 millions; la Loire, 2i4 millions.
La Corrèze et le Cantal sont les derniers départements sur la liste : le premier avec un chiffre de 5 millions et demi, le second avec 3 millions et demi.
distances, de sorte que nous ne craignons pas d^afTirmer que, dans lous les établissements -d'une certaine étendue, c'est sous tous les rapports le moyen de chauffage le plus sain, le plus économique, le plus avantageux.
On se demandera peut-être comment il se fait que possédant tous ces avantages, la vapeur ne soit pas plus connue et surtout plus répandue comme moyen de chauffage. Cela tient à des causes multiples que nous allons énumérer.
Au premier rang de ces causes, nous trouvons dame routine qui n'aime pas les innovations ; c'est si désagréable d'user d'une chose à laquelle on n'est pas habitué, et la route de Sainte-Routine est rocailleuse, par conséquent le progrès ne peut rouler facilement sur sa voie.
La seconde cause, c'est que la vapeur est une force dangereuse qui peut causer de graves accidents et même la mort ; ensuite que sa bonne installation est difficile et qu'on la croit dispendieuse, qu'elle nécessite la présence d'un chauffeur-mécanicien, et qu'enfin sa mise en train occasionne des claquements et une certaine trépidation désagréable.
Si nous examinons cette série de griefs formulés contre la vapeur comme chauffage, nous les trouvons faux dans certains cas et exagérés dans d'autres.
Pour ce qui est du danger, cette crainte est chimérique, car on peut employer aujourd'hui des générateurs à vapeur inexplosibles, comme nous allons le voir en parlant de l'installation de ce chauffage; or, ce sont les chaudières à vapeur qui, dans ce mode de chauffage, sont plus sujettes à faire explosion plutôt que les appareils de condensation.
Ensuite beaucoup de personnes confondent les accidents survenus par les thermo-siphons (appareils à eau chaude), et bien souvent, quand nous avons parlé du chauffage à la vapeur, même à des confrères, ils nous ont répondu : c Merci du procédé ; avez-vous oublié Tépouvantable accident survenu à Saint-Sulpice, à Paris? »
Nous avouons qne le désastre a été grand et que la vapeur a fait ici de nombreuses victimes ; malheureusement ou plutôt heureusement, le chauffage à la vapeur ne peut être en cause dans cette affaire, puisque le mode de chauffage adopté à Saint-Sulpice était l'eau chaude ; et nous constatons que celui-ci est autrement dangereux que la vapeur. En effet, si par une négligence ou un dérangement quelconque de l'appareil, une quantité d'eau vient à se vaporiser dans la chaudière du thermo-siphon, celle-ci, qui n'est pas en état de résister à la force expansive du fluide, est brisée, vole en éclats et peut faire de nombreuses victimes. Les appareils ou surfaces de chauffe sont dans les mêmes conditions. C'est par un de ces appareils qu'à Saint-Sulpice, le 7 janvier 1858, cinq personnes ont été tuées et d'autres dangereusement blessées.
Passons à cet autre grief : l'installation est difficile et dispendieuse.
Autrefois ce reproche pouvait avoir quelque fondement; aujourd'hui, nous
avons des ingénieurs-constructeurs qui installent facilement le système; quant aux frais de premier établissement et d'entretien, il est incontestable que ce mode de chauffage coûte un tiers de moins que celui à Tair chaud et moitié moins que celui à Teau chaude.
Le dernier grief paraît plus sérieux; en effet, le premier venu ne peut conduire une machine à vapeur. Il faut un certain temps d'apprentissage; mais enfin, la conduite d'un générateur à vapeur n'est pas tellement difficile qu'un ouvrier intelligent ne puisse^ en quinze jours, être parfaitement au courant de cette manœuvre.
Pour ce qui est du claquement de la mise en train, ce bruit ne dure que quelques minutes; il est même presque nul si les tuyaux de condensation sont bien établis et avec des pentes convenables.
AvanUiscs du ehanffage par la vapeur. — Comme OU peut le voir, tOUS
les reproches formulés contre le chauffage à la vapeur s'évanouissent en les analysan'y et il ne n'ste plus qu'à résumer les avantages de ce système; ils sont nombieux :
1^11 permet de conduire la chaleur à de très-grandes distances, sans déperdition trop sensible, et de placer des surfaces de chauffage partout où le réclament les besoins du service et les exigences de la construction. . 2"* Les conduites de vapeur sont d'un très-petit diamètre et peuvent être établies en tous lieux sans nécessiter de travaux spéciaux toujours coûteux.
3^ Ce chauffage remplit toutes les conditions de salubrité et d'hygiène; il ne calcine pas les molécules d'air pur et ne les désoxygène pas. On peut, en outre, le réglera volonté suivant la température extérieure en faisant varier l'ouverture des robinets qui commandent les conduites.
4*" Il est très-économique comme installation première, entretien des appareils et consommation du combustible ; avec un seul foyer on peut chauffer un local d'une superficie telle, qu'en employant l'air chaud il faudrait trois, quatre et même un plus grand nombre de calorifères.
