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14° + 12°) = 54470 calories pour le rez-de-chaussée, et autant pour l'étage, pour faire passer cet air de la température extérieure — 14° à la température intérieure 12°, à laquelle il doit être rejeté au dehors pour que la ventilation s'opère, cet échauffement étant produit en pure perte et étant cependant inévitable. En résumé, dans ce bâtiment de 1600 mètres carrés d'étendue superficielle, réchauffement à combattre serait : 12600e pour les murs; 11520e pour les fenêtres; 4060e pour l'insolation des murs; 3520e pour l'insolation des fenêtres; 13680e pour les murs; 7680e pour les fenêtres; 4440e pour l'insolation des murs; 2570e pour l'insolation des fenêtres; 2340e pour le plafond; 5600e pour les fenêtres de toiture; 3880e pour l'insolation des fenêtres de toiture, ou, en somme, 31700 + 40190 = 71890 calories pour un volume intérieur de 16000 mètres cubes environ; ce qui revient à : au lieu de 8,25 trouvées précédemment; et ce chiffre de 4,49 par mètre cube se réduirait encore à presque moitié si l'on quadruplait la longueur et la largeur primitives du bâtiment, c'est-à-dire qu'on les portât à 160 mètres long sur 40 mètres large — 6400 mètres carrés, sans faire varier la hauteur. Il n'est donc pas possible d'évaluer l'échauffement produit à l'intérieur d'un atelier maintenu à température modérée en été, ni, par suite, le refroidissement à produire dans l'intérieur de cet atelier pour y maintenir la température à un "maximum donné, en se basant sur le volume total ou cube du bâtiment; ce n'est point, en effet, le volume qu'il faut considérer, mais bien la surface totale des parois extérieures exposées au rayonnement et au contact de l'air d'une part et à la radiation solaire d'autre part. III. EXAMEN DES MOYENS DE RÉFRIGÉRATION DONT ON DISPOSE. Parmi les divers procédés de rafraîchissement de l'air d'une enceinte quelconque, ceux qui ont été proposés et essayés le plus souvent, et sans grand succès, consistent à introduire par pulsion, dans l'enceinte à rafraîchir : 1° de l'air simplement pris à l'extérieur; 2° de l'air pris à l'extérieur et refroidi par son contact plus ou moins intime avec une
pas possible d'évaluer l'échauffement produit à l'intérieur d'un atelier maintenu à température modérée en été, ni, par suite, le refroidissement à produire dans l'intérieur de cet atelier pour y maintenir la température à un "maximum donné, en se basant sur le volume total ou cube du bâtiment; ce n'est point, en effet, le volume qu'il faut considérer, mais bien la surface totale des parois extérieures exposées au rayonnement et au contact de l'air d'une part et à la radiation solaire d'autre part. III. EXAMEN DES MOYENS DE RÉFRIGÉRATION DONT ON DISPOSE. Parmi les divers procédés de rafraîchissement de l'air d'une enceinte quelconque, ceux qui ont été proposés et essayés le plus souvent, et sans grand succès, consistent à introduire par pulsion, dans l'enceinte à rafraîchir : 1° de l'air simplement pris à l'extérieur; 2° de l'air pris à l'extérieur et refroidi par son contact plus ou moins intime avec une certaine quantité d'eau froide; 3° de l'air pris à l'extérieur et rafraîchi par son passage dans des galeries ou des caves en sous-sol. Rafraîchissement obtenu par simple ventilation. — 1° Quand, dans une enceinte quelconque, en été, pendant les grandes chaleurs, on introduit par pulsion, au moyen d'un ventilateur ou de tout autre appareil ventilant, un large volume d'air pris au dehors, autant que possible au nord et à l'ombre, bien que la température de cet air soit sensiblement égale à la température moyenne de l'air extérieur, ceux qui occupent cette enceinte éprouvent un certain rafraîchissement, causé, d'une part, par l'enlèvement partiel de réchauffement dû aux causes internes et à l'insolation, et, d'autre part, par le contact de cet air de ventilation avec le corps humain. Ainsi, dans l'atelier du rez-de-chaussée de notre exemple précédent, si nous envoyons un volume de 6000 mètres cubes d'air à 32°, par heure, la limite inférieure de la température, dans cet atelier, sera évidemment 32°; mais sans ventilation, cette température serait bien plus élevée, puisqu'il y aurait d'abord la surélévation de température, de 2°, provenant de réchauffement interne dû à la présence des ouvriers, des machines, etc.; or, cette surélévation de température, de 2°,
