POÊLES A ENVELOPPE AVEC CIRCULATION D'AIR

1268. — Les poêles à circulation d'air ne diffèrent des poêles sans circulation qu'en ce que la cloche du foyer et la surface de chaufi'e sont entourées d'une enveloppe en métal ou en faïence.

Pour transformer un poêle sans circulation en un poêle à circulation, il suffit de lui adapter cette envelopped ans laquelle on ménage des ouvertures en haut et en bas. L'air entre froid par celles du bas et sort chaud par celles du haut. Les ouvertures inférieures débouchent quelquefois dans l'enceinte à desservir : il est préférable de les mettre en communication avec l'extérieur par un conduit de prise d'air. Pendant que le poêle est en feu, il s'établit dans l'espace annulaire réservé entre le foyer et l'enveloppe une active circulation résultant de l'échauflement

POÊLES. 80t

de i'air au contact des parois du poêle. Cet air s'humidifie en passant à la surface d'un vase rempli d'eau et vient se répandre dans l'enceinte.

Les poêles à circulation prenant l'air du dehors sont, sous le rapport de l'aération, plus salubres que les poêles sans enveloppe. En outre, l'enveloppe empSche le rayonnement direct si gênant du métal porté au rouge,

1869. Po61e-oalorif<ère Martin. — Afin de faciliter le service en diminuant la fréquence des chargements nécessaires pour entretenir la combustion journalière, on a fait des poêles calorifères à alimentation continue.

Le poêle-calorifère Martin est analogue au poêle Walker que nous avons décrit (1203). Il a simplement une enveloppe de plus.

1870. Fodle-oaloiifère Geneste et Herscher. — Cet appareil, connu sous le nom de Thernio-Coiîserijafcwr,secompose(fig.693)

d'un foyer en fonte à nervures extérieures, rétréci à sa base et portant une grille de faibles dimensions. Le foyer, muni d'une porte d'accès servant pour le nettoyage, se trouve porté sur un cendrier muni d'un papillon permettant de régler le tirage.

Il est surmonté d'une cloche légèrement conique, dans laquelle on verse la provision de combustible nécessaire pour une marche de plusieurs heures. Le chargement se fait par une porte placée à l'avant et s'ouvrant au j.- 5,^3

sommet de la cloche.

Pour éviter le surchaufiement de cette dernière, on fait circuler les gaz de la combustion à leur sortie du foyer dans un faisceau de tubes disposés concentriquement autour de l'appareil, ce qui permet de faire passer l'air à chauffer au contact de la cloche et de la refroidir.

Sbr. II, — 51

Les tubes dont il vient d'être question aboutisseot à une cbambre commune, placée directement au-dessus d'eux et de laquelle part le tuyau de fumée. Un vase annulaire rempli d'eau entoure la cheminée près de sa base et sert à humidifier l'sir chaufTë par le poêle.

Tout cet ensemble est enfermé dans une enveloppe cylindrique dont la partie supérieure, entourant la trémie de chai^ement, est à double paroi, afin de diminuer le rayonnement direci du poêle sur les personnes placées dans son voisinage. La double enveloppe est souvent remplacée par une garniture en carreaux de faïence émaillés.

1S71. Podle-oalorlfàre Muagrave. — Cet appareil (lîg. 6<)4) est en fonte, muni d'ailettes, et entouré d'une enveloppe métallique ou céramique. Le foyer est garni de briques réfractaïres et la porte de châtiment se trouveà la partie supérieure.

A la base est disposée la grille et, au-dessous, le cendrier. A la sortie du foyer, les produits de la combustion descendent, puis remontent, pour se rendre à la cheminée. Pour faciliter l'allumage, un registre permet de faire communiquer FiR- 691. directement le foyer et la

cheminée.

L'air extérieur arrive à la base du poêle, s'élève eu s'échauffant au contact des ailettes, rencontre un vase de saturation rempli d'eau, s'humidifie et se répand dans la pièce à chauffer. 127S. Poâle-«alorlfère de la G'° Parisienne du gaz. — Cet appareil (fig. 693) peut servir à chauffer, soit l'enceinle dans laquelle il est placé, soit une pièce située à un étage supérieur. II comprend un foyer cylindrique en fonte à nervures

muni d'une grille à sa base, d'un gueulard de chai^ement fermé par ime porte, d'un départ de fumée à son sommet. Le poêle repose sur un cendrier B pourvu d'un registre à papillon permettant de r^ler le volume d'air qui arrive au foyer. Le tout est enveloppé d'un cylindre en tdle au bas duquel se trouve une prise d'air.

