ÉTOFFES

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Toile de coton pour chemises ....

Toile de chanvre pour chemises .

Pettenkofer a constaté de son côté qu'une pièce de toile et une pièce de flanelle, trenapées dans l'eau pais fortement tordues, retenaient encore une quantité d'eau égale, pour la première à 74 %, pour la seconde à 91 % de leur poids.

En séchant d'abord à 100° des étoffes de toile et de flanelle, puis les exposant pendant le même temps dans des lieux humides, PettenJiofer a obtenu des résultats analogues, ainsi que l'indiquent les nombres suivants :

Locaux Température Durée Qui5«lld;^^uji^or^^

d'exposition d'exposition Toile Flanelle

Gave 10.2 12^ 74 143

Salle 3".! 12^ 77 t|7

Chambre. 19°. 0 12h 41 75

Pour comparer la rapidité avec laquelle les étoffes diverses laissent évaporer l'eau qu'elles ont absorbée, Pettenkofer exposait li deux pièces de toile et de flanelle, saturées d'eau hygrométrique, ,1 dans une môme salle à la température de 20° et pesait chacune de ces pièces après les mêmes intervalles de temps. Les nombres suivants montrent que la rapidité d'évaporation est différente pour les deux étoffes expérimentées. i

Quantité d'eau pour 100 évaporée après

Ih 15' 2t

Toile 51 96

Flanelle 45 80 j

De l'ensemble des résultats précédents on peut conclure que les étoffes en laine absorbent de plus grandes quantités d'eau que les étoffes en toile et que les premières abandonnent cette eau moins rapidement que les secondes, toutes cboses égales d'ailleurs.

C'est là une double raison pour préférer les étoffes en laine dans la confection des vêtements. En effet, lorsque le corps entre en sudation, il importe d'absorber la sueur au fur et à mesure de sa production, afin que son évaporation ne se produise pas directement aux dépens de la chaleur du corps. La capacité plus grande d'absorption des étoffes en laine constitue donc pour elles une supériorité à ce point de vue. Mais la sueur absorbée s'évapore Cependant et l'abaissement de température qui en résulte, pour l'étoffe imbibée, se communique au corps ; il est donc important que ce passage à l'état de vapeur soit le plus lent possible, afin que l'abaissement de température soit moins considérable. Les étoffes en laine sont encore celles qui satisfont le mieux à cette condition.

509. Fonctions de habitations. — Les vêtements sont insuffisants pour nous mettre, dans toutes les circonstances de la vie, convenablement à l'abri des variations thermiques extérieures qui peuvent troubler le fonctionnement normal de l'organisme. On supplée à cette insuffisance au moyen des habitations, que l'on peut donc considérer comme des sortes de vêtements constituant un nouvel intermédiaire à travers lequel s'effectuent nos échanges avec l'atmosphère. Pour rendre compte du rôle physique joué par les habitations, il faut considérer successivement le rôle des matériaux employés et les procédés que l'on peut mettre en usage pour chauffer et aérer les locaux habités.

510. Rôle physique des matériaux. — Les murs de nos habitations devant en particulier nous protéger contre les variations thermiques de l'atmosphère, on conçoit tout d'abord qu'il y ait avantage à ce que les matériaux soient mauvais conducteurs de la chaleur.

La conductibilité des matériaux n'a pas été étudiée directement,

CHALEUR

soit à cause delà difficulté des mesures à effectuer, soit parce que le choix des matériaux de construction est presque toujours subordonné à des considérations d'ordre extra-scientifique, soit encore parce que la conductibilité propre de ces corps est considérablement influencée par la quantité d'eau qu'ils renferment et qu'il importe donc avant tout de sécher les murs et de les maintenir secs.

Ajoutons que les différences de conductibilité, pour les matériaux d'usage courant, ne paraissent pas être assez considérables pour entraîner de ce fait des différences importantes quant aux échanges de chaleur avec l'atmosphère. D'ailleurs ces échanges peuvent être rendus presque indépendants des différences de conductibilité des divers matériaux par l'adoption de doubles murs et de doubles croisées, qui emprisonnent une couche d'air mauvais conducteur dont le rôle est le même que celui des couches gazeuses considérées plus haut à propos des vêtements.