Si nous avions besoin de preuves pour étayer nos affirmations, nous les trouverions dans Péclet; voici ce qu'il dit dans son Traité de la chaleur, page 128 -de son troisième volume : <k Le chauffage de la Bourse a été très-bien entendu et très-bien exécuté, et il a produit tous les résultats qu'on en attendait... Il y a quelques années, cet appareil a éprouvé un léger accident : les compensateurs en fonte des tuyaux n'ayant pas été graissés et soignés convenablement, les surfaces métalliques en contact se sont rouillées et ont pris une adhérence telle qu'elles n'ont pu glisser l'une sur l'autre, et que les parois des caisses de fonte ont été brisées. On a alors remplacé ces compensateurs en fonte par <)eux autres plus petits en cuivre, placés l'un à la partie supérieure, l'autre à la partie inférieure des deux tuyaux qui doivent être réunis. Le premier sert au
104 TKAITt OMrUT DU CHAUFFAGE CT DE LA VENTILATION.
passage de la vapeur, le second à cetuide l'eau. On a éloigné ainsi toute chance d'accident.
» Le chauffage de la Bourse fonctionne depuis plus de treftia ans d'une manière satisfaisante, sans avoir subi d'autre modification que celle dont now venons de parler et le remplacement des chaudières.
»Les résultats obtenus ont prouvé que le chauffage à la vapeur est moins dangereux que le chauffage à l'eau chaude, n*exige pas plus de soins de la part du chauffeur, et est moins coûteux de premier établissement, parce que les surfaces de chauffe sont à une température plus élevée. En outre, les frais de chauffage sont plus faibles, par la raison qu'il y a moins d'eau à échauffer chaque fois et moins de déperdition pendant la nuit. »
L'opinion de Péclet confirQie donc en tout point ce que nous avons annoncé sur le chauffage que nous préconisons, et nous pouvons ajouter que l'édition du livre que nous venons de citer a été écrite en 1858 ou 1859, c'est-à-dire il y a seize ou dix-sept ans; or, comme le même chauffage à la vapeur fonctionne toujours à la Bourse (à part quelques modifications apportées par les perfectionnements modernes), ce n'est pas depuis plus de trente ans qu'il faut lire, mais depuis plus de quarante-sept ans que ce chauffage fonctionne d'une manière ^satisfaisante, car il a été établi en 1828 ou vers la fin de 1827.
Ce n'est pi^s .seulement à Paris, mais même en province que, dès cette époque, les avantages de ce mode de chauffage étaient connus et utilisés; nous voyons en effet que notre homonyme, Bosc d'Ântic, dans un mémoire lu par lui le 20 mars 1828 à la Société d'agriculture et arts de Besançon, s'exprimait ainsi : « Avant de clore ce mémoire, je dirai un mot des calorifères à circulation d'eau chaude et à la vapeur. L'un et l'autre ont des applications utiles et sont écono* miques; celui de Bonnemain, dont je vais parler, a servi avec avantage à faire éclore des poulets (notre figure 131, page 97, montre le couvoir artificiel de Bonnemain). Il peut être employé dans les serres et pour chauffer l'eau des bains à un degré constant, fondre les suifs, etc. » Bosc donne ensuite la description de l'appareil, qui ressemble entièrement à nos therniosiphons. Enfin, un peu plus loin, en parlant du chauffage à la vapeur, il entre dans des détails et fournit des explications qui présentent un grand intérêt et qu'à ce titre nous allons rapporter : « L'usage, dit-il, de chauffer les maisons à l'eau de vapeur est maintenant très-répandu en France et en Angleterre. Ce chauffage est très-sain et très-économique : il met à l'abri des dangers de l'incendie^ et sous ce rapport il convient principalement pour les bibliothèques, les hôpitaux, les églises, mais surtout pour les filatures de coton, parce qu'une chaleur sèche fait casser les fils. La nouvelle Bourse de Paris est chauffée à la vapeur et l'on se loue d'en avoir adopté l'usage. Il est probable que de longtemps on n'emploiera cet appareil au chauf* fagc domestique; je me bornerai à en donner une idée très-succincte. Cet appa-
reil n'est pas compliqué, puisqu*il ne se compose que d'une chaudière fermée et de tubes de conduites Aesimés à porter la chaleur dans les différents étages que Ton veut chauffa... Ces tuyaux de conduite sont ordinairement en fonte de fer, parce qu*iU sont moins chers et transmettent bien la vapeur. >
Noos pourrions citer d'autres auteurs; nous ne le ferons pas, dans la crainte de fatiguer notre lecteur. Cependant nous allons analyser brièvement ce que dit^ dès 1825 (1), un auteur anglais, Tredgold (â), sur le chauffage à la vapeur; ce sera notre dernière citation.
Tredgold, après avoir indiqué les constructions nécessaires à ce genre de chauffage ainsi que l'économie qui n'est pas le seul avantage du procédé, ajoute que la santé des ouvriers occupés dans diverses fabriques est* meilleure, et que la comparaison faite avec d'autres systèmes prouve que ce nouveau mode est encore utile à rhumanité; On remarque surtout trois chapitres fort intéressants; dans le premier il traite du chauffage des bâtiments publics, tels que théâtres^ écoles, amphithéâtres; dans le second, du chauffage des hôpitaux, hospices, infirmeries et prisons; enfin, dans le troisième, il donne beaucoup de détails sur le chauffage des serres, et en général sur tous les établissements qui ont pour objet d'acclimater les plantes.
L'ouvrage de Tredgold n'est pas seulement ba^ sur des calculs et des théories, mais sur l'expérience qui a justifié tout ce qu'il a décrit.
