Il n'y a guère que dans les hôpitaux qu'il soit nécessaire de maintenir une température constante jour et nuit. On y parvient par une combustion continue dans les foyers, ou par des réservoirs d'eau qui accumulent de la chaleur développée le jour pour la dégager lentement la nuit. Mais, à moins que les murailles n'aient qu'une bien faible épaisseur, la chaleur qu'elles renferment est presque toujours suffisante pour rendre peu sensible la diminution de température pendant la nuit.

En général, quand les murailles ont une certaine épaisseur, les chauffages de nuit sont inutiles, et presque toujours un chauffage actif d'un petit nombre d'heures le matin peut réparer en grande partie la perte de régime qui a lieu pendant la nuit.

Quand les murailles n'ont qu'une faible épaisseur, comme dans certaines usines, elles se refroidissent beaucoup pendant la nuit; mais on parvient encore facilement à les échauffer en allumant les foyers un certain nombre d'heures avant l'arrivée des ouvriers.

Lorsque les pièces ne sont employées que certains jours et à certaines heures, pour économiser le combustible, on ne maintient pas les murailles dans un état constant de température, on ne rétablit même pas l'équilibre au moment de les utiliser; on se contente, par un chauffage très-vif de quelques heures, d'échauffer partiellement les murailles, et de compenser leur faible température par un plus grand échauffement de l'air pendant l'occupation des pièces (404).

Les différentes parties des appareils de chauffage se construisent pour les jours les plus froids de l'hiver, et de manière que le matin, en un petit nombre d'heures, ils puissent amener l'air et les murs de la salle à la température qu'ils doivent avoir pendant le jour. Il est économique de disposer les appareils de manière que, pendant ce chauffage préliminaire, on puisse interrompre la ventilation; ainsi le calorifère étant à air chaud, il convient de pouvoir faire aller successivement l'air de la salle au calorifère et du calorifère à la salle.

409. Chauffage de l'air par la vapeur. D'après des expériences de Tregold, les quantités de vapeur condensées en une heure par mètre carré de surface d'un tuyau exposé à l'air libre à 15° sont, pour les tuyaux (395):

D'après Clément, la température de l'air étant 25°, un mètre carré de surface condense en une heure les poids de vapeur consignés dans le tableau suivant. La dernière colonne donne, d'après la loi du no 371, les poids de vapeur qui seraient condensés si la température de l'air était de 15°.

Dans les grands chauffages à vapeur, on peut compter sur 1*,80 de vapeur condensée en une heure par mètre carré de surface pour la fonte, et sur 1,75 pour le cuivre (3° no 404).

D'après M. Grouvelle, un mètre carré de surface de fonte, chauffé intérieurement par la vapeur, et par conséquent les 990 unités de chaleur transmise par 1,80 de vapeur condensée, suffisent pour chauffer et entretenir à 15° une salle de proportions de murs et de fenêtres ordinaires, telle que bibliothèque, bureau, etc., de 66 à 70 mètres cubes de capacité, ou un atelier de 90 à 100 mètres cubes. Si l'atelier a besoin d'une haute température, on prend un mètre de surface de chauffe par 70 mètres de capacité. Pour la Bourse de Paris, on a compté sur 67 mètres, qui chauffent convenablement.

Le diamètre des tuyaux de condensation de la vapeur à basse pression varie de 0,07 à 0,20; 0,11 est le diamètre convenable lorsque le générateur correspond à la force de 12 chevaux. Le tuyau qui amène la vapeur de la chaudière est beaucoup plus petit; en Angleterre, on le fait en fer creux et on lui donne de 3 à 5 centimètres de diamètre; en France, on le fait généralement en cuivre.

Lorsque, par suite de circonstances indépendantes du chauffage, la pression dans le générateur est élevée, de 2 atmosphères et au-dessus, d'après M. Grouvelle, le diamètre intérieur du tuyau de condensation doit être égal à un minimum de 0,035 augmenté de 0,0015 par force de cheval du générateur employé. Ainsi, pour une force de 10 chevaux, c'est-à-dire pour 200 à 250 kilogrammes environ de vapeur à l'heure, le diamètre est de 0,05.

Connaissant le volume en mètres cubes d'air froid à chauffer dans un certain temps, en le multipliant par le poids d'un mètre cube (303 et 319), on a le poids total d'air à chauffer; ce poids, multiplié par la capacité calorifique de l'air (324) et par la différence des températures de l'air chaud et de l'air froid, donne la quantitè de chaleur à fournir à l'air (401, 2o problème). Cette quantité de chaleur divisée par 550, chaleur latente de vaporisatien (326), donne la quantité de vapeur condensée. On détermine la quantité de charbon à brûler (359), et par suite les dimensions de la grille (368), des conduits de fumée et de la cheminée (361, 362).