de tout autre appareil ventilant, un large volume d'air pris au dehors, autant que possible au nord et à l'ombre, bien que la température de cet air soit sensiblement égale à la température moyenne de l'air extérieur, ceux qui occupent cette enceinte éprouvent un certain rafraîchissement, causé, d'une part, par l'enlèvement partiel de réchauffement dû aux causes internes et à l'insolation, et, d'autre part, par le contact de cet air de ventilation avec le corps humain. Ainsi, dans l'atelier du rez-de-chaussée de notre exemple précédent, si nous envoyons un volume de 6000 mètres cubes d'air à 32°, par heure, la limite inférieure de la température, dans cet atelier, sera évidemment 32°; mais sans ventilation, cette température serait bien plus élevée, puisqu'il y aurait d'abord la surélévation de température, de 2°, provenant de réchauffement interne dû à la présence des ouvriers, des machines, etc.; or, cette surélévation de température, de 2°, correspond à peu près à une production de chaleur égale à 10 de la chaleur pénétrant dans l'atelier par les murs et les vitrages, quand la température extérieure surpasse la température intérieure de 40°, soit : et ensuite, réchauffement produit par l'insolation des murs et fenêtres correspondant à un apport de chaleur égal à : 2030e + 1760e = 3790 calories par heure, il en résulte qu'en somme et par heure, la quantité de chaleur contenue à l'intérieur de l'atelier du rez-de-chaussée augmente de: 2410e + 3790 = 6200 calories, et cela jusqu'à ce que la température à l'intérieur, s'élevant de plus en plus, crée, par son excès sur la température extérieure, une déperdition de chaleur, à travers les murs et les fenêtres, égale à 6200 calories. Quand ce régime d'équilibre entre l'échauffement interne et le refroidissement externe sera atteint, la température intérieure sera à son maximum et s'y maintiendra tant que les causes d'échauffement et de refroidissement demeureront constantes. Puisque 10° d'écart entre les températures extérieure et intérieure du rez-de-chaussée correspondent à 6300c + 5760e = 12060 calories traversant du dehors en dedans les murs et les voilures, l'écart correspondant à 6200 calories sera de : et 32° +
de chaleur égal à : 2030e + 1760e = 3790 calories par heure, il en résulte qu'en somme et par heure, la quantité de chaleur contenue à l'intérieur de l'atelier du rez-de-chaussée augmente de: 2410e + 3790 = 6200 calories, et cela jusqu'à ce que la température à l'intérieur, s'élevant de plus en plus, crée, par son excès sur la température extérieure, une déperdition de chaleur, à travers les murs et les fenêtres, égale à 6200 calories. Quand ce régime d'équilibre entre l'échauffement interne et le refroidissement externe sera atteint, la température intérieure sera à son maximum et s'y maintiendra tant que les causes d'échauffement et de refroidissement demeureront constantes. Puisque 10° d'écart entre les températures extérieure et intérieure du rez-de-chaussée correspondent à 6300c + 5760e = 12060 calories traversant du dehors en dedans les murs et les voilures, l'écart correspondant à 6200 calories sera de : et 32° + 5° = 37° serait la température de régime à l'intérieur quand la température extérieure est de 32°, que le bâtiment est soumis à l'insolation et qu'aucune ventilation n'est produite dans l'atelier. Lorsqu'au contraire cet atelier est ventilé à raison de 6000 mètres cubes d'air par heure, l'air de ventilation, après un faible parcours dans la salle, s'échauffe et arrive bientôt à se mettre en équilibre de température avec elle; or, par 1° d'élévation de température, l'air de ventilation absorbe : 6000 X 1,16 X 0,237 X 1° = 1650 calories, tandis qu'en même temps, par 1° d'excès de la température intérieure sur la température extérieure, il s'écoule au dehors, à travers les murs et les vitrages, environ Donc, à 10 d'élévation de température de l'air de ventilation et de suréchauffement de la salle, correspond une soustraction de 1650e + 1250e = 2900 calories, de sorte que la neutralisation des 6200 calories par heure, produisant le suréchauffement progressif de la salle, sera obtenue quand la température intérieure de cette salle et l'air de ventilation surpasseront la température extérieure de : et, par suite, la température de régime de cette salle ventilée sera de : 32° + 2°,13 = 34°,13 . au
