APPLICATION DES LOIS DE LA CHALEUR. — CHAUFFAGE ET VENTILATION

114. Différentes sortes de chauffage. — Le chauffage à pour objet d'utiliser, dans l'économie domestique et dans l'industrie, les sources de chaleur que nous offre la nature.

Celles qui sont principalement en usage jusqu'à nos jours se trouvent dans la combustion du bois, du charbon, de la houille, du coke, de la tourbe et de l'anthracite, Depuis quelques années on utilise aussi le gaz d'éclairage, les huiles de pétrole et mème l'électricité.

D'après les appareils qui servent à la combustion, on peut distinguer cinq systèmes de chauffage : 1° chauffage à foyer extérieur (cheminées); 2° chauffage à foyer intérieur (poéles); 5° chauffage par l'air chaud (calorifères à air); 4° chauffage par la vapeur (calorifères à vapeur) ; 5" chauffage par la circulation d'eau chaude (calorifères à eau).

715. Cheminées. — Descriplion. — On sait que les cheminées sont des foyers ouverts, adossés à un mur et surmontés d'un tuyau par lequel se dégagent les produits de la combustion.

Historique. — Leur invention paraît dater du premier siècle de l'ére chvétienne. Dans les temps plus recnlés, le foyer était placé au mien de \s mèce à chauffer, et la fumée s'échappait par une ouverture praquée sur e corne

des habitations. Les premières cheminées, quoique placées contre les 1rS

Delorme, Gauger, Franklin, Montgolfier et Rumford.

Avantages el inconséniends.— Quelques perfectionmemsents qu'en ait apportés à la construction des cheminées, elles sont encore le mode de chauffage le plus imparfait, nes S ATRORE mique; car elles n agit" avec le bois, que 6 pour 100 de chaleur totale dégagée par le combustible, et 45 pour le coke et la houille : a provient de ce r le courant nécessaire à la combustion entraîne toujours à l'extérieur portion considérable de la chaleur produite. C'est ce qui a dire à Franklin que, si l'on voulait, pour une quantité bustible donnée, obtenir le moins de chaleur possible, il adopter les cheminées. Néanmoins elles sont le mode de le plus agréable et le plus sain, à cause de la présence du renouvellement continu qu'elles entretiennent par leur dans l'air des appartements.

716. Tirage sen cheminées. — On entend par tirage cheminée un courant de haut qui s'établit dans le tuyau

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courant est rapide et continu, on dit que la cheminée tire bièn.

Le tirage est dû à lx différence des températures à l'intérieur et à l'extérieur du tuyau. Les gaz qui le remplissent étant moins denses que l'air de lappartement, l'équilibre est impossible, En effet, le poids de la gazeuse CD (Gg. 655) du étant moindre que celui de colonne d'air extérieure AB, méme hauteur, il en résulte, l'extérieur vers l'intérieur de cheminée, un excès de pression qui expulse les produits de la combustion : ce mouvement est d'autant plus rapide que la différence de poids entrées deux masses gazeuses est plus grande, + fie rs On ue très bien l'existence des conranks we ook valire

dans les gaz les différences de température, au moyen de l'expérience suivante : On ouvre une porte mettant en communication une pièce chauffée avec une autre pièce qui ne l'est pas, puis on tient, vers le haut de la porte, une bougie allumée ; on voit alors la flamme se diriger de la pièce chaude vers la pièce froide. Au contraire, si l'on pose la bougie sur le sol, la flamme se dirige de la pièce froide vers la pièce chaude. Ces deux effets sont dus à un courant d'air chaud qui s'échappe par le haut de la porte, tandis que l'air froid et plus dense qui vient le remplacer arrive par le bas.

Conditions d'un bon tirage. — Les conditions d'un bon tirage pour une cheminée sont les suivantes :

1° La section du tuyau ne doit avoir que la superficie strictement nécessaire pour l'écoulement des produits de la combustion ; autrement, si cette section est trop grande, il peut s'établir à la fois des courants ascendants et des courants descendants, et la cheminée fume.

Il est bon de placer au sommet du tuyau une buse (ou ajutage) conique plus étroite que lui, afin que la fumée sorte avec une vitesse suffisante pour résister à l'action du vent,

2 Le tuyau de la cheminée doit être suffisamment élevé; car l'exeès de la pression extérieure sera d'autant plus grand que la colonne d'air échaulfé sera plus haute,

3° L'air extérieur doit pouvoir pénétrer dans l'appartement assez rapidement pour répondre à l'appel du foyer. Dans un appartement hermétiquement clos, la combustion ne pourrait se prolonger, ou bien il s'élablirait des courants d'air descendants qui rabattraient la fumée. Il faut donc que l'air entre en quantité suffisante par les joints des portes et des croisées.