La considération de l'eau que les matériaux peuvent absorber en quantité plus ou moins considérable, suivant que leur porosité est plus ou moins grande, est par contre importante. Cette porosité peut d'ailleurs être mise en évidence de la manière suivante. On construit un fragment de mur que l'on recouvre d'un enduit imperméable sauf sur deux faces opposées, contre chacune desquelles on applique un revêtement constitué par une plaque de tôle percée d'une ouverture centrale ; si à chacune de ces ouvertures on adapte des tubes et que l'on fasse arriver un courant d'air par l'un de ceux-ci, on constate, au delà du mur, l'existence d'un courant gazeux provenant de l'air qui a traversé ce mur. Des expériences analogues (Lang), accompagnées de mesures, ont permis de classer les divers matériaux expérimentés par ordre de perméabilité décroissante, de la manière suivante : tuf calcaire, briques de laitier (scories mélangées à la chaux éteinte et séchées à l'air), bois de sapin, mortier, béton, briques à la main, grès vert, plâtre coulé, bois de chêne, briques émaillées. Des expériences directes, relatives à la quantité d'eau absorbée, ont d'ailleurs été effectuées par Poincaré, Lang, Schurmann, en plongeant dans l'eau des échantillons, de même volume, de matériaux divers et déterminant l'augmentation de poids consécutive à l'immersion. D'une manière générale, les résultats ont montré que les corps les moins

' perméables à l'air sont aussi ceux qui absorbent le moins d'hui midi té.

On est donc conduit à conclure de ce qui précède que la préférence doit être donnée aux matériaux les plus compacts et les XI moins perméables.

' Nous devons dire cependant que Pettenkofer conseille, au OQtraire, l'emploi des corps poreux pour la construction des habitations; l'avantage présenté par ces matériaux résulterait de re que, grâce à leur porosité, ils peuvent être traversés par l'air, SI l'eau ne remplit pas complètement leurs pores ; de là, une sorte Je ventilation naturelle qui contribuerait, en outre, à dessécher ces matériaux. Mais remarquons que les murs de nos habitations sont iènéralement revêtus d'enduits ou de papiers qui en diminuent

)nsidérablement la porosité superficielle; en outre, d'après les calculs de Trélat basés sur des mesures expérimentales, une tiambre de 120™^, qui présenterait une surface extérieure d'acces-

on de l'air égale à 33"^ et des murs de 0".50 ne recevrait que

''^.862, d'air par heure si elle était battue par un vent qui, soufflant presque en tempête, exercerait une pression de 30kilogr. par mètre carré. Il semble dès lors difficile de regarder comme justifiée la préférence que Pettenkofer accorde aux matériaux r. poreux, et l'on doit admettre que la porosité de ces corps offre plus d'inconvénients que d'avantages appréciables .

511. Chauffage des appartements. — Les appareils de chauffage peuvent être divisés en trois catégories :

1° Les cheminées, par lesquelles on utilise le rayonnement direct du combustible ;

2° Les poêles, dans lesquels la chaleur dégagée par la combustion est rayonnée, non plus directement, mais par l'enveloppe qui constitue le poêle ;

3" Les calorifères, appareils qui sont constitués par une canalisation dans laquelle circule de l'air, de l'eau ou de la vapeur )réalablement portés à une certaine température dans un foyer éloigné des pièces à chauffer.

Rendement di'un appareil de chauffage. — L'effet utile d'un appareil de chauffage, ou ce que l'on peut appeler son rendement, est mesuré par le rapport qui existe entre la quantité q de chaleur Péellement utilisée pour le chauffage des appartements et la

quantité totale Q de chaleur dégagée dans le foyer. Bien que le numérateur de ce rapport ne puisse pas être déterminé avec l'exactitude désirable, on peut cependant, en opérant comme nousi allons le dire, obtenir une valeur assez approchée de ce rendement.!, Remarquons d'abord qu'en produisant la combustion d'un poids connu des divers combustibles dans un calorimètre, on déterminera le nombre de calories mises en liberté, ce qui permettra de calculer la chaleur dégagée par 1 kilogr. des combustibles divers. Les' résultats trouvés ainsi sont contenus dans le tableau suivant :

Quantité de chaleur dégagée par kilog.