Vers le haut du cylindre se trouve placé un diaphragme percé de quatre ouvertures correspondant à quatre chambres 0 sans fond, mais fermées à leur partie supérieure.

Latéralement en C et D sont disposés des créneaux verticaux devant lesquels peuvent se mouvoir deux registres montés sur un même axe et disposés de manière à fermer les orifices réservés en C lorsqu'on ouvre ceux qui sont pratiqués en D et vice- ,

versa.

Si les créneaux D sont !

ouverts, ceux que l'on voit ,

en C sonl fermés et l'air

chauffé sera émis dans -~.-__b^''

l'enceinte ; au coutraire, pj„ e^j

lorsque les créneaux D

sont fermés, tes orifices Csont ouverts et l'air chaud monte dans une enveloppe en tôle entourant le tuyau de fumée et peut alors être émis à l'étage supérieur.

1273. Podle-oalorifére UuUer. — Le poélc-calorifère Muller est tout entier en terre cuite. Il se compose (fig. 696)

d'un foyer ou creuset A en terre réîractaire dans lequel on brûle le combustible. Ce creuset, muni d'une porte de chargement, est surmonté d'une chambre de combustion \ d'où pari le tuyau de fumée. La chambre de combustion est fermée par une calotte sphérique en terre réfractaire que Ton enlève pour effectuer le nettoyage. L'enveloppe est en carreaux creux émaillés, maintenus par des cercles en métal. L'air froid arrive dans le socle, s'échauffe au contact du foyer A et de la chambre supérieure A' et se répand dans l'enceinte en sortant par la grille B.

Dans la pratique, les foyers ct^ ramiques n'ont qu'une durée limitée et même ils se fendent souvent au premier feu. Dès qu'ils Fig. GgS. sont endommagés, des fuites de

fumée se produisent dans la pièce pendant l'allumage ; au contraire, quand le tirage est établi, des rentrées d'air ont lieu dans le foyer et il en résulte une mauvaise utilisation du combustible.

1S74. Podle-calorlfére & gaz. — Dans cet appareil, une série de brûleurs sont disposés sous une sorte de cloche en tôle d'où partent un certain nombre de tubes verticaux. Los produits de la combustion du gaz traversent ces tubes pour se rendre dans un collecteur supérieur qui communique aver le tuyau de fumée. Le faisceau lubulaire est entouré d'une enveloppe en tôle dans laquelle l'air extérieur vient circuler au contact des tubes chauffés pour s'échapper ensuite par des ouvertures réservées a la partie supérieure de l'enveloppe.

On trouve des poêles à gaz de différents systèmes, mais jusqu'ici ces appareils ne se sont pas beaucoup répandus, en raison de ce qu'ils utilisent un combustible dont le prix est trop élevé.

1276. Poôle de UM. Cteneste et Hersober pour Écoles. — L'un des inconvénients du chauffage par les poètes, c'«st d'accentuer les courants froids descensionnels le long des parois refroidissantes, et, notamment, des grandes baies d'éclairement des salles de classes. Ces courants sont surtout gênants pour les élèves les plus rapprochés des fenêtres.

Pour supprimer cet inconvénient, MM. Genesteet Herscher ont

nJ^

établi, dans plusieurs écoles de la Ville de Paris, des poêles à foyer céramique, dont le conduit de fumée formé d'im tube en fonte à nervures et de section méplate, longe horizontalement le mur froid sous les parties vitrées, monte ensuite verticalement h l'extrémité de la salle et vient déboucher au-dessus de la toiture. Le foyer est installé dans un angle de l'enceinte, à droite du maître; il est caché par un écran constitué par deux tôles parallèles dont l'intervalle est rempli de matière isolante. Cette disposition a pour but de supprimer le rayonnement di-

rect si gênant dans beaucoup de cas. Le tuyau de fumée horizontal est enveloppé dans un coffrage métallique pourvu à sa partie supérieure de bouches d'émission de chaleur, munies de fermetures. Le coffrage repose sur une cloison légère en briques dans laquelle sont ménagées des bouches dlntroduction d'air qui sont ordinairement fermées et qu'on ouvre en même temps que les bouches d'évacuation réservées dans la partie supérieure du mur opposé, pendant que les salles ne sont pas occupées.

Au-dessous de la cloison légère, dont il vient d'être question, se trouve un conduit étanche en métal servant à Tévacuation de l'air vicié et débouchant dans la gaine qui entoure la partie verticale du tuyau de fumée.

Les bouches de prise d'air neuf sont ménagées dans l'épaisseur du mur de la construction à l'arrière des portes d'aération directe! Pendant la période de chauffage, l'air extérieur affluant par les bouches, se répand derrière la cloison en briques, monte au contact du foyer et du tuyau de fumée et sort par les bouches supérieures du coffrage.

