UTILISATION DE LA FUMÉE DE NOS CHEMINÉES

En faisant l'histoire du chauffage, nous avons vu que les Romains utilisaient la fumée de leurs foyers en la faisant monter dans les murs (fig. 82). Nous avons vu aussi que dans le nord de l'Europe (fig. 107), et particulièrement dans les poêles russes et suédois (fig. 141 et 142), la fumée faisait de nombreux contours avant de se perdre dans la cheminée. Dans l'industrie, on emploie la fumée depuis longtemps pour chauffer l'eau destinée aux chaudières (fig. 33). Enfin on utilise la chaleur de la cheminée dans de doubles gaines pour la ventilation de lieux habités (fig. 181 à 183), puis pour le chauffage des bains (fig. 34 à 38).

En France, on a commencé par appliquer ce procédé aux calorifères de cave à air chaud dont on a contourné les tuyaux de cent manières. Dans ces derniers temps, on a proposé plusieurs dispositions pour utiliser la fumée dans nos cheminées d'appartement. La principale est celle de la fig. 157, que Ton trouve déjà dans la première édition de Péclet, publiée en 1828. L'air arrivant de l'extérieur se chauffe dans une gaine au contact du tuyau de fumée et va sortir vers le p'afond par un orifice garni de lamelles inclinées destinées à diriger l'air chaud vers le plafond. Cet air chauffé a aussi été dirigé dans un conduit placé entre les solives et ayant une issue le plus loin possible du foyer pour assurer un renouvellement plus complet de l'air de la pièce attiré vers le foyer. Ce double tuyau qui est presque toujours inapplicable dans nos habitations modernes superposées, à cause du surcroît d'espace qu'il exige, de la difficulté des réparations, etc., a été adopté pour les casernes anglaises , comme nous avons pu le voir à l'Exposition universelle parmi les installations modèles envoyées par le Gouvernement anglais (fig. 158 et 159). Il utilise 30 à 35 % de combustible ; le foyer est formé par une grille

Fig. 157.

garnie de briques réfractaires formant avant-corps complètement isolé du mur et l'introduction de l'air extérieur dans la pièce peut tre réglée dans le haut par un registre mobile. Cette cheminée , improprement appelée ventilatrice (elles le sont toutes, et malheureusement trop), a été proposée en Angleterre par le capitaine Douglas Galton et beaucoup vantée dans les divers traités sur le chauffage; elle est inapplicable dans nos appartements. En effet, il faut toujours, soit à cause des tassements, soit pour motifs de réparations et de nettoyage, il faut, dis-je, avoir toujours un accès facile à ces doubles enveloppes; et si elles sont encastrées dans les murs, même quand ils ne sont pas ornés de glaces, que de place à prendre pour les 25 à 30 cheminées de chacune de nos maisons ! D'un au* tre côté, quel aspect auraient dans nos appartements ces doubles tuyaux s'ils étaient cachés par des ouvertures mobiles dilatables par la chaleur I Le principe est bon pour une caserne, mais pourquoi ne pas mettre tout simplement ces doubles tuyaux en vue à l'intérieur? Le principe de la cheminée Douglas Galton avait été indiqué en France dès 1832 par

le capitaine Belmas, dans son travail inséré dans « le Mémorial de l'Officier du génie. » En voici les dessins originaux (fig. 160 et 161).

Dieu sait combien la même idée a été copiée, modifiée et brevetée depuis!

Après l'appareil du capitaine Belmas, qui n'est que le perfectionnement des cheminées Gauger, il faut mentionner l'appareil Descroizilles. Son foyer est dans une boîte carrée en fonte formant grille. La fumée circule dans une série de tubes contournés par derrière suivant la place dont on dispose, avant d'entrer dans la cheminée. L'inconvénient de cet appareil est qu'il exige un grand tirage, sans quoi les gaz du foyer peuvent s'introduire dans la chambre de chaleur par les joints nombreux des tuyaux. De plus, son ramonage

et sa remise en place exigent un ouvrier soigneux, ce qui est rare. Aussi est-il peu répandu, malgré ses réelles qualités.

