DU CHAUFFAGE PAR LE AU CHAUDE A AIR LIBRE

En étudiant jusqu'à présent les différents modes de chauffage de l'air, nous avons eu à les considérer aux points de vue suivants :

1° La salubrité de l'air chauffé; 2° l'économie du combustible; 3° l'économie d'installation; 4° la rapidité et la variabilité du chauffage.

Il est un 5 e point de vue que nous avons à envisager à présent, c'est celui de la durée. Dans une foule de cas, il est non-seulement nécessaire de diminuer le nombre des foyers, pour faciliter le service et réduire les risques d'incendie, mais il est indispensable de pouvoir porter la chaleur au loin d'une manière égale et constante, de la multiplier, de l'arrêter et de la rétablir au besoin.

C'est ici qu'intervient un agent docile, économique, salubre et durable dans ses effets : l'eau chaude, douée dune capacité calorifique considérable et obéissant aux lois de la pesanteur. Supposons

un circuit rempli d'eau A, B, G, D

(fig. 221) , dans lequel on place un

foyer en A et un vase d'expansion en

B. L'eau y restera en repos absolu,

parce que les colonnes A B et D G sont

de densité égale. Mais si Ton chauffe

le foyer A, la colonne A, B deviendra

Fig 021. P' us chaude, c'est-à-dire, plus légère

et l'équilibre des deux colonnes sera

rompu : la partie D, A, sera poussée dans la direction du foyer avec

d'autant plus de force que la différence de densité sera plus grande

entre les deux colonnes verticales.

Maintenant, que l'on prolonge par la pensée les colonnes B, C et A, D, on voit que l'on pourra envoyer la chaleur à des distances considérables : si l'eau est contenue dans des corps bons conducteurs comme les tuyaux métalliques, et si ces tuyaux sont contournés ou multipliés dans leur course, ils abandonneront une partie de leur chaleur en raison directe de leur surface de transmission et de la température de l'eau comparée avec le milieu environnant. Tel est le principe simple et pratique appliqué aujourd'hui sur

une si grande échelle au chauffage des habitations. C'est un mode fort ancien, puisque les Orientaux et les Romains à leur suite, chauffaient ainsi leurs bains par circulation. Le « Draco » ou serpentin de cuivre des anciens est décrit en détail par plusieurs auteurs latins et nous n'avons fait qu'en renouveler l'emploi.

La première application que Ton mentionne en Europe de l'usage de l'eau chaude pour chauffer les habitations, semble avoir été faite en Angleterre par Evelyn, qui, frappé des inconvénients des modes de chauffage de son temps, surtout pour les plantes, aurait disposé une serre comme l'indique la fig. 222 cijointe, mentionnée dans le « Kalendarium Hortense » en 1675. Une des parois de la serre est supposée enlevée : A est le foyer supérieur; B, les tuyaux recevant l'action de la flamme et prenant l'air à l'extérieur pour l'envoyer dans la serre ; C est une bouche d'appel en contre-bas pour alimenter le foyer et renouveler l air intérieur par le conduit souterrain D. Le foyer est tenu parfaitement fermé et l'air chaud est distribué dans la serre par un collecteur qui le répand également sur tous les points de la paroi située près du foyer. On voit dans cette figure et tout d'une pièce, l'origine de presque tous les progrès réalisés depuis dans la ventilation et le chauffage combinés.

Après Evelyn, on rapporte que Martin Triewald fit à Newcastle, en 1716, une disposition pour chauffer une serre avec une chaudière placée à l'extérieur et* une circulation sous le sol.

En France, Bonnemain est le premier qui, en 1777, appliqua le principe de la circulation d'eau chaude à un appareil (fig. 31), qu'il n'employa d'abord que pour faire des incubations artificielles. Pendant longte nps, il pratiqua cette industrie en grand et alimenta de poulets le marché de Paris. Plus tard, le même moyen fut employé par lui pour le chauffage des bains et celui des serres. On voit dans

Fig. 222.

son appareil tous les principes modernes appliqués depuis sur une plus grande échelle, savoir : le bouilleur extérieur, le tuyau vertical et le réservoir d'alimentation, le tuyau de circulation à la partie supérieure avec pente et retour au foyer.

Je ne connais de Bonnemain qu'une brochure publiée en 1816 sur l'incubation artificielle. Entre autres inventions, il avait ajouté à sa chaudière une circulation de fumée intérieure qui a été imitée depuis par tous les constructeurs. Il avait en outre imaginé, pour régler la température de l'eau, un appareil fondé sur la dilatation des métaux par la chaleur. Cet appareil se composait d'un cylindre renfermant une tige de plomb placée dans la chaudière et agissant sur un levier relié par une tringle à un registre qui faisait varier l'arrivée de l'air dans le foyer. Cette idée a été imitée depuis par

le D r Arnott en Angleterre.

