V* E ^=^ — = TUT

K étant le coefficient de frottement ; L la longueur du circuit et D le diamètre de la canalisation.

En prenant rf= i et en éliminant v entre les équations (i) et

(3), il vient, en négligeant Tunité à côté de --rr— ,

D=:o,02oa

Pour exprimer ce diamètre en fonction de la quantité de chaleur G et de la différence de température, il suffit de remplacer P par sa valeur (2) et E par H (rf — rf,).

Comme, entre 60° et 90% on a approximativement rf— rf,= o,ooo65(f^ — f), on trouve après substitution

-«■»-\/(A)"hT^.

Le diamètre du tuyau est d'autant plus grand que la différence de température t^ — t est plus faible ; en prenant ~2 = 1 25

et donnant à f, — « différentes valeurs, on trouve pour D les nombres suivants :

ï|--f=ÏO'

f ^ — f = 20* D = 0,0005984 \ / -^ f, — f=4o'* D = o,ooo3944 V/'rr

Les calculs ont été faits en prenant le coefficient de frottement K= 0,0 1, qui est à peu près un maximum ; si on avait pris K=:o,oo5, les nombres ci-dessus auraient dû être réduits dans

le rapport \/-= 0,870.

1336. Application. — Appliquons les formules précédentes au calcul des tuyaux et des appareils h eau chaude nécessaires pour le chaufTage du bâtiment pour lequel nous avons trouvé (1880) que, dans les grands froids, il fallait fournir par heure une quantité de chaleur

En prenant

p = 5okg p=o,5o 3=0,10 N = 8ooo

On trouve successivement :

Poids du combustible.

p5 = o,ooo3i2C

Surface de grille. — Pour

5o Surface de chauffe de la chaudière.

Section de la cheminée.

û= 0,0498 Diamètre =0,25.

Surface de chauffe des appareils.

S = o,ooi66C S=io6»*i7,

880 VENTILATIOiN ET CHAUFFAGE DES LIEUX HABITES.

Diamètre du tuyau de circtilation, — Pour une différence de température de 20'

en

supposant

et

:o, 000598 X Il5,4=

Plus on augmente la différence de température entre les colonnes ascendantes et descendantes, plus on peut. réduire le diamètre des tuyaux de circulation. '

Cette réduction résulte de deux causes, d'abord de ce que la puissance motrice est augmentée par suite de la différence de densité plus grande des deux colonnes, puis de ce que le volume d'eau qui circule varie en raison inverse de la température.

Mais, d'un autre côté, la température moyenne de l'eau dans les appareils de chauffage étant moindre, il faut augmenter leur surface totale de chauffe.

1337. Chauffage sans pression & moyen volume. — Le système de chauffage par Teau chaude à grand volume, seul employé autrefois, est aujourd'hui presque complètement abandonné, en raison des inconvénients qu'il présente.

En effet, les dimensions excessives des tuyaux de distribution et des appareils de chauffage, leur poids considérable, Tencombrement auquel ils donnent lieu, en rendent le plus souvent l'établissement pour le moins très incommode.

D'ailleurs, la grande quantité d'eau qu'ils renferment forme un énorme volant de chaleur qui ne permet que d^s variations très lentes dans la température de l'eau. Dans certaines installations, il faut, à la mise en train, plusieurs jours pour établir le régime normal; puis, une fois ce résultat obtenu, il est impos-

sible de modifier assez rapidement Tallure pour suivre les variations de la température extérieure. Les canalisations ayant des diamètres assez considérables, on les établit le plus souvent en fonte, par économie; elles sont alors rarement d'une étanchéité satisfaisante.

Enfin, les appareils à grand volume se prêtent assez mal à rétablissement d'un chauffage rationnel, suivant les principes généralement admis aujourd'hui.

On s'attache, de plus en plus, à éviter les inconvénients du chauffage par l'eau à grand volume et on arrive aujourd'hui, sinon à les faire disparaître, du moins à les atténuer dans une large mesure.

Pour cela, on s'efforce de réduire la capacité totale et les

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Fig. 7 16.

dimensions des divers éléments que comporte une installation de ce genre.

Dans ce but, les circuits sont autant que possible constitués par des tuyaux de o'^yoSo de diamètre au plus, en fer, à joints spéciaux manchonnés parfaitement étanches.