4° On doit éviter de faire communiquer entre eux deux tuyaux de cheminée; car si l'un tire plus que l'autre, il peut se produire un courant d'air descendant qui ramène Ja fumée.

717. Poëles. — Les poéles sont des appareils de chauffage à foyer isolé, placés au milieu même de la masse d'air qu'on veut chaufer, en sorte que la chaleur rayonne dans toutes les directions autour du foyer. A la partie inférieure est la prise d'air nécessaire à la combustion, dont les produits se dégagent à la partie supérieure par des tuyaux de tôle plus ou moins longs.

Avantages et inconvénients. — Les produits gazeux n'arrivant ainsi au dehors que très refroidis, on parvient à utiliser la presque totalité de la chaleur développée : aussi ce mode de chaullage estil plus économique; mais il est loin d'être aussi salibre ane \es cheminées, car il ne donné qu'une ventilation irès fahie + ede

est même nullé quand la prise d'air se fait à l'extérieur, comme cela a lieu dans les poëles suédois. Les poëles ont, en outre, l'inconvénient de répandre une odeur désagréable et des émanations délétères, surtout lorsqu'ils sont de fonte ou de tôle. Cela pent être attribué à la décomposition des matières organiques de l'air par leur contact avec les parois chaudes des tuyaux, et aussi aux gaz du foyer, pour lesquels la fonte devient perméable à une température élevée.

Poëles à combustion lente, genre Choubersky, ele, — Tous ces inconvénients ont été singulièrement aggravés dans les poëles à combustion lente, dont l'usage s'est répandu depuis quelques années. Tout ce que nous pouvons dire de plus favorable sur ee mode de chauffage, c'est que le meilleur des types ne vant rien; — au point de vue hygiénique, s'entend, — ear au point de vue de l'économie du combustible ils présentent un avantage sérieux sur tous les modes de chauffage à combustion vive. On à caraetérisé, non sans raison, cette invention moderne, en disant qu'elle réalise l'intoxication à domicile lente et à bon marché.

718. Chauffage à la vapeur. — La propriété qu'ont les vapeurs, de restituer leur chaleur de vaporisation lorsqu'elles se condensent, a été utilisée pour le chauffage des bains, des ateliers, des édifices publics, des serres, des étuves. Pour cela, on produit ln vapeur dans des chaudières analogues à celles des machines à vapeur; puis on la fait circuler dans des tuyaux plrcés dans le lieu qu'il s'agit de chauffer. La vapeur se condense dans ces tuyaux et leur cède toute sa chaleur de vaporisalion au moment de la condensation. Cette chaleur se transmet ensuite à l'air extérieur ou au liquide dans lequel sont placés les tuyaux de conduite.

719. Chauffage par l'air chaud. — Calorifères à air. — Le chauffage par l'air chaud consiste à chaulTer de l'air dans la partie inférieure d'un édifice, et à le laisser ensuite s'élever jusqu'aux étages supérieurs, en vérlu de sa moindre densité, pardes tuyaux de conduite placés dans les murs.

Descriplion du calorifére. — L'appareil est disposé corume le montre la figure 656. Un fourneau F, établi dans les caves, contient, à la suite les uns des autres, un systéme de tubes recourbés AB, dont un seul est visible dans le dessin, C'est par l'orifice inférieur A, appelé la prise d'air, que Vair extérieur pénètre dans les tubes; là il s'échautfe, et, s'élevant dans lé sens des fléclies, pénètre dans les appartements M par l'orifice supérieur B, qu'on nomme bouche de chaleur. Dans les différents étages, chaque pièce a ainsi uné où plusieurs bouches de chaleur, qu'il faut plucer le plus bas possible, l'uie chaud tendant loujours à monter.

Le conduit O est un tuyau de cheminée oelinaice 4er \enuel Se Géeagent dir fourneau les produits de la combustion.

Avantages et inconvénients. — Les calorifères à air sont beaucoup plus économiques que les cheminées; mais, comme ils ne peuvent ventiler aussi bien les appartements, on doit avoir soin

de placer en haut de ceux-ci des bouches de départ pour donner dégagement à l'air vicié.

720. Chauffage par circulation d'eau chaude. — Culorifères à eau. — Le chauffage par circulation d'eau chaude consiste en un mouvement circulatoire continu d'eau qui, après s'être échauffée dans une chaudière, s'élève dans une série de tubes, puis, après s'être refroidie, revient à la chaudière par une série semblable.