Houille 8000 cal.

Briquettes de houille agglomérée 8000

Coke 7000 à 7500

Tannée en mottes 5000

( sec 3500

Bois

ordinaire 3000

Charbon de bois 6000

Gaz d'éclairage (par mètre cube) 6000

Huile de pétrole , 8000

Il suEBra donc de peser le combustible introduit dans un foyer pendant un temps déterminé pour pouvoir calculer le dénominateur Q du rapport qui donne le rendement.

Le numérateur q de ce même rapport ne peut être obten approximativement que par la différence entre la quantité totali Q de chaleur dégagée par la combustion, et calculée comm6( nous venons de le dire, et la quantité Q' de chaleur emportée ei disséminée dans l'atmosphère par les gaz de la combustion. Cett différence représente exactement la chaleur utilisable, mais nom la chaleur utilisée ; tout appareil de chauffage, cheminée, poêle ou calorifère, cède en effet par conductibilité, aux murs des habita-, tions avec lesquels il est en contact, une certaine quantité da chaleur dont une partie, que nous ne pouvons mesurer, travers» ces murs et se perd à l'extérieur.

Quant à la quantité Q' de chaleur emportée par le tirage du foyer, elle sera donnée par l'expression

dans laquelle p est le poids de l'air qui a passé par le foyer pen-

daot la durée de l'expérience, c la cbaleur spécifique de cet air, t sa température à l'arrivée daus le foyer, T la température des gaz dans le conduit de fumée.

Les températures T et l peuvent être déterminées au moyen de thermomètres, et la chaleur spécifique c est connue par des déterminations antérieures. Quant au poids p, il est nécessaire, pour pouvoir le calculer, de connaître le volume de l'air qui a circulé et sa densité, c'est-à-dire la pression atmosphérique et la température. Mais le volume est égal au produit de la vitesse v du courant d'air par la section s de l'orifice d'accès et par la durée t de l'expérience. Pour mesurer v et s, on adapte à la partie antérieure du foyer un ajutage cylindrique de rayon connu, dans lequel on dispose un anémomètre, instrument qui permet, d'après le nombre de tours effectués en une seconde par une roue sous l'influence du passage de l'air, de déterminer la vitesse du courant aérien.

On peut donc considérer les diverses quantités qui entrent dans l'expression

Q-pc (T-t) Q

du rendement comme connues.

Cheminées. — La théorie physique élémentaire des cheminées est facile à établir. L'air en contact avec le foyer s'échaufi"e, se dilate et, devenu ainsi plus léger, s'élève dans le conduit de fumée, tandis qu'il est remplacé, au niveau du foyer, par une quantité égale d'air de la pièce ; cet air est d'ailleurs remplacé lui-même dans la pièce par une quantité correspondante d'air extérieur, lequel pénètre, sauf dispositions spéciales dont nous parlerons plus loin, par les jointures des portes et des fenêtres.

Mais une telle théorie est incomplète. Les dimensions en hauteur et en largeur du conduit de fumée interviennent, en effet, pour assurer le tirage régulier des cbeminées et augmenter le rendement en diminuant la température à laquelle doit être porté le courant aérien ascendant. C'est ainsi, par exemple, que, pour communiquer la même vitesse à ce courant, la température, dans le conduit de fumée, devra être, si la section de ce conduit est uniforme, très notablement supérieure à celle qu'il suffit d'obtenir lorsque ce môme conduit présente une diminution convenable Imbekt. — Physique biolog. 55

CHALEUR

de diamètre à son extrémité supérieure. Mais nous n'avons pas à entrer ici dans le détail de ces considérations, qui sont du domaine de la science de l'architecte et dont nous nous bornons à signaler l'importance.