Bonnemain ne paraît pas avoir tiré grand parti de ses travaux, car le 21 mai U28, M. Payen fait à la Société d'Encouragement un rapport, où il énumère tous les titres de Bonnemain, âgé alors de 85 ans, à la reconnaissance de ses compatriotes, et la Société lui décerne une médaille d'argent.

Après Bonnemain, le marquis de Chabannes applique en Angleterre, en 1 816, son système pour y chauffer à la fois les bains et les appartements par le foyer du fourneau de cuisine. La figure 223, tirée de ses mémoires, montre le principe appliqué aux besoins d'une maison particulière et renferme à peu près tous les progrès modernes tant imités, brevetés et copiés depuis, y compris les poêles à repos de chaleur et percés de tubes pour multiplier les surfaces de transmission.

Fig. 223

A est le fourneau de cuisine avec tubes intérieurs : B, les tuyaux de circulation; C, le réservoir d'eau chaude; D, celui d'eau froide; E, poêles à eau chaude percés de tubes et renfermant des serpentins ; F, bain ; G, fourneau de renfort pour chauffer la circulation en cas de non allumage du fourneau de cuisine.

L'invention de Bonnemain et les applications proposées par le marquis de Chabannes furent longues à se répandre. En 1822, Bacon fît usage de l'eau chaude pour une serre à forcer, mais il n'avait alors qu'un seul tuyau d un large diamètre en communication avec la chaudière. La circulation était par conséquent très-imparfaite. Bientôt un architecte, Atkinson, ajoute un 2 e tuyau et l'appareil prit alors la forme qu'il a gardée jusqu'à nos jours. La seule différence entre le système de Bonnemain et celui d' Atkinson est que le premier n'employait que des tuyaux de très-petit diamètre, tandis que le second les prenait de m ,l2 à ra ,i5.

Les progrès réalisés chez nous consistent dans la perfection des appareils et dans quelques dispositions particulières de la circulation, sans qu'on ait rien changé au principe essentiel de l'invention. En effet, le chauffage à l'eau peut avoir lieu de plusieurs manières : 1° Par des tuyaux placés horizontalement dans les pièces, soit autour des murs, soit dans des gaines cachées dans les planchers et couvertes de grilles ou plaques métalliques. C'est la disposition qu'on emploie pour les serres; 2° Par des tuyaux placés verticalement le long des murs dans des gaines spéciales avec regard haut et bas (fig. 224), pour surveiller les joints et les fuites, puis pour admettre l'air neuf et évacuer l'air vicié. C'est la disposition décrite très en détail par Richardson en 1850 et appliquée en France par M. d'Hamelincourt; 3° En plaçant les tuyaux ou les surfaces de transmission en sous-sol. Là, ils sont mis en contact avec l'air neuf qui s'élève alors dans les pièces à chauffer comme cela a lieu pour les calorifères à air chaud ordinaires; enfin, la quatrième disposition est celle qu'indique la fig. 225 qui est établie dans certains hôpitaux de Paris. Le tube d'ascension , comme dans

Fig. 224.

l'appareil Bonnemain, monte directement à un réservoir faisant

office de vase d'expansion. De là, une prise spéciale alimente chaque

Fig. 225.

étage, et le retour a lieu par des conduites séparées, en sorte de rendre chaque service indépendant. Les surfaces de transmission sont multipliées au moyen de tubes ouverts aux deux bouts et placés dans des poêles, comme lavait indiqué le marquis de Chabannes.

Voyons maintenant les inconvénients et les avantages de ce mode de chauffage.

1° Il exige une dépense d'installation assez élevée, ce qui en empêche l'emploi dans une foule de cas ; 2° il ne produit tout son eûet qu'après un certain temps, la grande quantité d'eau à chauffer n'élevant que lentement sa température ; 3° une fois les tuyaux échauffés, le refroidissement, si on le désire, est lent à se produire ; ce qui est un grand avantage pour les serres est quelquefois un incouvénient pour l'habitation, surtout dans un climat variable comme le nôtre; d'où il suit qu'il faut toujours combiner ce chauffage avec une ventilation convenable et des arrêts partiels de circulation. Enfin, on reproche à ce système de ne pas avoir la gaieté d'un feu apparent,

d'exposer nos appartements à des fuites par les joints des tuyaux et de charger la maison d'un poids d'eau considérable.

En revanche, et pour les climats du nord surtout, les avantages sont nombreux.

l° La grande capacité calorifique de l'eau et la permanence de sa circulation, longtemps après l'extinction du feu, assure une grande régularité de température et cela dans toutes les parties de la pièce, malgré les interruptions du chauffage ; 2° la température de l'air est toujours modérée ; il est même difficile de l'élever beaucoup avec de grandes surfaces de chauffe. De là, la salubrité de ce mode de chauffage, parce qu'il ne modifie jamais l'air d'une manière fâcheuse comme les surfaces métalliques. La disposition de la fig. 226, pour le chauffage au coke, est une des meilleures. 3° On peut porter la chaleur à de très-grandes distances, même dans le sens horizontal et malgré les coudes, ce qui n'est pas possible avec l'air chaud.