un faible parcours dans la salle, s'échauffe et arrive bientôt à se mettre en équilibre de température avec elle; or, par 1° d'élévation de température, l'air de ventilation absorbe : 6000 X 1,16 X 0,237 X 1° = 1650 calories, tandis qu'en même temps, par 1° d'excès de la température intérieure sur la température extérieure, il s'écoule au dehors, à travers les murs et les vitrages, environ Donc, à 10 d'élévation de température de l'air de ventilation et de suréchauffement de la salle, correspond une soustraction de 1650e + 1250e = 2900 calories, de sorte que la neutralisation des 6200 calories par heure, produisant le suréchauffement progressif de la salle, sera obtenue quand la température intérieure de cette salle et l'air de ventilation surpasseront la température extérieure de : et, par suite, la température de régime de cette salle ventilée sera de : 32° + 2°,13 = 34°,13 . au lieu de 37° qu'elle eût été sans ventilation, quand, au dehors, la température de l'air est 32° et que le bâtiment est soumis à l'insolation. La ventilation (à raison de trois renouvelements d'air par heure) n'a donc eu pour résultat que de faire passer de 37° à 34°,13 la température intérieure, c'est-à-dire d'abaisser cette température de 37° — 34°,13 = 2°,87, résultat bien minime et qui n'explique que faiblement la sensation de bien-être que l'on éprouve dans un atelier ventilé pendant les grandes chaleurs. C'est qu'en effet le corps humain, plongé dans un courant d'air modéré, peut subir, à la façon d'un alcalas, un rafraîchissement bien supérieur à celui de 2°,87, parce que ce courant d'air détermine sur la peau une évaporation lente des matières provenant de la transpiration cutanée, et, par suite, un rafraîchissement d'autant plus vif que l'air de ventilation est plus éloigné de son point de saturation hygrométrique. Le rafraîchissement ainsi obtenu peut atteindre 4 à 6°; il a pour limite celle qu'indique le psychromètre plongé dans ce même courant d'air. Il est évident que ce rafraîchissement se localise sur les parties du corps humain en contact avec le courant d'air; qu'il est d'autant plus sensible que
intérieure, c'est-à-dire d'abaisser cette température de 37° — 34°,13 = 2°,87, résultat bien minime et qui n'explique que faiblement la sensation de bien-être que l'on éprouve dans un atelier ventilé pendant les grandes chaleurs. C'est qu'en effet le corps humain, plongé dans un courant d'air modéré, peut subir, à la façon d'un alcalas, un rafraîchissement bien supérieur à celui de 2°,87, parce que ce courant d'air détermine sur la peau une évaporation lente des matières provenant de la transpiration cutanée, et, par suite, un rafraîchissement d'autant plus vif que l'air de ventilation est plus éloigné de son point de saturation hygrométrique. Le rafraîchissement ainsi obtenu peut atteindre 4 à 6°; il a pour limite celle qu'indique le psychromètre plongé dans ce même courant d'air. Il est évident que ce rafraîchissement se localise sur les parties du corps humain en contact avec le courant d'air; qu'il est d'autant plus sensible que le corps est plus en sueur — ce qui, parfois, n'est pas sans grave inconvénient pour la santé — et qu'il est à peine appréciable quand la peau est sèche; par suite, la sensation réfrigérante produite varie avec l'état des sujets, varie encore avec l'état hygrométrique de l'air, relativement sec, il est vrai, pendant les grandes chaleurs. Ce procédé de rafraîchissement, à défaut d'autre, peut rendre quelque service; mais il est essentiellement variable, incertain, et serait tout à fait insuffisant si on voulait l'appliquer à maintenir, dans un atelier, ou une enceinte quelconque, la température à 24° au maximum, quand, au dehors, la température atteint 32°. L'action réfrigérante produite par cette ventilation serait bien plus insuffisante encore si, comme cela est nécessaire dans certains ateliers de filatures et de tissages, l'air de ventilation était envoyé dans ces ateliers à un état hygrométrique voisin de son point de saturation, parce que le contact d'air relativement humide avec le corps humain s'opérerait sans déterminer aucune évaporation, ni produire du fait de ce contact aucun rafraîchissement appréciable. Dans ce procédé de réfrigération, on obtiendra le maximum d'effet utile en faisant arriver l'air de ventilation à la partie inférieure de la salle, où la