M. Péclet donne le dessin d'un appareil qui est plus simple et qui consiste (fîg. 162) dans une caisse en fonte carrée ou ovale formant

Fig. 160. Fig. 161.

Fig. 162.

foyer, derrière laquelle se trouvent plusieurs tuyaux de tôle disposés en quinconce et qui établissent une communication entre une caisse à air froid A avec la caisse supérieure à air chaud B. La fumée sortant du foyer enveloppe les tuyaux d'air et s'échappe par une ouverture C placée en bas. L'orifice supérieur, muni d'une clef D, sert à établir le tirage quand on allume le feu. L'air chaud, après avoir circulé dans les tubes, sort par la partie supérieure en E. Pour le ramonage, l'appareil entier se tire hors de la niche de la cheminée.

En somme, lorsqu'on examine aveè attention la plupart de nos cheminées actuelles, la première pensée qui vient à l'esprit, c'est que, comme appareils de chauffage, elles sont absurdes. Ce ne sont en fait que d'excellents appareils de ventilation, à ce point qu'elles causent souvent des courants d'air dangereux, et que c'est à elles que s'applique le fameux proverbe : « Si le vent souffle sur toi au travers d'une fente, fais ton testament et mets ordre à ta conscience. »

La seconde pensée est celle-ci : Pourquoi ne prend-on pas la cha-

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leur là où il y en a le plus, c'est-à-dire en haut du foyer? Pourquoi fait-on entrer la fumée dans le tuyau de la cheminée à m ,70 du sol A au lieu de l'y introduire seule-

ment à 1 mètre? Pourquoi ne pas utiliser d'abord tout le calorique rayonnant, puis au moyen d'une clef en C (flg. 163), lorsque le feu est allumé et l'appel établi , pourquoi comme dans les poêles russes et suédois, ne pas renverser la fumée dans l'un

des inutiles jambages latéraux u -• ur j a j a j re p asser sous pâtre,

B ' remonter dans l'autre jambage

et circuler dans un tambour sous la tablette avant d'entrer dans la cheminée en A ? Pourquoi ne pas mettre toute cette fumée au contact de l'air extérieur venant déboucher en B dans l'appartement. Gela coûterait plus cher que nos cheminées actuelles, mais est-ce que le combustible qu'on y brûle ne coûte rien? Est-ce qu'on en tire tout l'effet utile qu'il peut produire?

EXPÉRIENCES SUR LES DIVERS FOYERS D'àPPàRTEMENT.

Il n'est pas sans intérêt de faire des expériences comparatives sur les meilleures cheminées en usage, puisque ces modestes appareils servent, en Europe seulement, à plus de cinquante millions d'hommes, et qu'un progrès quelconque dans leur construction se traduit par plusieurs millions d'économie de combustible.

Sans doute, on peut faire ces expériences d'une manière très-précise et très-scientifique, en essayant dans la même pièce, et tour à tour, les divers foyers qu'on veut étudier; mais l'état de l'atmosphère, c'est-à-dire, le tirage, la déperdition par les murs et plusieurs autres causes peuvent faire varier beaucoup les résultats. Pour moi, il est préférable de faire des expériences simultanées. Rappelons pour cela quelques principes.

Lorsqu'un combustible est allumé dans un foyer quelconque, la chaleur produite par la combustion se divise en deux parts :

Tune, qui est utilisée directement 1° par le rayonnement du combustible et de la flamme; 2° par la réflexion des rayons reçus par la surface des foyers ; 3° enfin, par les bouches ou la chambre de chaleur, si l'appareil en est muni. C'est à cette dernière nature de chaleur qu'on donne le nom de chaleur obscure ou de transmission.