Le rendement du procédé de chauffage par les cheminées ne s'élève pas, en général, au-dessus de 6 % de la chaleur dégagée,

dans le cas du chauffage au bois, et de 12 °/oj lorsque le combustible est du charbon ou de la houille. Cela tient à ce que la seule chaleur utilisée est celle qui est rayonnée vers la pièce et que cette quantité n'est guère que le quart du calorique total rayonné par le combustible. La supériorité du rendement du charbon sur celui du bois s'explique d'ailleurs par ce fait que la chaleur totale rayonnée représente, dans le cas du bois le quart, dans le cas du charbon la moitié de la chaleur résultant de la combustion.

Le rendement des cheminées peut d'ailleurs être notablement augfienté, grâce à certaines dispositions qui permettent d'utiliser en partie, soit la chaleur communiquée aux parois de l'âtre, soit la chaleur emportée par le courant aérien ascendant qui assure la continuité de la combustion.

A cet effet, on peut, comme l'a fait Joly, se servir d'un âtre en foute, substance bonne conductrice, que l'on dispose à une certaine distance des murs ; on fait arriver, dans l'espace ainsi ménagé entre les murs et l'âtre, de l'air ;Fig. 321. — Cheminée ventiiatrice. q^j^ puisé à l'extérieur par uu couduit spécial, s'échauffe au contactr, de la fonte et vient déboucher dans la pièce par des ouvertures situées au-dessous de la tablette de la cheminée.

La figure 321 représente une disposition analogue imaginée par Belmas et perfectionnée par Douglas-Galton . La gaine de la cheminée est double; le conduit intérieur sert au passage de la fumée et des gaz de Ja combustion, tandis que dans l'espace intercylindrique, réalisé par la double gaine, circule de l'air qui, puisé à l'extérieur (à gaucbe de la figure), s'échauffe en s'élevant et s'in^ troduit dans la pièce par des ouvertures pratiquées près du plafond (à droite de la figure). Grâce à cette disposition, le rendement de la cheminée s'élève à 30 % et peut atteindre 35 %.

Ces dispositions présentent le double avantage d'augmenter le rendement et d'assurer une large ventilation, c'est-à-dire un copieux, renouvellement de l'air de la pièce chauffée.

Poêles. — Avec les poêles, le chauffage se produit et par rayonnement et par contact de l'air ambiant avec les parois du foyer. Le rendement est considérable et égal à 70% environ ; on peut d'ailleurs adapteraux poêles une disposition analogue à celle que nous venons de faire connaître pour les cheminées et augmenter encore le rendement, qui peut alors dépasser 90 %•

L'avantage qu'il y a à munir les poêles d'une semblable disposition résulte moins d'ailleurs de l'augmentation de la quantité de chaleur utilisée que de la réalisation d'une ventilation énergique et nécessaire de la pièce chauffée. Les poêles, en effet, en raison même de la disposition du foyer, n'exigent, pour leur fonctionnement, qu'un volume d'air bien inférieur à celui que les cheminées consomment pendant le même temps. Il résulte de là tout d'abord que le renouvellement de l'air, vicié par la respiration, est insuffisamment assuré par le tirage du poêle. En outre, les parois du poêle, surtout lorsqu'elles sont portées au rouge, ce qui arrive souvent dans les cas où ces parois ne sont pas revêtues intérieurement de corps réfractaires, se laissent traverser par l'oxyde de carbone provenant de la combustion. Tous les auteurs ne sont pas d'accord, il est vrai, sur l'importance de cette cause de viciation de l'air ; on peut affirmer toutefois que cette cause existe et qu'elle constitue une nouvelle raison pour regarder comme utile un renouvellement abondant de l'air de la pièce chauffée. Il convient d'ajouter à ce sujet que les clefs, destinées à diminuer le tirage et l'énergie de la combustion, sont souvent situées, non pas en avant du foyer, où elles devraient toujours être disposées, mais au

CHALEUR

delà ; une pareille disposition est extrêmement défectueuse, car elle gêne le départ des produits de la combustion et tend par Buite à favoriser le passage de ces produits à l'extérieur du foyer.

