CHAPITRE PREMIER. — CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES

li'iit It'iilciiii'iil. I»;iiis tous les cas, le loyer doit rire |il;ic»'' dans la cliciiiiiitM'. ou nii»Mi\ dans un rcnllrniciil (■onMnuni(iiiant avoc rllc, «'I le coiulrier ditit ètn' i^sirni d'un luyau à ivgislre qui porincMe de it'jjiler à volonté la combustion. In poêle à alinienlati(»n continue -1 rail d'un service Irès-commode. On peut aussi se servir avec av;uitii^c d'un ou plusieurs becs de ^raz.

2.'{fl0. 11 semble au pi'emier abord ([ue, pour éviter tout dégagement de l'air des fosses, il sunit-qu'un courant s'établisse des cuvettes aux fosses, quelque jtelit (pi'il soit ; mais il n'en est pas ainsi, à cause des variations de la pression atmosphérique. Si la pression barométrique descendait brusquement, ou dans un temps assez court, de 2 centimètres, variation qui se manifeste assez fréquemment, le volume d'air de la fosse deviendrait 1 ,027 de ce qii il était; et si, pendant le temps de la variation, la cheminée n'avait pas appelé un volume d'air égal aux 0,03 de celui de la losse. il est évident que l'air de celle-ci se serait dégagé dans les cabinets. Il est donc important que la ventilation dépasse une certaine limite, afin de diminuer la durée du dégagement de l'air des fosses, lorsque le baromètre descend. Si l'on voulait fixer à une minute la durée de la sortie des gaz des fosses pendant les plus ^Tandes variations brusques du baromètre, qui ne dépassent jamais ^ centimèlres, il faudrait que la cheminée appelât par minute un volume d'air égal aux 0,04 de celui de la fosse; en supposant que la capacité de cette dernière soit de oO"", 70"% 100"'% les 0,04 de ces valeurs sont de 2""% 3""% 4'"% et les volumes à évacuer par seconde seraient de 0'"%033 ; 0"'%050; 0'"% 06G; et par conséquent, en supposant une vitesse seulement de 1 mètre, les sections des cheminées seraient de O^^OSS ; 0"">,OoO ; O-^^OGG.

2391. On trouve dans quelques établissements une disposition des tuyaux de communication des cuvettes avec les fosses, consistant à prolonger les tuyaux au-dessous de la voûte de la fosse, et à fixer à la partie inférieure une cuvette dont les bords sont plus élevés que les extrémités des tuyaux. Par cette disposition, aussitôt que la cuvette est remplie, toute communication des cuvettes et des fosses est interceptée par un joint hydraulique, et par conséquent les cmanations des fosses ne peuvent pas se répandre dans les cabinets, si les fosses communiquent avec l'extérieur au moyen d'une cheminée, et dans le cas où la fosse serait exactement fermée, quand la diflërence des niveaux de l'extrémité du tube et des bords de la cuvette est suffisante pour qu'un excès de pression de 2 ou 3 conti-

mètres de mercure (variations de pression qui se manifestent assez IVéqueminent), e'e^t-à-dire d(' 27 à 40 cenlimètros d'ean, ne i)iiisse pas l'aire deseeiidrc le li(iiiidc de la eiiveU(> au-dessous des bords du tuyau. On évite ainsi le dégagement de Tair des fosses; mais les cabinets restent infectés par les matières récentes qui occupent la partie inférieure des tuyaux, et il faut, par conséquent, que ces cabinets soient fortement ventilés pour faire disparaître toute odeur. - 2392. Influence des dimensions de la cheminée d'appel. — Nous avons vu que l'effet des cheminées d'appel augmente proportionnellement à la racine carrée de leur hauteur; par conséquent, il convient de leur donner la plus grande hauteur possible, pourvu toutefois que les circonstances locales le permettent sans trop grande dépense. Les cheminées d'appel qui partent de la surface du sol ont rarement plus de 30 mètres de liauteur; mais celles qui sont employées à la ventilation des mines de houille, étant formées, en grande partie, par un puits qui descend jusqu'à la profondeur des travaux, atteignent jusqu'à 200 mètres de hauteur; pour ces dernières, un prolongement plus ou moins considérable au-dessus de la surface du sol est presque sans influence.