Comme on peut le voir, nous n'avons pas avancé d'autres faits que ceux signalés par les auteurs que nous venons de citer.
lastaiiation du ehaaiiaipe * u» vapeur. — Etudions maintenant la construction et l'établissement de ce mode de chauffage.
L'installation du chauffage à la vapeur comprend trois parties distinctes :
Les chaudières ou générateurs de la vapeur;
Les conduites de vapeur qui servent à la distribution (tuyaux de condensation et de retour).
Les surfaces de chauffe, où la vapeur, en se condensant, cède son calorique à l'air à échauffer.
Cbaadières on ipéBératcam de la vapear. — Les Chaudières à vapeur peuvent être en fonte, en cuivre laminé ou en tôle de fer. Cette dernière est presque exclusivement employée aujourd'hui pour cette fabrication, à cause de sa plus grande ténacité et de son prix peu élevé.
(1) Dès 1S26 on faisait déjà la cuisine à la vapeur, puisqu*un nommé Lemare avait inventé
un caléfacteur de cuisine à la vapeur. Cet appareil, qui avait éii breveté, fît accorder une médaille d*argent à son inventeur, qui avait exposé son appareil ii Tcxposition industrielle de i8i7.
(2) The Principles of warming atid ventilatings buildings, by Th. TreJgoid, 1 voL ïn-H\ London, 1r« édit., 1825; 2* édit., 1836.
La forme des chaudières est très-variable, mais on peut les ramener à deux genres principaux : les chaudières verticales et les chaudières horizontales; les premières, étant en général inexplosibles, présentent plus de sécurité.
Mais quelle que sok la forme des chaudières, elles doivent être munies de tous les appareils de sûreté en usage : flotteurs, soupape de sûreté, sifflet d*alarme, niveau d'eau, manomètre et trous d*homme pour permettre leur nettoyage.
En outre, on doit avoir près du générateur et à un niveau supérieur, si le local le permet, une bâche en tôle destinée à recevoir Teau condensée dans les surfaces de chaulTe et les tuyaux de retour; cette eau sert à Talimentation des chaudières.
Quand le local est trop bas pour permettre de placer la bâche au-dessus des générateurs, on rétablit sur le sol ou à une certaine hauteur au-dessus du sol, et une petite pompe mue par un quart de cheval-vapeur sert de temps en temps à remonter Teau de la bâche dans le générateur. Celui-ci doit en outre être pourvu d*une bouteille d'alimentation munie d'un flotteur qui permet à un réservoir, avec lequel la bouteille communique, le remplacement de l'eau dépensée.
Il sera toujours utile, quand le local à chaufler aura d'assez vastes proportions, d'avoir au moins deux générateurs, parce que si l'un d'eux se dérange ou nécessite une réparation, le fonctionnement de l'autre empêchera l'interruption du
service.
On doit installer sur chacune des chaudières une prise de vapeur de façon à pouvoir se servir à volonté de chaque chaudière séparément ; mais les deux prises de vapeur doivent être réunies dans une seuljs conduite, à moins qu'on ne veuille affecter chaque générateur au chauffage de deux locaux distincts; et dans ce cas, il est encore utile que chaque générateur possède une double prise, de façon à pouvoir, en cas de réparation à l'un d'eux, fournir de la vapeur aux deux locaux à chaufl'er.
L'épaisseur à donner aux parois des chaudières varie avec leur forme, leur dimension, la ténacité du métal employé et h pression effective de la vapeur (1).
Ce qu'il faut surtout s'efforcer d'obtenir dans la construction d'une chaudière pour lui faire rendre un maximum de production avec un minimum de dépense de combustible, c'est une grande étendue de surface en contact avec les produits de la combuslion du combustible chargé sur la grille. Plus la surface de chauffe sera grande par rapport à la quantité du combustible placé sur la grille, plus sera sensible et efficace l'effet utile de celui-ci.
Pour satisfaire à ce principe, on a créé une quantité innombrable de formes pour les chaudières. Nous nous bornerons à les énumérer; car l'étude de leur
(1) On nomme ainsi l'excès de la pression intérieure de la vapeur sur la pression atmosphérique extérieure.
construction est du ressort du chaudronnier et non du fumiste. Ce sont les chaudières de Walt ou à tombeau, à cylindre, à bouiHeur, à tubes, àréchauffeurs, etc.
Quelques soins que Ton apporte dans la construction, l'enlretien et la conduite des générateurs, il peut arriver des accidents par la rupture de ceux-ci; c'est pourquoi nous avons recomnnandé d'employer de préférence les générateurs inexplosibles. Quelquefois aussi les plaques de tôle se fendent et projettent dans la direction des déchirures des masses d'eau bouillante, souvent aussi dangereuses que les fragments des chaudières qui font explosion.
Les causes qui peuvent amener des explosions sont souvent difficiles à déterminer; du reste nous n'avons pas à les étudier ici; seulement nous renvoyons ceux de nos lecteurs, qui voudraient connaître les moyens les plus utiles de les empêcher, aux ouvrages spéciaux. Nous dirons cependant les causes principales qui déterminent ces explosions ; elles sont au nombre de cinq : 1' excès de pression ; 2° mauvais état des chaudières ; 3** chauffage des parties de chaudières non garanties par Tean; 4'' abaissement de Teau et état sphéroidal de celle-ci; 5° injection de Teau dans les générateurs chauffés au rouge.