Il importe de faire remarquer aussi que, môme dans le cas où le poêle est muni d'une disposition ventilatrice qui puise l'air à l'extérieur, l'appareil de chauffage n'exigeant qu'une quantité d'air relativement minime, le renouvellement de l'atmosphère delà pièce exige, pour être assuré, l'existence d'un oriQce et d'un conduit spécial de sortie de l'air vicié ; l'air extérieur ne peut, en effet, arriver dans la pièce qu'en quantité égale à celle qui en sort pendant le même temps.

Ajoutons encofe que le chauffage par les poêles présente quelques inconvénients qui lui sont spéciaux. C'est ainsi que, par suite de la température élevée de la pièce, l'air est relativement trop sec; mais on remédie facilementà cet inconvénient eu plaçant à demeure sur le poêle un récipient plein d'eau. D'un autre côté, à cause de l'intensité du rayonnement, la quantité de chaleur que l'on reçoit est considérable, ce qui constitue un danger lorsqu'on sort de la pièce chauffée après y avoir séjourné un certain temps. Enfin on observe en général, dans les pièces chauffées au moyen des poêles, une répartition très inégale de la température suivant la hauteur au-dessus du plancher ; il n'est pas rare, en effet, que des thermomètres placés l'un àfleur du plancher, l'autre à r .50 au-dessus indiquent des températures qui diffèrent entre elles de plus de 3»: Calorifères. — Dans le chauffage au moyen des calorifères, lai chaleur est distribuée à un certain nombre de pièces d'un même édifice grâce à une circulation d'air chaud, d'eau chaude ou de. vapeur d'eau portée à une certaine température. La chaleur dega. eée par la combustion dans un foyer est, dans ce cas, employée £; chauffer l'air, l'eau ou la vapeur, et emportée par l'un ou 1 autre dt( ces corps proportionnellement à sa chaleur spécifique et a son poids- Calorifèresàairchaud. - L'air, puisé à l'extérieur, arrive dans une chambre de chauffe distincte du foyer, puis est condm dans chacune des chambres à chauffer. Il est d ai leurs evidem que, malgré l'existence d'un ou de plusieurs orifices d arrive, dans chaque pièce, l'air chaud ne pourra pénétrer .«^ q";;;;^^^.' égale à celle qui, pendant le même temps, pourra ^ échappe a , dehors. Il est dès lors nécessaire que chaque pièce soit muni

d'orifices et de conduits de sortie permettant un renouvellement

^utïisant de l'air. , .

Les orifices d'arrivée de l'air chaud doivent être multiples et situés au voisinage du plancher, tandis que les orifices d évacuation doivent être pratiqués au niveau du plafond. On obtient évidemment ainsi une meilleure utilisation de la chaleur apportée par l'air chaud ; en outre, l'ascension de cet air vers e plafoQd contribue à entraîner vers les régions supérieures de la pièce puisa l'extérieur, parles conduits d'évacuation, les produits de la respiration et à maintenir ainsi un degré plus grand de pureté dans l'atmosphère de la pièce chauffée.

Le chauffage par l'air chaud présente toutefois l'inconvénient de fournir de l'air trop sec relativement à sa température. La quantité absolue de vapeur d'eau y est sans doute la môme qu a l'extérieur, mais la température étant bien supérieure a la température extérieure, l'état hygrométrique (§489) est très inférieur à celui de l'atmosphère. On rémédie partiellement à cet inconvénient en disposant, sur le trajet suivi par l'air chaud, des vases contenant de l'eau ou des mèches humides, des pulvérisateurs, etc. Mais il ne semble pas que les divers procédés imaginés pmssent maintenir l'air du calorifère à un état hygrométrique égal environ à 3/4, état qui paraît être le mieux en rapport avec le fonctionnement normal de l'organisme.