Dans la plupart des cas, ces tuyaux peuvent être facilement installés ; ils servent en même temps de conduites de distribution et de surfaces chauffantes ; à cet effet on renforce leur puissance de chauffe en les garnissant (fig. 746) d'ailettes rapportées, frettées sur eux à contact intime ou bien fixées au moyen d'un mastic. Ils peuvent ainsi développer une grande surface sous un petit volume.

La chaudière employée est d'un type multitubulaire de faible capacité et le volume total de l'eau contenue dans l'ensemble des appareils est relativement peu considérable; la mise en régime peut être obtenue assez rapidement et le système présente une souplesse suffisante tout en conservant une certaine Srr. 11. — 56

stabilité qu'on recherche dans les installations où le chaufiEnge doit pouvoir être continué quelque temps après rextinction du feu dans le foyer.

1838. Nous avons fait remarquer que l'emploi d*un vase d'expansion ouvert avait pour conséquence la limitation à i oo"* de la température de l'eau dans ce récipient. Malgré l'ouverture du vase d'expansion on peut bien, par des artifices, avoir dans les tuyaux de l'eau à plus de ioo<>; mais on est alors exposé à des soubresauts et à une marche assez irr^ulière. Quand on veut dépasser la température de loo*, on préfère fermer le vase d'expansion et on a alors des appareils à pression.

1389. ChaufTage à eau sous pression et à grand volume. — Dans certaines installations de chauffage à eau à grand volume, on a fermé le vase d'expansion et on y a établi une soupape de sûreté chargée de manière à limiter la pression à 2 ou 3 kilogs.

Cette disposition, qui permet d'élever à i3o* ou i4o* environ la température de Tcau et, par suite, celle des surfaces chauffantes, est dangereuse, car, en raison de la grande masse de liquide à haute température que renferme l'ensemble des appareils de chauffage, on est exposé à de véritables explosions.

Un accident de ce genre est arrivé, en janvier i858, au chauffage à eau à grand volume, sous pression, de TEglise Saint-Sulpice.

Pendant un office, un poêle à eau, placé dans la chapelle de la Vierge, s'est rompu ; on a eu à déplorer la mort de cinq personnes et plus de dix autres ont été blessées.

Il ne faut jamais fermer le vase d'expansion d'un système de chauffage à eau à grand volume.

1340. Chauffage à haute pression, système Perldns. — Dans ce système, le chauffage est obtenu par la circulation d'eau chaude dans des tuyaux de très petit diamètre (i5 millimètres de diamètre intérieur seulement) longeant le bas des murs des locaux à chauffer et formant un circuit continu.

Les extrémités de deux tubes consécutifs à réunir sont filetées, l'une à droite et l'autre & gauche; de plus, l'une d'elles est taillée en biseau et l'aulre présente une partie plate bien dressée. On engage les deux parties filetées dans un manchon taraudé moitié à droite et moitié à gauche; en le faisant tourner dans le sens convenable et en s'opposant & la rotation des tuyaux, ceux-ci se rapprochent de plus en plus l'un de l'autre, viennent en contact et, enfin, le biseau de l'un pénètre dans la partie dressée de l'autre ; on obtient ainsi un joint inaltérable d'une parfaite étanchéité.

Une portion de ces tuyaux, enroulés sur eux-mêmes en serpentin A et placés dans un fourneau, est soumise à l'action du feu {fig. 747).

Le combustible est chaîné soit dans une chambre spéciale en maçonnerie comme l'in- ,^^ diquela figure 747, soit, ^jg. .4..

plus fréquemment, dans

l'intérieur même du serpentin dont les tuyaux sont alors en contact avec le combustible en ignition. L'eau chauffée se rend au serpentin B. puis au serpentin C et revient au foyer par le tuyau a.

Dans cesappareils, l'eau sort parfois du fourneau à une température très élevée (quelquefois supérieure à Soo*); aussi désigne-t-oncesystëmesouslenomdechauffageà haute pression.

En raison de leur petit diamètre, les tubes sont exposés à s'engoi^er et il peut en résulter des ruptures; cependant, comme ces tuyaux présentent une résistance énorme, vu leur petit diamètre et leur grande épaisseur, il est assez rare de les voir se rompre sous l'influence de la pression. Mais leur température excessive peut déterminer des accidents, si on n'a pas la précaution de les écarter des bois et autres corps inflammables.

En général, Perkins établissait des circuits continus sans aucune dérivation et ne plaçait pas de robinets de réglage.