Tuyaux de conduite. — Les tuyaux destinés à conduire la vapeur des chaudières aux appareils de condensation placés aux différants points à chauffer, doivent être en cuivre rouge et disposés de manière à n'occasionner eux-mêmes qu'une faible condensation. On agira sagement en les recouvrant (comme les générateurs, quand ils ne sont point enveloppés de maçonnerie) de certains enduits ou matières qui empêchent la transmission de la chaleur.
On a proposé à cet effet plusieurs mastics. L'un des meilleurs et des plus efficaces est l'enduit de Pimont, dit calorifuge plastique, 11 se compose de terre argileuse, de poils d'animaux ou bourre, de farine de colza et de plâtre.
D'après un rapport des ingénieurs de la marine, le calorifuge plastique de Pimont adhère parfaitement aux corps sur lesquels on l'applique. Sa surface est lisse et polie et peut recevoir une couche de peinture ou de vernis gras. Une épaisseur de O'^jOô suffit pour arrêter presque complètement le rayonnement de la chaleur.
Pour appliquer le calorifuge sur la surface à recouvrir, rien n'est plus simple. Il suffit de le mouiller pour lui donner la consistance du mortier, après quoi on l'applique d'abord par couches très-légères, ensuite plus épaisses jusqu'à 0°',06.
On interpose quelquefois dans la masse de petites lattes en bois de O'^^OOG à 0'",008 d'épaisseur; c'est inutile et quelquefois mauvais, car le bois en se desséchant par la chaleur se contracte et peut faire fendiller l'enduit.
On emploie aussi un feutre très-léger et très-épais, spécialement fabriqué pour cet usage; la paille, le chanvre tressé en cordes peu serrées, les lisières de drap, des bandes de papier, peuvent être employés aussi. Mais il ne faut pas croire que toutes ces substances soient efficaces au même degré ; les bandes de papier,
iOB TRAITÉ COMPLET BU CHAUFFAGE ET DE LA VENTIUTION.
callées en ^and nombre les unes sur les autres, donnent d^excellents résultats^ surtout si on arrive à former une couche de plus de 0^,01 d'épaisseur.
Nous recommandons d'employer surtout ces procédés pour les tuyaux; en effets comme ils sont de petit diamètre, ils constituent de vrais appareils de déperdition de la chaleur. Aussi chaque fois qu'on pourra placer les tuyaux dans des caisses ou coflres renfermant une matière peu conductrice (du poussier de charbon, de la tannée, de la sciure de bois par exemple), on devra le faire, car c'est le moyen qui nous parait le plus eflicace.
!^ous ne donnerons pas d'autres enduits, car ils changent de nom mais pas de composition ; aussi, qu'ils s'appellent Alexander, Hamilton, etc., c'est toujours )a bourre, le chanvre, la laine, le plâtre, la farine, qui en sont la base.
Si nous poursuivons notre étude sur les tuyaux de conduite de la vapeur, nous dirons qu'il fkut éviter avec le plus grand soin de leur donner, sur unepartie quelconque de leur parcours, la forme d'un siphon renversé, parce que l'eau condensée sur ce point pourrait y produire, au moment de la mise en train, une pression suffisante pour déterminer sur ce point une explosion.
Reaiiiard on soupape iiair« — Dans l'installation du chauffage à la vapeur on doit étudier tous les moyens pour éviter cet inconvénient; et si par impossible on est obligé d'établir un siphon renversé, il faut ajouter au point inférieur un reniflard purgeur ou soupape à air, afin de pouvoir purger le tuyau de l'eau, qu'il contient en ce point. Nous devons dire que c'est une très-grande sujétion, car il faut avoir soin dévider les reniflards avant de lâcher la vapeur.
Ces derniers ont leur extrémité fermée par un tampon à vis. D'autres reniflards,. au contraire, qui sont destinés à laisser entrer l'air quand les tuyaux n'ont plus de vapeur, ont leur extrémité fermée par une soupape s'ouvrant du dehors au dedans du tuyau. On comprend que si la vapeur est dans le tuyau, elle force sur la soupape du dedans au dehors et elle ne peut s'ouvrir, tandis que si le vide se produit dans le tuyau par suite d'une condensation totale de la vapeur, l'air extérieur force sur la soupape, l'ouvre et pénètre dans l'intérieur du tuyau.
On a adopté .cette disposition pour empêcher l'écrasement des tuyaux de cuivre sous une pression quelconque, parce que le métal a peu d'épaisseur et par conséquent peu de résistance; aussi une condensation subite, ou toute autre cause imprévue, pourrait occasionner cet écrasement.
Purscnr •ntônuitiqiie. — Pour ne pas avoir à s'occuper de l'ouverture et de la fermeture de ces reniflards, MM. Geneste et Herscher frères ont imaginé un purgeur automatique assez ingénieux et qui présente des avantages sérieux à diflërents points de vue; aussi nous croyons utile d'en donner une description.
Cet engin, qui purge automatiquement les conduites des appareils à vapeur, est basé sur le principe de la balance hydrostatique, qui nous apprend que tout
LES APPAREfLS DE CHAUFFAGE MODERNES. IU3
corps, plongé dans un lîcjuide, y perd une partie de son poids égale au liquide déplacé.