11 est encore plus important de donner aux cheminées une section convenable. Considérons, par exemple, un canal d'une section constante, aboutissant à une cheminée ayant la même section; si l'on rendait la section de la cheminée 2 fois, 3 fois, 4 fois plus petite, pour que l'appel restât le môme, la vitesse d'écoulement par la cheminée devrait croître dans le même rapport, et, par suite, les excès de température de l'air dans la cheminée devraient augmenter dans un plus grand rapport que les carrés de ces nombres, comme on peut le voira l'inspection de la formule (2377). Si, au contraire, on augmentait la section, il y aurait seulement un accroissement d'elTet résultant de la détente et de la diminution des frottements dans la cheminée. On voit, d'après cela, que, quelles que soient la forme et les dimensions du canal qui précède la cheminée, il y a toujours avantage à donner à la cheminée la plus grande hauteur et la plus grande section; mais, dans chaque cas particulier, la hauteur est limitée par les dépenses de construction, et la section par la nécessité de donner à l'air qui s'écoule une vitesse suffisante pour éviter l'influence des vents, et pour que l'écoulement se fasse à plein orifice, ce qui n'aurait pas lieu avec une section trop considérable relativement à la hauteur.

2393. Influence de la résistance du canal et manière de la déter-

niMMTRK l'UEMIK». — CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 10'.»

minrr. — Du voil racilomoni, à rinspcction tlo la fnrmiiloi^UT?), t'umlticn il est iniportanl (iiie la valeur de \\ soit le plus petite possible. l*ar exemple, si l'on avait U = !),/ = ;].j, 0 = lo, pour obteuii' la même veiitilalidii avec une résistance doiihle, on devrait avoir à peu près 20. lî) = \t' — lo) 10 ; d"où /' = o3" ; si la valeur de R de\eiiail '1 fuis plus petite, on aurait 20.5,5 = (/' — 15) 10, d'où /' = 2G°; le calcul exact donne pour ces deux cas 55°, 5 et 25°, 6.

2394. La valeur de U représente, comme nous l'avons vu, la somme totale des pertes de charge dans tout le circuit, rap[)ortée à la charge d'écoulement réel; sa valeur est facile à calculer. Le circuit se compose toujours de la cheminée, d'un ou de plusieurs espaces, dont la section est très-grande relativement à la section de la cheminée, et où la vitesse de l'air est très-petite; d'un certain nombre de petits tuyaux é^^aux, disposés de manière à régulariser la venliliiliou ; et enfui d'un canal plus ou moins long qui conduit l'air à la cheminée.

2395. Pour mieux faire comprendre le mode de calcul, prenons un exemple particulier, le plus compliqué qui puisse se présenter : une prison cellulaire. .Nous la supposons de 200 cellules^ réparties dans deux corps de bâtiments parallèles, à trois étages, y compris le rez-de-chaussée, formant les faces d'une grande galerie fei^mée en dessus ; les cellules de chaque étage s'ouvrent sur un balcon qui règne sur toute la longueur de la galerie; nous supposerons qu'audessous des balcons se trou^e un canal renfermant des tuyaux de chauffage; que l'air extérieur entre dans la galerie par un ou plusieurs orifices, après avoir reçu une température voisine de 15°; qu'il pénètre dans les canaux de chauffage pour y prendre un accroissement de température représentant la chaleur perdue par les vitres et les murailles de la cellidc; que de chaque cellule il descend, par un tuyau vertical, dans un canal à très-grande section qui règne dans toute la longueur des bâtiments, et qu'au delà il est conduit par un autre canal dans la cheminée. Supposons que la vitesse du courant soit la même dans tous les tuyaux, excepté, bien entendu, dans les rélargissements inévitables, et désignons par II et D la hauteur et le diamètre de la cheminée, par / et d la longueur et le diamètre ou le côté du conduit qui amène l'air du canal de chautï'age à l'orifice de sortie, orifice qui est le même pour toutes les cellules; par /' et</' la longueur elle diamètre du plus grand tuyau de descente; enfin, par L et D' la longueur et le diamètre de chacun des tuyaux qui amènent l'air à la cheminée. Négligeons le frottement dans les