il est vrai, pendant les grandes chaleurs. Ce procédé de rafraîchissement, à défaut d'autre, peut rendre quelque service; mais il est essentiellement variable, incertain, et serait tout à fait insuffisant si on voulait l'appliquer à maintenir, dans un atelier, ou une enceinte quelconque, la température à 24° au maximum, quand, au dehors, la température atteint 32°. L'action réfrigérante produite par cette ventilation serait bien plus insuffisante encore si, comme cela est nécessaire dans certains ateliers de filatures et de tissages, l'air de ventilation était envoyé dans ces ateliers à un état hygrométrique voisin de son point de saturation, parce que le contact d'air relativement humide avec le corps humain s'opérerait sans déterminer aucune évaporation, ni produire du fait de ce contact aucun rafraîchissement appréciable. Dans ce procédé de réfrigération, on obtiendra le maximum d'effet utile en faisant arriver l'air de ventilation à la partie inférieure de la salle, où la température doit être minimum, et en évacuant par la partie supérieure de cette salle, où règne le maximum de température, un volume d'air égal à celui que l'on veut introduire pour la ventilation. Rafraîchissement produit par l'air de ventilation refroidi au contact d'eau froide. — 2° Dans le procédé de rafraîchissement d'une enceinte par l'introduction d'un certain volume d'air, qui aurait été refroidi précédemment par contact plus ou moins intime avec une certaine quantité d'eau froide, le rafraîchissement de l'enceinte se produit par équilibre de température avec l'air froid introduit, comme le refroidissement de l'air de ventilation s'était produit auparavant par équilibre de température avec l'eau plus froide que lui, et par l'évaporation de la quantité d'eau nécessaire à la saturation plus ou moins complète du volume d'air en contact, évaporation qui s'opère aux dépens de la chaleur contenue dans le mélange d'air et d'eau. Mais dans les conditions spéciales du problème faisant l'objet de cette étude, maintenir, pendant les plus grandes chaleurs, une température tolérable, 24° dans notre exemple, dans une enceinte donnée, il est facile de rechercher la limite de rafraîchissement que l'on pourra atteindre par ce procédé. En supposant encore que la température de l'air pris au
rafraîchissement d'une enceinte par l'introduction d'un certain volume d'air, qui aurait été refroidi précédemment par contact plus ou moins intime avec une certaine quantité d'eau froide, le rafraîchissement de l'enceinte se produit par équilibre de température avec l'air froid introduit, comme le refroidissement de l'air de ventilation s'était produit auparavant par équilibre de température avec l'eau plus froide que lui, et par l'évaporation de la quantité d'eau nécessaire à la saturation plus ou moins complète du volume d'air en contact, évaporation qui s'opère aux dépens de la chaleur contenue dans le mélange d'air et d'eau. Mais dans les conditions spéciales du problème faisant l'objet de cette étude, maintenir, pendant les plus grandes chaleurs, une température tolérable, 24° dans notre exemple, dans une enceinte donnée, il est facile de rechercher la limite de rafraîchissement que l'on pourra atteindre par ce procédé. En supposant encore que la température de l'air pris au dehors soit de 32° avant sa mise en contact avec l'eau, cet air pouvant être généralement considéré comme à demi-saturé, par mètre cube pesant 1,16 il contiendra — 16,25 grammes de vapeur d'eau (32°,5 étant le poids de vapeur d'eau saturant 1 mètre cube d'air à 32°). Or, ces 