Le purgeur automatique se compose (lig. 139 et 140) de deux cylindres (E, D) de inèm« poids, mais de densité dilTérente. Ils sont disposés aux deux exirémités (l'une tige sur un arbre perpendiculaire pouvant osciller sur son axe. Cet arbre porte un pignon qui actionne une crémaillère, à l'extrémité de laquelle est fixé un tiroir (E) qui démasque un orilice de sortie (B).
On raccorde l'appareil à la conduite de vapeur qu'il est destiné à purger au moyen de la tubulure A, qui reçoit l'eau et la vapeur.
Comme nous l'avons dît déjà, les deux cylindres sont de même poids et en équilibre, mais comme leurs densités sont difTérentes, leurs volumes sont inversement proportionnels à leur densité. Il en résulte que l'eau condensée à la partie inrérieure du récipient viendra baigner l'un des deux cylindres ou tous les deux à la Tois; les volumes d'eau déplacée étant dilTérents, l'équilibre sera rompu, et l'oscillation qui en résultera faisant Tonctionner la crémaillère, amènera l'ouverture du tiroir E; l'eau s'écoulera par B. L'on cençoîlque l'ouverture du tiroir se réglera d'elle-même proportionnellement i la quantité d'eau & purger.
Nous ajouterons que le bon foucliounemcnt du purgeur est indépendant de la pression de la vapeur, qui agit d'une minière presiue insignilîanle sur le tiroir. Or il faut un effort assez considérable pour ouvrir le (iroir, en raison du bras de levier sur lequel ugil le centre di^ gravité du tlolleur C, D, et même avec un petit appareil cet effort atteint plusieurs kilogrammes. Par exemple, si l'on emploie on cylindre en pierre de Tonnerre équilibré par un cylindre d'un alliage de plomb et de zinc, les densités respeclives de ces deux corps étant i et 10, leurs
volumes seront en proportion inverse des densités, c'irsl-à-dire que sî la pierre a un volume d'un litre le cylindre en mêlai ne devra avoir que 20 centilitres. Au moment de l'imniersion dans l'eau condensée, le cylindre en pierre pèsera en réalité 2 kilogrammes moins 1 d'eau déplacée, soit 1 kilogramme ; tandis que le cylindre en métal pèsera 2 kilogrammes moins 200 grammes d'eau déplacée, soit 1 kilog. 800.
La différence entre ces deux poids sera donc dans ce cas do 800 grammes, poids qui, multiplié par 5, est porlé à 4 kilogrammes en raison du bras de levier à reïtrémilé duquel il agit sur le tiroir. Or ce tiroir n'a pour surface que l'orifice du tube qu'il est destiné à obilruer, p'esl-à-dire 3 centimètres carrés
LES APt>ARElLS DE CHAUFFAGE MODERNES.
potir un appareil débitant 200 lilres à l'heure; d*oû l'on peut conclure que la vapeur n'agit sur le tiroir que dans de très- faibles limites. La figure 140 montre de profil le pui^eur automatique.
Soafiicani. — Nous venons de voir que les soupapes, renifiards ou purgeurs permettent l'introduction de l'air; mais lors de l'arrivée de la vapeur, il est nécessaire d'expulser celui-ci, sans quoi l'air comprimé, qui est une force très-considérable, pourrait amener des accidents nombreux. On emploie, pour chasser l'air, des souffleurs. Ce sont de petits-tubes pourvus de robinets (fig. 141).
On les place aux extrémités de grandes lignes et à la partie supérieure des tuyaux. Dans les petits appareils, les souffleurs sont remplacés par de simples vis fixées sur le haut d'une des faces du vase de condensation. On doit ouvrir les souffleurs au commencement du chauffage, et les fermer dès qu'on suppose que la vapeur a complètement chassé l'air des appareils. Dans les grandes installations, on laisse toujours ouvert un souffleur sur le tuyau de retour des eaux de condensation et le plus près de la chaudière.
Mous avons dit précédemment que les tuyaux de condensation et de retour de la vapeur étaient en cuivre, mais lorsqu'on emploie des tuyaux d*unfort diamètre, on utilise aussi la fonte.
Il faut éviter d'employer des tuyaux de trop grand ou de trop petit diamètre.
Fig. 141. — Soafflcar pour contluito de vapeur.
Flç 142. — Joint boulonné de deux tuyaux pour conduites de vapeur.
Les grands tuyaux ont 0",25 de diamètre intérieur sur 0*,02 d'épaisseur; quant à leur longueur elle est de 2 mètres à 2™,50.
Ces tuyaux sont ordinairement terminés par des ailettes plates qu'on nomme brides.Ws sont percés de trois trous équidistants destinés à recevoir des boulons.
Notre figure 142 montre un joint boulonné de deux tuyaux pour conduites de vapeur.
Il ne faut pas employer de plomb pour jointoyer les tuyaux, car leur température est assez élevée pour les faire fuir assez promptement.
Mais on peut interposer entre les ailettes des rondelles de substances plus ou moins compressibles et que l'on serre fortement avec des boulons ; on emploie au.ssi des rondelles de plomb striées et enduites de mastic rouge, qui est un mé^ lange de céruse, dMiuile de lin et de minium.
112 TRAITIÎ COMPLET DU CHADFFACE ET DE LA VENTrUTlOS.
Un employait autrefois des tuyaux eif fonte terminés par un renllement dans lequel on insérait l'extrémité du tuyau suivant. Ce système, dit k emboîtement, exigeait un mastiqua^e qui avait l'incanvénient de donner des odeurs désagréables et de faire éclater le tuyau enveloppant, par la {>rande dilatation qu'éprouve le mastic en durcissant.