L'air chaud ainsi émis monte devant les parties vitrées et gagne le plafond. Il tend à redescendre ensuite en couches isothermes vers la région habitée. L'air vicié, appelé près du sol. passe dans la gaine qui enveloppe le conduit de fumée dont la chaleur est utilisée pour l'appel et est évacué dans l'atmosphère.

Dans le voisinage du plafond, la gaine d'évacuation d'air \icié est pourvue d'une bouche munie d'un registre qu'on peut ouvrir momentanément en hiver dans le cas où il y aurait excès de chaleur dans la salle.

Ce mode de chauffage assure une bonne utilisation du combustible brûlé. Mais on a remarqué qu'en raison du refroidissement à peu près complet de la fumée, le tirage est peu actif et qu'il est nécessaire, pour obtenir d'excellents résultats, de brûler du combustible de bonne qualité qu'il n'est pas toujours facile de se procurer par voie d'adjudication.

Bien que présentant un très réel progrès sur le chauffage par les poêles ordinaires, puisque les courants froids descension-

nels le long des fenêtres sont supprimés, ce système a cependant encore l'inconvénient d'obliger à extraire Tair vicié près du plancher, en hiver.

L'insuffisance de tirage qui se manifeste lorsqu'on emploie des combustibles de qualité médiocre ne permettrait pas de prolonger le tuyau de fumée sur tout le pourtour de la salle et pour réaliser une solution complètement satisfaisante, il y aurait lieu d'établir plusieurs foyers dans la même salle. Une telle installation ne paraît pas admissible, attendu que l'emploi d'un foyer par salle est déjà, dans beaucoup de cas, considéré comme excessif. Dans ces conditions, le chauffage par la vapeur et l'eau chaude à faible volume permettent seuls de fournir une solution complète.

1276. Rendement des poêles. — Le général Morin a fait des expériences sur divers systèmes de poêles ; il a reconnu que leur rendement calorifique varie peu et reste compris entre o,85 et 0,94. Le général Morin trouvait que le rendement est plus faible quand l'enceinte est ventilée, parce qu'il ne comptait pas comme chaleur utilisée celle emportée par l'air expulsé.

Dans ses expériences sur le poêle Gurney, le général Morin déterminait la chaleur dégagée en comptant que chaque kilogr. de houille produit 8 000 calories et chaque kilogr. de coke 7 3oo, il retranchait de cette quantité de chaleur celle qui est emportée par les gaz, d'après leur volume et leur température et il admettait que la différence est tout entière employée utilement au chauffage de la pièce, il arrivait ainsi à trouver un effet utile de 0,90 pour la houille et de o,832 pour le coke.

Ces rendements nous paraissent beaucoup trop foris. Dans les foyers des poêles, la combustion doit être très imparfaite, surtout pour la houille ; d'après les constatations faites, il ne passe dans le foyer que 6 à 7 mètres cubes d'air par kilog de charbon brûlé ; cette quantité est insuffisante pour assurer une bonne combustion. Il y aurait donc lieu de réduire, dans une grande proportion, la chaleur dégagée et utilisée. Si on estime la perte par mauvaise combustion à 20 p. 100 et ce n'est pro-

bablement pas exagéré pour la houille, le rendement ne serait que de 70 p. 100. Ce chiffre nous parait plus probable que celui de 0,90.

Le rendement est plus élevé pour la houille que pour le coke. Les expériences montrent qu'il passe plus d'air à travers les grilles quand on brûle du coke ; il en résulte que la quantité de chaleur emportée par les produits de la combustion est plus grande et que, par suite, le rendement diminue.

1877. Dimensions des poêles. — Les poêles doivent évidemment avoir des surfaces chauffantes en rapport avec retendue des enceintes à chauffer et les conditions de leur refroidissement. Quand on les emploie comme moyen de chauffage, on se préoccupe en général assez peu de la ventilation.

Comme ces appareils ne fonctionnent le plus souvent que d'une manière intermittente, il faut les faire assez puissants pour pouvoir, après une interruption de chauffage, relever rapidement la température de Tenceinte où ils sont placés et, pour cela, il faut leur donner une surface de grille et une section de cheminée au moins doubles de celles qui seraient suffisantes pour un chauffage continu.

Les principaux éléments d'un poêle comme de tout autre appareil de chauffage sont la grille, la surface de chauffe et la section delà cheminée.

La base du calcul des dimensions d'un poêle est la quantité C de chaleur qui doit être dégagée dans Tenceinte dans les grands froids et que nous avons déterminée au n" isio.