parties réinrgios du circuit, les contractions elles détentes à l'entrée et à la sortie des tuyaux; remarquons qu'il y a quatre accroissements brusques de section à l'entrée de l'air dans la galerie, un à l'entrée dans le canal de cliautîage sous les balcons, dans la cellule, un dans le canal au-dessous du sol, qu'il y a quatre cliangemeuts de direction à angle droit dans chatjue canal d'air cbaud au-dessous du planclicr et le iong des murs de chaque cellule, et l'équivalent à peu près de deux changements de direction à angle droit dans le canal dont nous avons désigné la longueur par L, nous aurons d'après les formules du livre II :

,> . I , I « HK /Iv , riv , I.K

Supposons que la hauteur de la cheminée d'appel soit de 30 mètres; que chaque détenu doive recevoir 20 mètres cubes d'air par heure, et que la vitesse d'accès de l'air dans la cheminée soit limitée à 2 mètres, afin de rendre moins sensible l'action des vents. Le volume d'air appelé par seconde sera égal à 200 . 20 : SfiOO = t^MI M, et le diamètre D de la cheminée sera à peu près O'^jSI; chacun des conduits des cellules aura pour section 1,1111 : 400 = 0" 0027."5 ; et, en les supposant carrés, leur côté sera de 0'",052; d'après les dimensions ordinaires des cellules, on aura / = S"", et /' = 7°"; la valeur de I)' sera égale à 0"", 595, et on peut prendre .5 mètres pour la longueur du canal ; alors la valeur de R devient

Ainsi la valeur de R + 1 différerait peu de 18, et le facteur 1/

serait à peu près égal à 0,23 ; ainsi la vitesse d'accès de l'air dans la

cheminée serait inférieure au quart de la vitesse théorique.

2396. Remarquons maintenant que, si l'on augmentait la section de la cheminée et de tous les carneaux, mais de manière que la vitesse fût toujours la même dans tous, les trois premiers termes de la valeur de R ne changeraient pas, les quatre derniers seuls diminueraient; si, par exemple, toutes les sections étaient rendues 4 fois plus grandes, chacun de ces termes deviendrait seulement 2 fois plus petit, et la limite inférieure de la valeur de R serait égale à 10 ; ainsi, quel que soit l'accroissement de toutes les sections, la vitesse d'écoulement restera toujours inférieure à un tiers de la vitesse théorique,

2397. Mais si, sans changer la section de la cheminée, on augmente

CIIAI'ITUK l'IlI-.MIi:». — CONSIDI'RATIONS f.ÉNKHALKS. iJOI

los sections (le |(tiis les ;mlit's ('.iriiciiu. Ir (|iialii(''iin' Iniiir (I.Kli. (|ni n'|M"(''S('nlt' le Irnllciiiciit diiiis l.'i cliciiiiiict', it'sici'a simiI coiisl.iiit, cl lt'> ;mli('>' Icniit's (liiiiiiMiciunl r<i|ii(lciiit'iil. Sii|i|ios()ns, par ox('m|ik', i|iu' tiiiiifs lf> sccliniis (les carm'aiix (l<'\ iciiiicnt 4 fois plus grandes, It's vitesses de lair y semiit 4 lois plus petites; et, comme les pertes de charges sont proporti(»nnelles aux carrés des vitesses rap|)oilées à celles de récoulemeni, les trois premiers termes devicndrniil 10 lois plus petits, et les trois derniers 32 fois plus petits. Ainsi, la valeur de H deviendrait (1,62 -f 0,80 -f (1,18 = 1,60; et la \ilesse l'éelle daccès dans la cheminée serait égale à (1,61 de la vitesse théorique. La limite extrême aurait lieu quand les sections seraient assez grandes pour que tous les termes, excepté celui qui représente le Irotlemeul de lair dans la cheminée, pussent être négligé's ; alors la vitesse serait égale à 0,78 de la vitesse théorique.