Pour le chauffage des ateliers par la vapeur, les ingénieurs admettent que pour des ateliers de 8 mètres de largeur sur 3 mètres de hauteur, et dont la surface des vitres est le 1/6 de la surface totale, un tuyau en fonte de 0,40 de circonférence, parcourant seulement une fois la longueur de l'atelier, suffit pour y maintenir une température constante de 15° pendant les temps les plus froids. Cela fait une surface de chauffe de 0mg, 40, qui peut transmettre 396 unités de chaleur en une heure, par mètre courant d'atelier.

D'après les observations de Péclet sur plusieurs chauffages à vapeur, et notamment sur un chauffage de grande fabrique, pour une différence maximum de 20° entre les températures intérieure et extérieure, il faudrait calculer la puissance des appareils de chauffage en comptant sur 70 unités de chaleur à fournir en une heure par mètre carré de surface de muraille de 0,33 à 0,35 d'épaisseur, et sur 80 unités par mètre carré de surface de vitre (404).

410. Calorifères à eau chaude et à basse pression. Nous allons calculer les dimensions d'un tel calorifère destiné à émettre 36000 unités de chaleur en une heure ou 10 unités par seconde; la température de l'eau étant de 80° dans la chaudière et dans la colonne ascensionnelle, qui a 2 mètres de hauteur verticale; de 55° en moyenne dans le tuyau de chauffe, que l'on suppose avoir une pente totale de 2 mètres, uniforme sur tout son circuit, et enfin de 30° en rentrant dans la chaudière.

Chaque kilogramme d'eau perdant 50 unités de chaleur dans sa circulation, le poids d'eau qui doit sortir de la chaudière en une seconde

10 est = 50

= 0,2, dont le volume moyen dans le tuyau est, en prenant 0,000 466 pour coefficient de la dilatation absolue de l'eau pour 1° (317), 0,2(1 +0,000 466 × 55) = 0,2051 de litre.

En admettant que la quantité de chaleur que laisse passer la surface de chauffe, à égalité de différence de températures, est à peu près la même que pour la vapeur (409), chaque mètre carré de surface de fonte laisse passer en une heure, pour la différence 40° entre la température

40
85

55° de l'eau et celle 15° de l'air, 1,80 × 550 = 466 unités de chaleur.

La surface de chauffe nécessaire pour laisser passer les 36000 unités de chaleur est donc

Le diamètre du tuyau de chauffe étant 0,09, sa circonférence est

0,2827 (Int. 294), et, par suite, sa longueur sera

77,25 0,2827

= 273 mètres.

Prenant 5 mètres pour les parties qui sont en dehors de la pièce à échauffer, et qui comprennent la colonne ascendante et les raccordements du tuyau de chauffe avec cette colonne et la chaudière, on a 278 mètres pour le développement total de la circulation.

La vitesse de circulation de l'eau dans les tuyaux est due à la différence des pressions produites par deux colonnes d'eau de 2 mètres de hauteur verticale, l'une à 55° en moyenne et l'autre à 80o, cette différence étant exprimée par une hauteur d'eau à 55°. Or la première, c'est-à-dire la colonne descendante, presse, par décimètre carré de section, de 2019,50, et la colonne ascendante, de

1

1

1 +0,000 466 × 55

1 +0,000 466 × 80

2019,28; par conséquent, la vitesse de circulation

est due à une hauteur d'eau à 55° correspondant à 0*,22. En eau froide, cette colonne serait 0,022; en eau à 55°, elle est

0,022(1 +0,000 466 × 55) = 0,022 56;

ce qui fait 0,000081 15 par mètre courant de tuyau.

Consultant le tableau du n° 177, on voit que sous la charge 0,000 07724 le diamètre 0,09 débite 0',3181 par seconde; ce diamètre est donc grandement suffisant pour l'application qui nous occupe. Il n'est cependant pas aussi exagéré qu'il paraît l'être; d'abord à cause des changements de direction des tuyaux, et ensuite parce que la résistance étant proportionnelle au carré de la vitesse, le tableau du no 177 donne, dans ce cas, une résistance ou charge trop faible, en la donnant pour la vitesse moyenne dans la conduite.