Ce système a reçu de nombreuses applications en Angleterre ei en Allemagne, mais il s'est peu répandu en France.

1341. Dans certaines installations de chaufl'age, genre Perkins, on supprime le vase d'expansion m et on fait usage d'une

Kig. ;*«.

soupape à double effet, dont le but est de maintenir les appareils constamment pleins d'eau (fig. 748). Quand l'eau se dilate sous l'influence de l'élévation de température, la soupape supérieure se soulève et lui livre passage; quand la température de l'eau diminue, ce liquide se contracte et il tend à se produire un vide relatif dans les tuyaux; la soupape inférieure doit alors se soulever pour laisser rentrer l'eau.

Cette disposition présente plusieurs inconvénients : d'abord, la soupape inférieure ne peut se soulever qu'autant que la pression intérieure redescend au-dessous de la pression atmosphérique, c'est-à-dire qu'autant que la température de l'eau retombe au-dessous de 100°; par conséquent, chaque fois que

l'eau se refroidit, mais sans descendre au-dessous de loo*, les canalisations se trouvent incomplètement remplies et, la circulation de Teau étant coupée, il se produit des claquements. En outre, les soupapes sont exposées à fuir; les appareils peuvent alors se vider presque complètement et, si on ne s'en aperçoit pas à temps, on risque de brûler les serpentins de foyer. Il parait préférable d'employer des vases d'expansion de capacité suffisante et de ne pas recourir aux soupapes.

1842. Chauffage & moyenne pression. — En France, on emploie peu le système Perkins et on tend de plus en plus à abandonner les systèmes à grand volume d'eau, mais on se sert beaucoup, depuis quelques années, du chauffage par circulation d'une petite quantité d'eau chaude à moyenne pression.

1343. MM, Gènes te et Herscher ont adopté, pour le chauffage par l'eau chaude à moyenne pression, un système auquel ils donnent le nom de « Microsiphon » pour rappeler qu'il n'entre que des tubes de petit diamètre dans la composition de ses éléments essentiels. Le serpentin placé dans le foyer, les conduites de distribution, les surfaces chauffantes, sont uniquement formés de tubes en fer de aS millimètres de diamètre intérieur assemblés les uns à la suite des autres de manière à former un circuit continu.

L'eau du serpentin du foyer, étant soumise à l'action du feu, s'échauffe et diminue de densité ; elle monte au vase d'expansion et se trouve remplacée par de l'eau plus froide qui s'échauffe et s'élève à son tour. L'eau du vase d'expansion redescend et circule dans les conduites desservant les locaux à chauffer ; de là elle revient au fourneau, rentre à la base du serpentin qu'elle parcourt de bas en haut et recommence sa circulation. Plusieurs serpentins peuvent être groupés dans un même fourneau, chacun d'eux desservant un circuit spécial.

Les surfaces chauffantes sont formées par les tuyaux mêmes de distribution, qui sont disposés au bas des murs des locaux à chauffer ; pour obtenir la surface nécessaire, on peut enrouler ces tuyaux sur eux-mêmes en forme de serpentins ou, ce qui est le plus souvent préférable, les munir de place en place, où cela est

nécessaire, d'ailettes en fer rapportées et freltées, qui permettent d'augmenter considérablement leur puissance de chauffe.

A la partie supérieure des canalisations se trouve le vase d'expansion, formé de tubes de o"',o72 de diamètre intérieur communiquant entre eux.

Enfin. le système comporte des appareils accessoires ; manomètre avertisseur électrique, robinets de réglage et de remplissage, etc..

Nous allons décrire les diverses parties du microsiphon :

1° Fourneau. — Le fourneau est formé d'une chambre en maçonnerie maintenue par des armatures et divisée en deux com-

Fig- 7l9-

partiments par un mur d'autel en avant duquel se trouve placé le foyer.

Les serpentins soumis à l'action du feu comprennent un certain nombre de grandes spires qui ont toute la longueur du fourneau et occupent la partie supérieure du premier compartiment, et d'autres de moindre longueur qui sont logées dans le second.

Les gaz chauds de la combustion viennent d'abord lécher les grandes spires, puis redescendent dans le second comparti-

ment au contact des petites spires que l'eau parcourt de bas en haut; le chauffage est très sensiblement méthodique.

Le fourneau est souvent muni d'un foyer à grille inclinée et d'une trémie permettant Talimentation continue et automatique pendant un temps assez long ; on peut aussi employer le foyer à gradins pour combustibles menus, que nous avons déjà décrit (i28o).