Description du calorifère, — Le premier appareil propre à ce genre de chauffage fut inventé par Bonnemain, en France, vers la lin du siècle dérnier. La figure 657 représente un dispositif déjà ancien, dû à M. Léon Duvoir ; c'est un schéma trés clair de calorifére à eau chaude pouvant servir pour un édifice de plusieurs étages,

L'appureil de chauffage, installé dans les caves, consisle en une chaudière 00, en forme de cloche et à foyer intérieur PF. A la partie supérieure de la chaudière est fixé un long tube M, qui se rend à un réservoir Q, placé dans les combles de l'édifice qu'on veut chauffer. Ce réservoir porte, à sa partie supérieure, une tubulure n fermée par une soupape s qu'on charge ylus ou moins, de manière à limiter la tension de la vapeur dans Vinkémenx de l'appareil.

La chaudière et le tube M étant remplis d'eau, ainsi qu'une pare rs :

voir Q, à mesure que l'eau s'échauffe dans la chaudière, il se produit, dans le tube M un courant ascendant d'eau chaude jusqu'au réservoir Q, tamis qu'en même temps s'élablissent des courants descendants d'eau moins chaude et plus dense, parlant de la partie inférieure dé ce réservoir, el se rendant res pectivement par autant de tubes dans des récipieots b, 4, remplis d'enu. Puis de ceux-ci partent de nouveaux tubes dans lesquels le courant descendant se continue jusqu'à d'autres récipients d, e, et j, «; enfin, de ces derniers, le courant se continué, par des tubes de retour, jusqu'à la partie inférieure de ls chaudière,

Pendant ce double parcours, l’eau chaude cédunt sa chaleur sensible aux

Fig. 657.

tubes et aux récipients, ceux-ci s'échauffent et deviennent de véritables poëles à enu. On en calcule facilement le nombre el les dimensions, pour chautfèr un espace déterminé, en s'appuyant sur celte donnée à la fois théorique et empirique, que re litre d'eau suffit pour communiquer une bonne température à 5200 litres d'air.MDeux de ces poèles suffisent, pendant les froids, pourentretenir 600 à 700 mètres cubes d'air à 159,

Les récipients à, b, c, d, 6, f sont traversés dans leur axé par dés tubes de fonte remplis d'air pris à l'extérieur par des tubes P, placés ai-dessous din plancher. Cet nir s'ééhaufle dans les tubes el se Négage ensuite à In partie supérieure des récipients, de manière à venlier el à ehmailer en vote Wenige

l'appartoment,

Avantages et inconvénients des calorifères à eau. — Le principal avantage de ce mode de chauffage est de donner une température sensiblement constante, la masse d'eau contenue dans les récipients et dans les Lubes ne se refroidissant que lentement; aussi l'usage en estil très répandu pour les serres, les étuves, l'incubation artificielle et, en général, dans tous les eas où l'on a besoin d'une température uniforme.

Au point de vue pratique, le calorifére à eau présente l'inconvénient d'exiger un temps assez long pour être mis en train. La circulation ne peut s'établir qu'autant que la température de l'eau est déjà portée à un degré assez élevé, On ne peut donc pas l'employer pour les locaux qu'on a besoin de chauffer en peu de temps et pour peu de temps, comme les amphithéâtres des Facultés ou les salles de spectacle et de concert, L'emploi du calorifère à eau dans ces circonstances serait beaucoup plus dispendieux que celui des calorifères à air.

Appareils à basse pression et appareils à haute pression. — Dans le calorifère de Bonnemain, que nous venons de décrire, la Llempérature de l'eau ne dépasse jarnais el atteint à peine celle de l'eau bouillante, Il est le type des appareils dits à basse pression,

On a construit d'autres caloriféres à eau, d'après le système de M, Perkins, où le liquide est porté à des températures de beaucoup supérieures à celles de l'eau bouillante (jusqu'à 300"). Ce sont les appareils à haute pression. Mais ce système de chauffage, qui est très avantageux au point de vue du rendement calorifique, présente de graves inconvénients. D'abord, il peut causer des incéndies, en provoquant la combustion des pièces en bois voisines des tuyaux. De plus, il peut se produire des fuites par les joints ou les fissures des Luyaux, à cause de la haute lension de ln vapeur d'eau à ces températures élevées, et alors la vapeur qui s'échappe peut occasionner des explosions où des ruptures dangereuses !.