Pour chauffer un atelier de 13 mètres de largeur sur 3",25 de hauteur, une seule allée d'un tuyau de 0,16 de diamètre sur toute la longueur de l'atelier paraît suffisante, la température de l'eau étant de 75 à 80° (409). En général, dans la pratique, l'eau étant à 80° et l'air à 15o, c'est-à-dire la différence étant de 65°, il convient de considérer 1,50 à 1,75 de surface de chauffe comme l'équivalent de 1 mètre carré à la vapeur, et de chauffer 35 à 40 mètres cubes de salle ou de maison d'habitation par mètre carré de fonte. Cependant M. Grouvelle admet que 1 mètre carré de fonte chauffé, soit à la vapeur, soit par une circulation d'eau à 80 ou 90°, entretient 80 mètres cubes d'atelier à 15°, et condense 1,60 de vapeur par heure.

On suivrait une marche analogue pour chauffer une pièce quelconque à l'aide de l'eau de condensation d'une machine à vapeur, qui est ordinairement à 36 ou 40°; seulement, dans ce cas, on élèverait l'eau mécaniquement.

Au lieu de chauffer directement l'eau à l'aide d'un foyer, M. Gouvelle a imaginé d'employer la vapeur; ce qui est surtout avantageux pour les grands ateliers qui demandent plusieurs circuits, comme, par exemple, les filatures à plusieurs étages. Le réservoir d'eau est formé par la colonne montante, qui s'élève jusqu'à l'étage supérieur, et il est parcouru dans toute sa hauteur par le tuyau qui amène la vapeur du générateur. Sur ce réservoir s'embranchent les tuyaux de chauffe qui parcourent chacun un étage dans toute sa longueur. L'eau part du réservoir par les tuyaux de chauffe des étages supérieurs et y rentre par ceux des étages inférieurs. Des robinets permettent de régler la cir

culation de l'eau dans chaque tuyau selon les besoins du chauffage. 411. Calorifères à eau chaude et à haute pression. On distingue le système mis en pratique par M. Duvoir, et le système Perkins. Dans le premier, la pression est portée jusqu'à 5 atmosphères, et dans le second elle atteint une limite beaucoup plus élevée.

Un procédé de M. Duvoir consiste à chauffer l'air extérieur en le faisant passer sur des tuyaux dans lesquels circule l'eau chaude; cette disposition, d'un heureux effet, est employée depuis longtemps en Angleterre. Une autre disposition de M. Duvoir, et qui forme la base de tous ses appareils, consiste dans un système de poêles à eau, placés dans les salles mêmes, et chauffés en les faisant traverser par une seule circulation d'eau dont ils font partie intégrante : l'eau passe d'un poêle à l'autre par l'intermédiaire d'un tuyau.

Le système Perkins est formé d'une seule circulation d'eau par un tuyau d'un petit diamètre; ce qui le rend peut-être moins dangereux que celui de M. Duvoir, quoique la pression y soit beaucoup plus élevée. Les tuyaux employés à la fabrication de ce dernier genre de calorifères sont en fer creux, et ont 0,025 de diamètre extérieur et 0,0125 de diamètre intérieur. Ces tuyaux sont composés de bouts qui ont 4 mètres de longueur et qui sont vissés entre eux. On les essaye à 200 atmosphères de pression; mais, théoriquement, ils peuvent supporter une pression supérieure à 3000 atmosphères (191, 388).

Dans les calorifères construits en Angleterre, la température de l'eau à la partie supérieure du circuit varie de 150 à 200°, ce qui correspond à des pressions de 4,50 à 15 atmosphères; mais dans le foyer les tubes atteignant quelquefois la température rouge, la pression est beaucoup plus grande (315, 330). A la partie inférieure de la colonne descendante, près du foyer, la température n'est que de 60 à 70°.

Le développement total d'une circulation n'excède jamais 150 à 200 mètres; si la surface de chauffe exige une plus grande longueur, on emploie plusieurs circulations, qui peuvent être chauffées par le même foyer.

La longueur de tube renfermée dans le foyer est le 1/6 environ de la longueur totale du circuit. La capacité du réservoir d'expansion, placé à la partie supérieure du circuit, doit être au moins les 0,45 de la capacité totale des tubes.

En Angleterre, on compte sur 2 pieds de longueur de tuyau pour chauffer 100 pieds cubes de capacité; ce qui revient à peu près, en prenant la moyenne entre 0,025 et 0,012 pour le diamètre de la surface de chauffe, à 1 mètre carré de surface de chauffe pour 80 mètres cubes de capacité.

Le remplissage s'opère généralement au moyen d'une pompe foulante, qui sert à essayer l'appareil sous une pression d'au moins 200 atmosphères.

L'expérience prouve qu'il y a perte d'eau dans ces calorifères, et que dans les grands appareils il faut ajouter 1/2 litre d'eau tous les 8 ou 10 jours.