2® Coîidinies de distribution et surfaces chauffantes, — Elles sont constituées par des tuyaux en fer de aS millimètres de diamètre intérieur et de 5 millimètres d'épaisseur de paroi. Ces tuyaux sont assemblés à la suite les uns des autres, au moyen de joints manchonnés du système Perkins.

Primitivement, les surfaces chauffantes étaient uniquement constituées par des tuyaux lisses, enroulés au besoin sur euxmêmes en forme de serpentins, ce qui permettait de développer dans chaque local la surface chauffante nécessaire. Ces serpentins introduisaient dans les canalisations un nombre souvent considérable de coudes qui nuisaient beaucoup à la circulation de l'eau.

Depuis, on les a remplacés par des tuyaux à ailettes, obtenus en fixant sur les tuyaux lisses des ailettes en fer rapportées et assemblées à contact intime.

A égalité de longueur, un tuyau ainsi préparé peut émettre de cinq à six fois plus de chaleur qu un tuyau lisse de môme longueur non muni d'ailettes. La distance d'axe en axe de celles-ci varie suivant la surface de chauffe qu'on désire obtenir. Elles sont excentrées vers le bas, de manière que leur partie supérieure affleure presque le dessus du tuyau; cela facilite beaucoup l'enlèvement des poussières qui se déposent surtout sur la moitié supérieure des tuyaux.

Cette précaution, toujours bonne à prendre, présente un intérêt particulier dans les salles d'hôpitaux, par exemple, où les poussières contiennent généralement un assez grand nombre de germes morbides.

Les diverses batteries chauffantes sont, le plus souvent, placées en dérivation ; elles portent alors à leur base un robinet

et peuvent être rendues tout h fait indépendantes les unes des autres. Noua avons représenté (fig. 700) une batterie ainsi établie en dérivation.

Le tuyau supérieur contient de l'eau chaude sortant des serpentins ; dans le tuyau inférieur circule l'eau refroidie qui revient vers le fourneau. On assure ta répartition de l'eau dans les diverses batteries en égalisant leurs résistances au moyen de régulateurs. Chaque fois que cela est possible, les tuyaux et surfaces chauffantes doivent rester apparents ; sinon, on les place dans des coffrages facilement démontables, dont les parois métalliques ajourées laissent passer i'air chaud et la chaleur rayonnante.

Ces enveloppes, lorsqu'elles sont convenablement étudiées, peuvent fournir un motif d'ornementation, ce qui permet de les placer même dans des salles richement décorées.

3' Vases d'expansion. — Ils sont disposés au dessus de l'ensemble de tout le système (fig. jSi) et constitués par un nombre convenable de cylindres ee de o^ioya de diamètre présentant des tubulures de o»,o25 de diamètre qui permettentdc les raccorder entre eux au moyen de pièces en T. Ils sont pourvus

hL

de deux tuyaux/^ g munis de bouchons taraudes et garnis de plomb, qu'on dévisse lorsqu'il est nécessaire d'ajouter une petite quantité d'eau dans les appareils.

Quoique ceux-ci soient parfaitement étanches, on constate, en effet, qu'après quelques jours de fonctionnement et en l'absence de toute fuite visible, le niveau de Teau a baissé. Ce fait se produit surtout lorsqu'on vient de remplir les canalisations ; il tient alors en grande partie à ce que l'air dissous dans l'eau et les bulles d'air qui s'étaient cantonnées dans les points hauts ont été entraînés par le mouvement de l'eau et sont venus se dégager dans le vase d'expansion ; l'eau s'est alors pour ainsi dire tassée; en marche courante, la perte de liquide est absolument insignifiante.

Lorsqu'on veut ajouter de l'eau, on profite d'un moment où l'appareil est refroidi; on enlève d'abord le bouchon du tube g^ ce qui rétablit la pression atmosphérique à l'intérieur des vases, puis le bouchon du tube J\ par lequel on verse de l'eau jusqu'à ce qu'elle affleure les bords de ce tube.

On revisse ensuite les deux bouchons.

Il est bon de retirer d'abord le bouchon g pour éviter des projections d'eau chaude dans le cas où, par maladresse, on voudrait ajouter de l'eau pendant que les appareils sont encore trop chauds.