Calorifères à eau chaude. — La canalisation, qui doit être remplie d'eau, se compose d'un réservoir, placé dans un foyer, du sommet duquel part un tube vertical qui s'élève jusqu'à la pièce la plus haute à chauffer et se continue par un tube de retour venant déboucher vers le fond du réservoir. L'eau, chauffée et par conséquent plus légère, s'élève par le tube vertical, est distribuée dans les diverses pièces de l'édifice qu'elle chauffe par le rayonnement des parois des conduits dans lesquels elle circule, puis redescend dans le réservoir par les tubes de retour, en vertu de l'augmentation de densité qui accompagne son refroidissement. On a ainsi une circulation continue et un transport ininterrompu de chaleur.

Pour éviter d'ailleurs la rupture de la canalisation par la dilatation de l'eau, on dispose, au point le plus élevé de la conduite, un vase d'expansion. Suivant que le vase s'ouvre librement dans

870 CHALEUR

l'atmosphère ou qu'il est fermé par une soupape plus ou moins chargée, l'eau alleinl une température plue ou moins élevée.

Ce mode de chauffage présente, entre autres, cet avantage, dtl à la grande capacité calorifique de l'eau, de fournir encore'' de la chaleur pendant plusieurs heures après que le foyer a été éteint.

Calorifères à vapeur. — Dans ce système de chauffage, l'eau contenue dans un réservoir est réduite en vapeur par la comhustion du foyer. Cette vapeur s'élève par un tube jusqu'au sommet de l'édifice, d'où elle est distribuée dans les diverses pièces à cbauffer; elle se refroidit alors, se condense en cédant sa chaleur de vaporisation aux parois des conduits qui la rayonnent, puis retourne à l'état liquide dans le réservoir, où elle est de nouveau réduite à l'état de vapeur.

La canalisation doit être munie d'ouvertures pour permettre la sortie de l'air au début delà formation de la vapeur, car la circulation de celle-ci serait considérablement ralentie parla présence d'un gaz dans les tuyaux de conduite ; ces ouvertures doivent d'ailleurs être fermées au moment où la vapeur commence à s'en échapper. Il est uécessaire, en outre, pour éviter l'écrasement des parties de faible résistance par la pression atmosphérique extérieure, de munir la canalisation de soupapes s'ouvrant de l'extérieur à l'intérieur, afin de permettre la rentrée de l'air lorsque, après l'extinction du foyer, la vapeur repasse à l'état liquide. ^ 512. Procédés de ventilation. — L'étude des procédés que l'on peut employer pour ventiler les habitations ressortit beaucoup plus à l'Hygiène qu'à la Physique biologique; aussi nous borneronsnous à indiquer sommairement les principes physiques généraux sur lesquels ces procédés reposent.

Une ventilation naturelle se produit par les joints des portes et fenêtres et peut-être aussi grâce à la porosité des matériaux de construction (§ 510). Mais le renouvellement de l'air obtenu ainsi peut être insuffisant ; aussi faut-il souvent avoir recours à des procédés spéciaux qui constituent la ventilation artificielle.

La ventilation artificielle peut être réalisée par aspiration ou par insufflation. Dans le premier cas, le renouvellement de l'air est obtenu grâce à des cheminées d'appel dans lesquelles on détermine une élévation de température, uniquement destinée â provoquer l'ascension de l'air de la cheminée et obtenue, soit par la

CHALEUR ANIMALE. 871^ combustion du foyer employé au chauffage, soit par combustion d'un bec de gaz, etc . On démontre que la vitesse de 1 air dans la cheminée d'appel est donnée par la formule :

V = K yj [t — t'] H, dans laquelle K est une constante qui dépend des proportions du conduit d'appel et de sa disposition, H la hauteur delà cheminée, t la température moyenne dans cette cheminée et t' la température GXtériGurG «

La ventilation par insufflation est, au contraire, obtenue par l'emploi de machines soufflantes mises en activité par des machines motrices.

Quel que soit le mode de ventilation employé, il est d ailleurs évident, comme nous l'avons dit déjà, que, en un temps donné, il ne peut entrer dans une pièce qu'une quantité d'air nouveau égale à celle qui peut en sortir pendant le même temps. De là résulte la nécessité de conduits d'évacuation de l'air à renouveler.