4° Les pièces sont chauffées plus également dans toutes leurs parties, tandis qu'avec nos cheminées, les courants, dus à diverses causes, rendent la température trèsvariable, suivant la place qu'on occupe. 5° Ce chauffage exige peu de travail de la part des domestiques et très-peu de combustible, si la chaudière est bien disposée et la surface de chauffe bien comprise. 6° On a dans tous les appartements et sans autres frais, de l'eau pour les bains et les lavabos. 7° On évite toutes les im-

Fig. 226.

puretés et les poussières de l'atmosphère entrant constamment dans les pièces, par les bouches de chaleur, ce qui est très- important pour les objets d'art, bibliothèques, musées, etc. 8° On supprime

l'intervention des domestiques dans l'appartement pour entretenir et nettoyer les foyers. 9° On peut placer les tuyaux, soit horizontalement, soit verticalement dans des gaines ou des pilastres garantissant des fuites ou servant en même temps à assurer la ventilation. 1C # Pas de cheminées qui fument et détériorent les appartements, la combustion ayant lieu en bas et par conséquent avec un tirage meilleur. 11° Les chances d'incendie sont presque nulles pour les archives, musées, etc. 12° Enfin, on peut multiplier les surfaces de transmission à l'infini, par des serpentins ou des ailettes, de manière à augmenter à volonté la température sur un point donné.

Comme on le voit, dans certaines circonstances, le chauffage à l'eau, que nous appliquons rarement chez nous, peut avoir un trèsheureux emploi, surtout dans les habitations où presque toutes les pièces sont occupées, et où l'on a besoin pendant longtemps d'une température douce et régulière. Dans la pratique, on combine le chauffage à eau avec le chauffage à air, en utilisant la chaleur de l'appareil pour les pièces contiguës et en envoyant l'eau chaude aux pièces éloignées.

Pour éviter le trajet des tuyaux dans les appartements et faire profiter néanmoins des avantages du chauffage à l'eau chaude, on a

disposé dans les caves des réservoirs percés de

ÏSS^îÊ-v tubes à nervures nombreuses (fig. 227), comme on le fait pour le chauffage à l'eau, sauf que dans ce cas c'est l'air et non pas l'eau qui circule à l'intérieur des tubes : on multiplie ainsi ,7 -y—-- y- --■. considérablement les surfaces de transmission. Fig 227 ^ n a a * ns * disposé les tuyaux verticalement

pour en rendre le contact plus égal et plus complet, comme on l'a fait pour le chauffage de l'air. On évite les tuyaux horizontaux par ce motif que l'air, en s'élevant, frappe la partie du tuyau la plus froide puisque la moitié D située audessus de la ligne A, B (fig. 228) est, pour le même motif physique, celle qui à l'intérieur reçoit la fumée la plus chaude.

La grande propriété de l'eau de pouvoir emmagasiner, conserver et porter au loin la chaleur, a donné l'idée d'établir dans les villes, à l'instar des vastes chaudières d'où l'on enverrait à chaque

quartier de l'eau chaude aussi bien que de l'eau froide. Ce système est du reste employé à Chaudesaigues, dans le département du Cantal, où les eaux d'une source, qui jaillit de terre à 90°, sont envoyées par des canaux souterrains dans les maisons pour les usages domestiques. La seule différence, c'est que la chaleur ici est fournie par la nature; mais, si Ton envoie déjà à Paris, à frais communs, du gaz, de l'électricité, de l'eau de deux sortes, Tune pour les lavages, l'autre pour la boisson, enfin du froid, sous forme de glace, pourquoi n'enverrait- on pas aussi de la chaleur sous forme liquide ? On a déjà des puits artésiens qui fournissent de l'eau à 28° ; pourquoi n'irait-on pas chercher la chaleur plus loin ? Qui nous eût dit, il y a cent ans, qu'on pourrait creuser des puits de 7 à 800 mètres ? Pourquoi ne pas utiliser l'ébullition centrale du globe, et au lieu d'aller chercher, dans les entrailles de la terre, la chaleur sous forme solide, c'est-à-dire la houille, pourquoi ne pas la prendre sous forme liquide, plus facile à transporter, et à distribuer suivant nos besoins ? Quand on étudie les progrès réalisés depuis un siècle dans les applications de la chaleur, on voit que la science est loin d'avoir dit son dernier mot, et l'on peut espérer que nos neveux, débarrassés des préjugés religieux du passé, iront, le flambeau de la science à la main, découvrir de nouvelles sources de richesse, et s'approcheront de la solution du grand problème des philanthropes : The greatest good for the greatest number.