La deuxième partie de l'effet produit par la combustion passe dans le tuyau de fumée et sert à deux fins : 1° à débarrasser la pièce des gaz brûlés ; 2° à ventiler cette pièce. Ce n'est donc pas de la chaleur perdue, comme on l'appelle communément. Mais, malheureusement, dans nos foyers ordinaires, cette part s'élève quelquefois à 90 et même à 95 % de l'effet produit Est-il nécessaire qu'il en soit ainsi? Voilà toute la question.

Or, pour qu'il y ait un bon tirage, c'est-à-dire, pour qu'il y ait expulsion au dehors des gaz brûlés, il suffit qu'il y ait de 25 à 30 °/ de différence entre la colonne de fumée et la colonne atmosphérique extérieure plus lourde, qui cause l'ascension de la fumée. Si Ton suppose 10 °/ utilisés par le rayonnement direct et indirect du foyer, il restera encore 65 °/ environ qui ne serviront qu'à la ventilation de la pièce. C'est à cette part, la plus grosse, qu'il faut s'attaquer; elle est évidemment trop forte, puisqu'une cheminée ordinaire détermine un déplacement de 8C0 à 1000 mètres cubes d'air par heure et que dans la majorité des cas, 25 à 30 mètres cubes d'air par heure et par personne sont suffisants. Nos cheminées enlèvent donc en trop 15 à 20 fois l'air nécessaire à la ventilation et qui est remplacé par un volume équivalent d'air froid.

Comment remédier à ce grave et dispendieux inconvénient? Par un foyer convenablement disposé pour le rayonnement, d'abord, puis par l'utilisation de la chaleur obscure ou de transmission.

On voit, par ce qui précède, que si nous déterminons d'une manière exacte la température et la vitesse de l'air passant dans le tuyau de fumée, nous aurons ce qu'on appelle la chaleur perdue et la différence sera la chaleur utilisée directement par les bouches et par le rayonnement, dans un temps plus ou moins long, suivant les foyers et suivant l'activité du tirage.

Ces principes une fois bien compris, arrivons aux expériences à faire pour déterminer quels sont les meilleurs foyers. J'en ai fait installer cinq des plus employés à Paris, dans le même local, avec

prise d'air, entourage en brique, chambre de chaleur et bouche (0 m ,l2) égale, avec issue à la même hauteur du sol. Les expériences ont eu lieu tour à tour sur le bois, la houille et le coke : chaque combustible a été pesé et consumé en quantité égale par chaque foyer qui a été surmonté d'un tuyau en tôle de même diamètre (0 m ,25) et de même hauteur (20 met.). Les mêmes instruments ont servi pour toutes les expériences, qui ont consisté à mesurer : 1° la vitesse et la température de la fumée à 1 met. au-dessus du foyer ; 2° la température de l'air chaud à chaque bouche «de chaleur; 3° le rayonnement produit par chaque appareil.

J'ai fait toutes ces expériences avec les cinq foyers les plus en vogue à Paris et que je ne veux pas nommer pour ne blesser personne; il en est résulté ces trois conséquences : 1° que dans mon appareil (fig. 150 à 152), la fumée sort avec une température moins élevée et avec moins grande vitesse, par conséquent : moins de chaleur perdue dans la cheminée.

2° La vitesse.de l'air chaud aux bouches est presque double que dans les autres foyers ; par conséquent, il y a presque le double de la chaleur utilisée.

3° La température aux bouches est presque égale à celle des autres foyers, mais à une vitesse presque double, ce qui s'explique par la multiplication des surfaces de transmission et par la disposition qui favorise le libre passage de l'air. Résultat final : Presque le double d'air chauffé à une température moyenne plutôt qu'à une température élevée.

Il reste à faire une expérience fort simple pour s'assurer de l'effet ou de l'utilité du tambour surmontant le foyer. Elle consiste à placer l'appareil entre deux pièces dont l'une serait chauffée par le foyer seul et l'autre par le tambour isolé par une feuille de tôle. Il va sans dire que la prise d'air serait divisée en deux parts et aurait un diamètre suffisant.