Les tuyaux en zinc et en plomb ne valent absolument rien, car outre leur prix élevé ils ne pourraient résister k une pression suffisante.
Quels que soient le diamètre et le métal employé pour les tuyaux de conduite et de condensation, les variations de température qu'ils éprouvent occasionnent leur allongement ou leur retrait, de sortn qu'il faut les disposer de telle façon que ces mouvements puissent s'opérer facilement.
Aussi, on ne peut fixer les tuyaux d'une manière rigide, car tes métaux en se dilatant possèdent une si grande force, que les tuyaux renverseraient les olislacles qui s'opposeraient à leurs mouvements, ou s'ils ne pouvaient les renverser, ils se briseraiiint eux-mêmes.
Les tuyaux chaulTés à 100° s'allongent d'une manière 1res -sensible, car le coetïicienl de la fonte étant de 0,001f, il s'ensuit que 100 mètres de tuyaux s'allongent par l'elTet de laddatation de O^.JlrSOus uiie température de 100°.
c*Mp«BMteBra. — Pouf annihiler les fâcheux elfcls que pourrait occasionner la dilatation des tuyaux, on emploie des compensaUurs.
Le plus anciennement connu est celui qui a été appliqué au chauffage de la Bourse de Paris. Un des tuyaux (fig. 143) est alésé sur une de ses extrémités, qui pénètre à travers une boite à étoupe dans un renflement existant à l'extrémité d'un autre tuyau. Au moment où on likcbe la vapeur, les tuyaux qui sont froids sont en retrait- notre figure 113 les représente à cette période ; mais après avoir
été chauffés, ils s'allongent en glissant dans la botte à étoupe, et l'extrémité du tuyau intérieur vient toucher la fin du renflement de celui qui le coifle.
La figure IH montre le joint vu de face, dans la même position que le montre la coupe (fig. 143),
Ce système de compensateur aie désagrément de ne pas bien fonctionner si la
bolle à éloupe n'est pas graissée avec soin, car les tujaux s'oxydant, la rouille empêche leur fonclionnement ; c'est ce qui a fait abandonner ce système, auquel on a substitué le compensateur à lubes de cuivre représenté par noire figure 145. Quand les tuyaux s'allongent par l'elTet de la dilatation, les tubes a pénètrent dans
les tubes c; quand ils se retirent par suite du refroidissement, la manœuvre contraire a lieu.
Péclel a conseillé pour compensateur l'emploi de petits appareils en cuivre mince embouti, « qui, dit-il, dans quelques cas exceptionnels, pourraient servir Comme compensateurs, its sont formés {Cig. 146) d'une série de troncs de cônes égaux réunis altenialivementpar leurs petites et leurs grandes bases; ils sont trèsflexibles, et leur longueur peut varier du simple au double (1) ».
Pig. i«. -
Malgré l'autorité de cet auteur, nous ne craignons pas de dire que ce compensateur serait très-fragile et nécessiterait de constantes réparations; du reste, Aousn'enconnaissonsaucuneapplication, malgré la présentation faite parPéclet.
Au contraire, le compensateur représenté par notre figure 147 est fort en usage; nous l'avons employé nous-méme dans diverses constructions où nous avons installé le chaulTage à la vapeur; il est même connu depuis longtemps puisque Péclet le décrit ainsi : « Les compensateurs de cuivre ont toujours un
{1) Op. cil., 1. Il, p, 383.
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petit diamètre, et ils sont plies de manière que leur longueur soil quatre à cinq fois plus grande que la plus courte distance de leurs extrémités. Si, par exemple, un tuyau de conduite vertical devait distribuer simultanément de la vapeur dans des tuyaux de chauiTage placés à différents étages, on fixerait le tuyau vertical à sa partie inférieure, Fautre extrémité serait libre ; les tuyaux de chauffage seraient fermés à chaque extrémité, et la vapeur serait admise dans chacun d'eux au moyen d'un tube de cuivre de petit diamètre qui, partant du tuyau vertical, s'élèverait à une certaine hauteur et descendrait ensuite pour communiquer avec le tube condensateur. Si les deux extrémités d'une série horizontale de tuyaux étaient fixées aux murailles d'un bâtiment, il faudrait interrompre la conduite dans une certaine étendue, fermer les bouts des tuyaux en regard (fig. 147), et faire communiquer leurs parties supérieures par un tube recourbé et leurs parties inférieures par un tube de même forme; le premier serait destiné à faire passer la vapeur, le second l'eau de condensation de la première partie du tuyau dans la seconde. Si Ton ne plaçait que le tuyau supérieur, il faudrait faire écouler par un tube particulier l'eau de condensation de l'une des parties (1) ».
Nous donnons, figure 148, un détail du compensateur en cuivre en double U. Nous l'avons dessiné à une échelle double de l'ensemble.
Il ne faut pas croire que le diamètre des tuyaux de condensation soit arbitraire; il est nécessaire en effet d'expulser l'air des tuyaux le plus rapidement et le
Fig. lis. — Détail du compcnsaleur on cuivre en double U.
Fiç. 149. — Tuyau do conduite suspendu au plafond. — a, poutrelle ; b, fil de fer; c, tuyau.