2308. Il est important de remarquer que si, dans l'expression générale delà vitesse d'accès théorique, on prend pour 0 la valeur movenne des mois de chaulfage, et si Ton suppose (jiie Tair arri\e dans la cheminée à lij", sans que, dans le trajet, il y ait accroissement ou perte de charge, ce (pii arriverait si les orifices d'appel étaient à la hauteur du foyer d'appel, et que l'air ne fût pas suréchaulfé dans la cheminée, la vitesse théorique serait égale à 4", 27; ainsi, pour obtenir une vite^sse d'écoulement réelle égale à 2 mètres, il suffirait que le facteur provenant des résistances fût égal à 2 : 4,27 = 0,468, ce qui correspond à R = 3,;J4. Mais alors, pour des valeurs de 0 plus petites, il y aurait accroissement de vitesse, qu'il faudrait modérer par un registre, si l'on voulait conserver la vitesse de 2 mètres, et il ne faudrait allumer le foyer d'appel que pour des températures supérieures.

2399. Dans tout ce que je viens de dire, j'ai supposé que l'air ne se refroidissait pas dans la cheminée; c'est une supposition qu'on peut admettre sans crainte de s'éloigner sensiblement de la vérité, pourvu qu'elle soit en briques et d'une épaisseur convenable, car nous avons vu (588) combien la perte de chaleur, dans les chemiut'es en Iniques parcourues pai' de l'aii- à 300", était faible et avait peu d'influence sur le tirage. Nous avons de même admis rpie l'air des cellules ne se refroidissait i)as dans sou trajet jusqu'à la cheminée, cette hypothèse n'est jamais rigoureusement exacte; il y a une perte de chaleur difficile à évaluer, car elle dépend de circonstances trop compliquées ; cependant, quand il n'y a pas de conduites placées dans les combles, ce refoidissement doit être assez faible ; enfin on

202 LIVIIE XV. — CHAUFFAGE ET VENTILATION DES LIEUX IIAIilTÉS.

ne peut pas avoir égard dans les calculs à l'appel d'air extérieur par les fissures des surfaces de circuit. On ne doit donc considérer les résultais du calcul que comme une approximation sulïisanle pour diriger les ingénieurs, et il sera toujours nécessaire de déterminer par des (v\|)érit'ii('es, après la consiruction des appareils, à quelle températinc lair doit èlre surchautré à son entrée dans la cheminée, pour olilcnii'la ventilation demandée. Ces expériences se font facilement au moyeu de l'anémomètre, et permettent de déterminer, pour une certaine valeur de la températui'c extérieure, la consommation de combustible correspondante à cette ventilation ; nous allons examiner les moyens de rendre la ventilation constante, quelle que soit la température extérieure.

2400. Conduite du foyer pour obtenir une ventilalvm constante. — Le cas que nous considérons, je le répète, est celui où l'air appelé est à la température extérieure, ou à une température constante, mais où, dans tout le circuit qui précède la cheminée, il n'y a ni perte ni accroissement de charge produisant des variations d'appel ; dans ce cas, la méthode la plus simple et la plus exacte pour diriger le foyer, consisterait à placer à côté du chaulfeur un manomètre à eau, disposé comme je l'ai indiqué (Go6), et qui donnerait avec une très-grande précision la valeur de ^ — G, ou de l'excès de la température de l'air dans la cheminée sur la température extérieure ; le foyer étant dirigé de manière que cet excès reste le même, la ventilation sera également constante; du moins elle ne variera que dans des limites trèsrapprochées. En prenant 15° pour la température moyenne des six mois d'été, — 3°et-[- 32° pour les températures extrêmes, les ventilations varieraient dans le rapport des nombres 1 ,033 ; 1 , et 0,977 ; la combustion serait réglée par un registre placé dans le cendrier. On pourrait aussi mettre à côté du chauffeur un des manomètres que nous avons décrits (o23 et suiv.),et dont le réservoir communiquerait avec un petit tube qui viendrait s'ouvrir au bas de la cheminée; les dépressions indiqueraient les charges correspondantes à l'écoulement. Le manomètre incliné, qui est le plus simple, serait suffisant, caries vitesses d'écoulement sont rarement inférieures à 2 mètres, ce qui correspond aune charge eneaude G""", 265, et comme les vitesses sont presque toujours réduites à un tiers ou à un quart de la vitesse théorique, la dépression du manomètre serait de 9 . 0'"°,2G5 = 2'"", 385, ou de 1 G . 0,265 = 4"", 24, dépressions qui, avec une inclinaison du tube égale à 1 : 10, correspondraient à des longueurs de colonnes inclinées de 2%28 et de4%24. Une serait pas impossible de placer un