Les poêles étant placés dans le local même à dessertir, la perte B dans le transport de l'appareil à l'enceinte est nulle et on a simplement :

Le rendement dépend des pertes diverses que nous avons analysées au n** as? et qui se réduisent à deux dans ce cas particulier. La perte © par mauvaise combustion et la perte y résultant de la chaleur emportée par les gaz de la combustion rejetés dans l'atmosphère.

La combustion est en général mauvaise dans les poêles parce que, afin d'alimenter moins souvent, on charge ordinairement le charbon sur de grandes épaisseurs, de sorte que le volume d'air qui pénètre dans Tappareil est insuffisant et qu'il se dégage beaucoup de gaz combustibles. La valeur de ç dépasse le plus souvent o,io et peut atteindre o,3o.

Quant à y, il est en général compris entre 5 et i5 p. loo, en raison de ce que le volume d'air est ordinairement faible et de ce que la température des gaz évacués dépasse rarement aoo'*. Pour

A:= iS"*, C'==:0,24 ^t ^ = 200°

on a

Le rendement p varie ordinairement de o,65 à o,85.

Nous avons vu (1222) que, dans les conditions ordinaires de construction et avec une faible ventilation, la quantité de chaleur à fournir pouvait être approximativement donnée par la relation

B étant la capacité de l'enceinte et ^—6 la différence de température.

En raison de l'intermittence du chauffage et de la nécessité de rétablir rapidement la température après chaque interruption, il convient comme nous l'avons déjà indiqué, de compter que le poêle doit pouvoir produire à un moment donné une quantité de chaleur 2C, double de celle qui doit être fournie lorsque le régime est établi, de sorte qu'en prenant 25* pour écart maximum de température à maintenir, la chaleur que doit pouvoir dégager le foyer est :

2C = 2X i,3oX25B = 65B.

Si on admet pour le rendement du poêle p = o,75 et si on brûle

de la houille telle que N = 8 ooo, on a pour le poids du combustible par heure

ps^-r. = o,oi iBiB

"^ oooo

en nombre rond ps = o^oi B

C'est environ i kilogramme de houille pour i oo mètres cubes de capacité et par heure.

Pour la quantité de combustible brûlé par m- de grille, on peut prendre pour les poêles/? = do, ce qui donne

Soit 2 décimètres carrés de surface de grille par loo mètres cubes de capacité.

1278. Surface de chauffe. — Pour éviter rencombrement, on ne donne aux poêles qu'une surface de chauffe relativement peu développée et égale à 3o ou 4o fois la surface de la grille, de sorte que chaque mètre carré transmet au maximum de io5oo à 9000 calories. On trouve encore à cela l'avantage de pouvoir dans les temps doux réduire la consommation de combustible sans trop abaisser la température des gaz et gêner le tirage. Si on admet dans ces conditions une transmission moyenne de 10 000 calories par mètre carré de surface dans le poêle proprement dit, on aura pour la surface de chauffe

8= =:o,ooti5B.

C'est environ -^-de mètre carré par 100 mètres cubes de capacité.

1279. — Lorsque les appareils sont garnis de nervures ou d'ailettes, on donne à la surface de chauffe totale de 5o à 100 fois la surface de la grille. Quand on connaît la quantité ps de combustible à brûler, la section u du tuyau de fumée peut se déterminer au moyen de l'équation générale

ps=^oo^\/~

POÊLES. 8il

La hauteur H est liée à celles du bâtiment et de Tétage. La résistance R se calcule comme nous Tavons indiqué (200) ; elle est ordinairement assez grande parce que les tuyaux des poêles sont de faible diamètre.

La valeur de y — -j-g- est pour cette cause beaucoup plus

petite que dans les chaudières à vapeur où nous avons vu qu'elle s'éloignait peu de Tunité.

On peut prendre pour les poêles :

i/jL = o,5o ce qui donne

soit 200 kilog. de houille brûlés par heure, par mètre carré de section de tuyau de fumée.

En remplaçant ps par la valeur ci-dessus ps = 0,01 B, on trouve :

Ci,)=:0,00004oB,

soit 4o centimètres carrés par 100 mètres cubes de capacité du bâtiment à chauffer ou environ le cinquième de la surface de la grille.

1280. — Ainsi, pour une salle d'école ayant 6 mètres de largeur, 8 mètres de longueur et 5 mètres de hauteur, ce qui donne un cube B = 240, on trouverait pour les divers éléments du poêle :

Surface de grille

Surface de chauffe

Section de la cheminée

D = o,ii I.

Ces différentes dimensions concordent sensiblement avec celles qu'on trouve ordinairement adoptées dans les applications.