Fig. 150. — Tuyau do conduite supporte par un poteau.
plus complètement possible, car la plus petite quantité d'air mêlée à la vapeur suffit pour ralentir considérablement la condensation.
On doit éviter d'employer des tuyaux de trop petit diamètre, car dans ceux-ci la condensation ne s'effectue pas assez promptement; si au contraire on dépasse un certain diamètre, il faudrait une quantité considérable de vapeur pour arriver
{\)0p. cit., l. Il, p. 381.
LES APPARQU de CBACKFAGE MODERNES. IIS
1 chauffer à de grandes distances; donc le mieux est d'employer des tuyaux
moyens. Nous donnerons deux bonnes dimensions dans )e paragraphe suivant.
Be la dUp««ltlMi étm tamûmUem. Tujmmx clrcalaM * déeoDvert. — On
peut disposer de deux manières les conduites de vapeur; dans les ateliers et dans les usines, où l'on utilise la vapeur du générateur, on emploie de petits tubes en fer étiré ou en fonte. On se contente de les suspendre aux plafonds à l'aide de gros (ils de fer, comme le montre notre figure HO. a est une poutrelle dans laquelle un boulon à écrou permetde raccourcir ou d'allonger la suspension ; b est le gros fil de fer; c, le tuyau de conduite de la vapeur.
Souvent aussi, dans les grands ateliers industriels, il se trouve des poteaux trés-rapprochés ; dans ce cas, on dispose Jes tuyaux comme l'indique notre figure 150, dans laquelle on voit sous le tuyau une bobine en fer qui peut tourner quand, par le fait de la dilatation, le tuyau s'allonge et marche en avant ou en arrière.
T«ij««zelreBlBBi 4*hb dca c«h1t«*bx. — Dans d'au 1res locaux au contraire, où des tuyaux suspendus clioqueraienl la vue d'une façon désagréable, et pourraient même devenir embarrassants, on canalise les tuyaux soit à rez-de-chaussée, soit en sous-sol.
La figure 151 montre une canalisation dans le sol. Le diamètre du tuyau de vapeur est trës-considérabte : il mesure 0~,25 de diamètre intérieur, parce qu'il est employé comme surface de chauffe; de l'air frais arrive dans celle canalisa-
Fig. 1H Conduite de vapeur de 0*.1$ do
tion, s'échauffe au contact de la conduite, et s'élève dans le local à chauffer. Audessus du (uyau on voit une bobine qui tourne suivant que le tuyau s'allonge. Le diamètre de ce tuyau est le plus fort qu'on puisse employer actuellement pour le chauffage i la vapeur.
lie TRAITÉ COMPLET DU CHACFPACE ET DE LA VESTlUTrOS.
TM^aai «Mfcméa daa> des eolTrea. — Quand on ne peul, pour un motif quelconque, canaliser dans le sol, on élablil en sous-sol un coffre en briques, qu'on soutient avec de légers fers cornières qu'on place aux angles inrérieurs, puis le tuyau de vapeur est posé comme à l'ordinaire dans le coffre. Seulement, comme on ne peut couper une clef de vodie dans toute sa longueur, on établit de distance en distance, à tous tes 3" ,50 ou 4 mètres, des bouches de chaleur. Noire figure i52 montre l'installation que nous venons de décrire. ■ Quand les locaui à chauffer ne sont pas très-considérables, on peut employer des tuyaux de moindre diamètre.
Notre figure 153 montre une canalisation dans le sol avec un tuyau de 0°",15de
diamètre intérieur, tandis que noire figure 154 montre un tuyau de même diamètre dans un coffre en sous-sol.
Les figures 151, 15^, 153 et 151 sont dessinées à gi'ande échelle et cotées, afin de permettre leur construction. Toutes ces canalisations nu bouches de chaleur sont recouvertes de grilles, plutôt que de plaques en fer striées, parce que les grilles laissent passer plus facilement le calorique.
Nous venons de décrire un mode de chauffage à la vapeur où les surfaces de chauffe sont des tuyauxjnous devons ajouter que ce mode est moins économique, non-seulement comme frais de premier établissement, mais surtout comme rendement calorifique. Il vaut beaucoup mieux, quand on le peut, adopter des appareils spéciaux que nous allons bientôt décrire.
C3i«Bff«i«e * la T«pmr pttr l'air de veatlIatlsM. — On pourrait aUSSÎ, à côté des chaudières à vapeur, avoir une chambre de chaleur sur les murs de laquelle se développerait un vaste serpentin. De l'air frais arrivant dans cette «hambre serait dirigé dans les locaux à chauffer par des bouches de chaleur, comme on le fait pour le chauffage à l'tûr chaud.
LES APPAREILS DE CHAUFFAGE MODERNES. ItT
On pourrait de même, dans une petite cour de ventilation, placer une cheminée ou plutftl une tourelle, qui s'élèverait jusqu'à la hauteur du plancher du dernier étage de l'édillce à cliaulTer.
Dans cette tour, dont les planchers correspondraient aux étages du bâtiment, on aurait un immense serpentin qui chaufferait les chambres de chaleur de la lour. Celles-ci auraient une prise d'air pour chauffer par l'air de ventilation, ou on pourrait brancher pour chaque étage des conduites de vapeur à une colonne montante; !e retour des eaux de condensation à la chaudière se ferait par une colonne descendante située aussi dans la tourelle.