Dans certains cas spéciaux, on a disposé sur les vases d'expansion des indicateurs de niveau, soit à tube de verre, soit à robinets, mais l'emploi de ces appareils est le plus souvent inutile. Dans les installations où le chauffage est continu, on peut alimenter à l'aide d'une petite pompe foulante à main et on contrôle la hauteur de l'eau au moyen de l'indicateur de niveau du vase d'expansion.

1344. Remplissage des appareils. — Pour que la cir-

culalioQ de l'eau se fasse convenablement dansles appareils, il est indispensable qu'ils soient bien purgésd'air ; pour obtenir ce résultat, il faut effectuer le remplissage au moyen d'une pompe à grand débit de manière que, l'écoulement se faisant toujours à plein tuyau, l'eau introduite forme comme une sorte de piston qui refoule l'airdevantlui et l'expulse même desparti esea contre-pente. Pour éviter que l'eau refoulée par la pompe n'arrive de plusieurs côtés à la fois et n'emprisonne des bulles d'air, on la fait passer par un robinet à trois eaux (fig. 753) disposé à la base de la colonne de retour et dont on tourne d'abord la clef de manière à remplir ta canalisation de retour ; on tourne ensuite la clef d'un demi-tour et on achève le

Pour faciliter cette opération, on peut desserrer les bouchons qu'il est toujours Fig. 75^. prudent de placer dans les points hauts où

de l'air pourrait se cantonner.

1346. Manomètre avertisseur électrique. — Les dimensions des serpentins de foyer sont calculées de manière à ce que la pression ne puisse pas s'élever notablement: toutefois, pour éviter qu'on ne pousse le feu plus que de raison, ce qui fatiguerait inutilement les appareils, on fait usage d'un manomètre qui détermine la mise en marche d'une sonnerie électrique dès que la pression atteint la limite qu'on s'est ftsée. 1346. M. Grouvelle installe le chauffage à moyenne pression comme un chaufTage à eau ordinaire, mais en n'employant que des tuyaux de diamètres relativement très petits. II intercale dans les divers circuits des résistances réglables permetlant d'assurer la circulation de l'eau dans chacun d'eux.

Du collecteur supérieur de la chaudière, constituée comme nous l'avons dit, (isit) partent une ou plusieurs colonnes montantes (fig. 753), d'un assez fort diamètre, sur lesquelles sont branchés, h chaque étage, des tuyaux plus petits desservant les divers appareils de chauffage. Ceux-ci sont de même reliés par des

conduits secondaires & des colonnes principales de retour d'eau refroidie débouchant dans le collecteur inférieur de la chaudière.

Fig. 753.

Pour assurer une répartition convenable dans les divers circuits dérivés, on égalise leur résistance au mouvement de l'eau en intercalant sur chacun d'eux un ot^ane régulateur E, sorte de robinet qu'on ouvre, une fois pour toutes, de la quantité convenable.

Le raccordement des tuyaux secondaires de retour d'eau froide avec les colonnes principales s'effectue au moyen d'une pièce spéciale, disposée de manière à favoriser autant que possible l'entrainement de l'eau (flg-754). ,, .,,

L'appareil comporte, en outre, une sou- *' ''^'

pape de sûreté H reliée h l'origine des canalisations et enfermée dansun récipient muni d'un tuyau de vidange, un manomètre K,

un vase d'expansion G et une tubulure de remplissage D.

1347. Avantages du chauffage & eau & moyeime pression. — En raison du petit diamètre des tubes qu^ils comportent, de leur solidité à toute épreuve et de leur parfaite étanchéité, les systèmes de chauffage à eau à moyenne pression que nous venons de décrire peuvent être installés partout; ils présentent une grande sécurité, d*abord parce que leurs tubes pourraient résister à une pression très considérable, alors qu'en marche courante celle-ci ne dépasse guère 5 k6 kilos et, ensuite, parce qu'ils ne contiennent que très peu d'eau.

La faible capacité de l'ensemble de leurs éléments donne à ces systèmes une grande souplesse ; enfin, le soin de les faire fonctionner peut être confié au premier venu.

Ils conviennent tout particulièrement pour les maisons d'habitation privée, et, d'une manière générale, pour tous les bâtiments où Ton ne veut pas recourir à l'emploi du chauffage par la vapeur. Us permettent d'établir un chauffage rationnel en créant une véritable ceinture de chaleur, au bas et tout le long des parois froides. Les parois refroidissantes sont ainsi directement chauffées ce qui est indispensable, aussi bien pour la perfection du chauffage que pour celle de la ventilation.