iJlM'ITIli: l'HKMIEH. — CONSIDÉIUTIONS GÉNÉRALES. Ml

(II' ces appareils dans le cahiiift du iliicctciir de rcl;d»lis>ciii('iit puiir servir de eoiilrùle pennaneiil de la \eiililidi(iii el du mm'n ice du cliaiilfenr.

2'»0I. (iii par\ii'iil eiieore il (dileiiir une Ncnlilalioii seiisihleinenl eoii^laiile, eu hnilanl dans le foyer conslainment la nièiiie (|uantité du inèine coiiihuslihle, car diins ces conditions l;i valeur de t — o i«'sle constante. Les variations d'intensité du foyer entre deux chargements consécutifs seraient sans iulluence, à cause de la i^randi^ (piantité de clialeii!' renreruK'e dans l;i niaeonnerie qui environne le foyer, connue le dénionircid les expériences faites à la prison Mazas, et (pie nous rapporterons plus loin, mais ou aurait lieu de craindre une certaine inei^alité de ^entilation résultant thîs variations dans la ipialitc du combustihle et smlout dans les circonstances atmospliéliipies.

C'Iiemi lires d'appel nppriaiit «le l'air à une température constante. iSifTérente île la température extérieure.

2402. L(; cas que nous considérons maintenant est celui de toutes les cheminées da[)[)(d des lieux hahilés pendant la saison du chauffage ; les phénomènes sont bien plus compliqués que ceux que nous venons d'examiner, parce que, suivant le mode de chauffage, les positions des orifices d'accès de l'air extérieur, de l'air échaulfé dans la cheminée d'appel, il y a des colonnes d'air chaud dont la charge agit tantôt dans le même sens que celle de la cheminée d'appel, tantôt dans un sens conti'aire. Nous examinerons successivement les différents cas qui peuvent se présenter.

2i03. 1" f^air extérieur oitrant échauffé au niveau du sol, s' élevant et dcsc<nulant ensuite pour s'écouter éf/alemcnt au niveau du sol dans la cJieminén d appel. — C'est un mode de chaulTage et de ventilation très-fréquemment employé; l'air chaud s'élève verticalement en se refroidissant, s'étale au-dessous du plafond et descend principalement contre les surfaces intérieures des vitres et des murailles auxquelles il transmet une partie de la chaleur nécessaire au maintien de la température, et s'écoule ensuite par la cheminée, après avoir reçu un certain accroissement de températiu'e. Dans le cas dont il s'agit, il y a trois colonnes d'air chaud qui produisent le mouvement : celle d'arrivée de l'air chaud ; celle de descente qui agit en sens contraire, et celle de la cluMuinée, dont l'efTet s'ajoute à celui de la prenùère ; la différence des charges correspondantes

20i LIVRE XV. — CHAUFFAGE ET VENTILATION DES LIEUX HABITÉS.

à la première et à la seconde peut ùhr, très-grande quand la quantité de chaleur absorbée par les murailles, (ui transmise régulièrement par les vitres et les murailles est considérable, que le chauffage n'a lieu que par Taii- de ventilation et que la ventilation est faible; elle est, au C(Uitraire, assez petite quand le chauffage a lieu en grande partie; par le rayonnement, et (jue la vcMitilation est trèsconsidérable. Dans ce dernier cas, qui se rencontre assez fiéquemmcnt, on peut négliger la différence des effets des deux premières colonnes et la vitesse d'écoulement est donnée par la formule

2ga H(]5+a; — 6)(i +rtO)