Nous livrons ce mode de cliauITage aux praticiens, car nous ne pensons pas qu'il ait jamais été employé. ,
On pourrait utiliser la chaleur de cette tourelle pour amener un fort tirage dans une pelite cour de ventilation, qui recevrait ainsi par nppcl l'air vicié de chaque étage du bàlinient.
Appareil* de ebaNffage * Ut ««pcar. — Ces appareils affectent différentes formes, mais en général ce sont des récipients en fonte ou poêles éprouvés à a ou 15 atmosphères, landis que la vapeur qu'ils reçoivent n'est qu'à 3 ou 4 atmosphères. Ils ont la forme dégaines pour les antichambres ou bibliothèques, et on peiri les utiliser pour supporter des bustes; dans les salles à manger on leur donne la forme de poêles en faïence, qui renferment à leur intérieur un système de (uyaux formant serpentin ; en- ''*'""" '^l",^"'^3i)°"''*'''*^"**' fin, on leur donne la forme de poêles
ornés. Un modèle assez répandu représente la margelle défigurée d'un puits de Pompé! ; notre figure 155 montre ce poêle; a sert de récipient à la vapeur; b, b, de récipient à l'air qui s'échauffe au contact des surfaces intérieures de chauffe; ràir entre et sort par des grilles ménagées dans le socle de ce poêle.
On emploie aussi comme appareil de chauffage à la vapeur un jeu de tuyaux ainsi composé : deux tuyaux horizontaux del^jlO de longueur sont séparés par un écartement de l",^, et ils sont réunis par cinq à six tuyaux verticaux. Tout cet ensemble forme une sorte de gril dans lequel la vapeur arrive par la partie supérieure et s'écoule par la partie inférieure. Aussi le dernier tuyau, placé horizonlalement, a une légère pente qui facilite le prompt écoulement des eaux de condensation.
Tous ces tuyaux sont cachés dans une enveloppe en fonte, en tôle, ou mieux en faïence vernissée.
Cet appareil, qui donne beaucoup de chaleur, a cependant le défaut de fuir et d'exiger de fréquentes réparations à cause de la multiplicité des joints; car s*il est composé de huit tuyaux, six verticaux et deux horizontaux, il ne possède pas moins de seize joints; aussi quand on a peu de terrain à disposer dans un couloir ou tout autre passage étroit, au lieu d'employer Tappareil que nous venons de décrire, nous préférons recommander l'emploi de celui qui est représenté par nos figures 156 et 157.
Cet appareil peut n'avoir que 0°',30 à 0°',35 de saillie; il est tout en fonte. La vapeur arrive dans un récipient par un tuyau a et les eaux de condensation s*ééoulenl par un tuyau b (fig. 156); au-dessus de l'appareil une petite chambre
Fig. 450. — Poêle tt vapeur pour passage iHrciit. — a. arrivée do la vapeur; b, dé|V)rt des c::ux do condensation.
Fig. 157. — Coupe d'un poéle à vri{)cur pour passa^ ëtruit.
grillagée permet l'arrivée de l'air chaud; à gauche de l'appareil une vis sert de souffleur.
La figure 157 montre la coupe de ce poéle à vapeur. En le mettant à cheval sur une cloison il peut chauffer deux pièces.
On fait aussi des poêles renfermant des serpentins qui ont huit, dix et dix-huit tours, suivant le plus ou moins de puissance calorifique qu'on veut obtenir de ces appareils.
Nous dirons que, quelle que soit la forme adoptée pour les appareils de chauffage à la vapeur, il faut observer une chose importante, c'est que la surface de chauffe soit en proportion avec le cube à chauffer.
Ainsi, avec une surface de chauffe de 18 mètres carrés, on peut obtenir facilement 15 à 16" pour 1000 mètres de capacité des locaux à chauffer, et cela avec une température extérieure de — 8" à — 10% si l'on voulait obtenir 18" ou 20*
pour le même cube, il faudrait augmenter les surfaces de chauffé et !es porter à 20 mètres carrés.
Les détails de construction varient suivant le mode de chauffage adopté; or ceux-ci, comme nous venons de le voir, sont de trois sortes : l"" tuyaux circulant à découvert dans des enceintes ou dans des canalisations; 2*" vapeur chauffant l'air de ventilation; 3** vapeur amenée dans des récipients et chauffant comme des poêles ordinaires.
De tous ces systèmes, le dernier est le meilleur, parce qu'il est le plus économique et le plus facile à régler.
Par ce qui précède, on peut voir que le chauffage à la vapeur n'est pas plus compliqué qu'un autre système, qu'il est moins dispendieux à tous les points de vue, plus sain que le chauffage à air chaud par les calorifères en céramique^ et surtout que ceux en fonte; nous pouvons dire en outre que c'est le chauffage scientifique par excellence, car à l'aide de quelques robinets on peut ob(enjr tous les résultats désirables : chaleur plus intense sur un point, arrêt complet sur un autre, eau chaude à volonté dans les cabinets de toilette, cuisines, salles de bain, etc.
Il est donc permis d'espérer que ce mode de chauffage connu depuis si longtemps, se propageant de plus en plus, fmira par s'acclimater pdrmi nous. Du reste, à Paris, il est déjà largement employé dans beaucoup d'établissen^ents publics; mais c'est surtout dans les maisons particulières qu'il est appelé à rendre prochainement de grands services.