16gr,25 correspondent au poids de vapeur d'eau saturant 1 mètre cube d'air à 19°,3 (pl. I, fig. 7); donc nous pouvons déjà reconnaître que nous ne pourrons utiliser le rafraîchissement dû à l'évaporation, si nous sommes amenés à réduire la température de l'air de ventilation en dessous de 19°,3. Ventilation à trois renouvelements d'air par heure. — Précédemment, dans notre exemple, nous avons trouvé que, pour entretenir à 24° l'atelier du rez-de-chaussée, quand, à l'extérieur, la température est de 32°, il fallait extraire 15850 calories de cet atelier, et nous y arriverons en choisissant la température des 6000 mètres cubes d'air de ventilation de telle sorte que ce volume d'air, depuis son entrée dans la salle jusqu'à sa sortie, absorbe ces 15850 calories en s'échauffant jusqu'à 24°, la température moyenne à entretenir. Pour cela, il faudra donc que l'on ait pour température x de l'air de ventilation à son introduction dans
correspondent au poids de vapeur d'eau saturant 1 mètre cube d'air à 19°,3 (pl. I, fig. 7); donc nous pouvons déjà reconnaître que nous ne pourrons utiliser le rafraîchissement dû à l'évaporation, si nous sommes amenés à réduire la température de l'air de ventilation en dessous de 19°,3. Ventilation à trois renouvelements d'air par heure. — Précédemment, dans notre exemple, nous avons trouvé que, pour entretenir à 24° l'atelier du rez-de-chaussée, quand, à l'extérieur, la température est de 32°, il fallait extraire 15850 calories de cet atelier, et nous y arriverons en choisissant la température des 6000 mètres cubes d'air de ventilation de telle sorte que ce volume d'air, depuis son entrée dans la salle jusqu'à sa sortie, absorbe ces 15850 calories en s'échauffant jusqu'à 24°, la température moyenne à entretenir. Pour cela, il faudra donc que l'on ait pour température x de l'air de ventilation à son introduction dans la salle du rez-de-chaussée : (24° — x) 6000 X 1,16 X 0,237 == 15850 calories, et pour amener à cette température de 14°,4 les 6000 mètres cubes d'air de ventilation pris au dehors à 32°, si le refroidissement de l'air par l'eau s'est opéré par équilibre de température (comme dans les appareils rafraîchisseurs d'air Garlandat-Nézereaux eaux 1) et que l'on ait pu se procurer de l'eau de puits à 12°, — ce qui est bien un minimum, en été, pendant les grandes chaleurs, — il aura fallu employer par heure un poids d'eau p tel que l'on ait : p (14°,4 -12) = 6000m3 X 1,16 X 0,237 (32° — 14°,4), d'où p = 11200 kilogr. Inutile de faire remarquer combien est énorme cette quantité d'eau, qu'il serait d'ailleurs impossible de se procurer avec continuité à la température 12°. Si, au contraire, le refroidissement de l'air par l'eau s'est effectué par échange de température, l'air 1 L'appareil employé par MM. Nézereaux et Garlandat, pour rafraîchir l'air, se compose d'une caisse rectangulaire divisée en deux compartiments, suivant la hauteur, par une plaque métallique perforée de 60,000 à 120,000 trous par mètre carré et légèrement inclinée; dans le cas le plus
dans les appareils rafraîchisseurs d'air Garlandat-Nézereaux eaux 1) et que l'on ait pu se procurer de l'eau de puits à 12°, — ce qui est bien un minimum, en été, pendant les grandes chaleurs, — il aura fallu employer par heure un poids d'eau p tel que l'on ait : p (14°,4 -12) = 6000m3 X 1,16 X 0,237 (32° — 14°,4), d'où p = 11200 kilogr. Inutile de faire remarquer combien est énorme cette quantité d'eau, qu'il serait d'ailleurs impossible de se procurer avec continuité à la température 12°. Si, au contraire, le refroidissement de l'air par l'eau s'est effectué par échange de température, l'air 1 L'appareil employé par MM. Nézereaux et Garlandat, pour rafraîchir l'air, se compose d'une caisse rectangulaire divisée en deux compartiments, suivant la hauteur, par une plaque métallique perforée de 60,000 à 120,000 trous par mètre carré et légèrement inclinée; dans le cas le plus ordinaire, cette inclinaison, qui peut d'ailleurs être variable, est de 4 centimètres par mètre. À la partie supérieure de la plaque se trouve une rigole recevant l'eau par un tuyau extérieur, et qui la répand ensuite sur la plaque de telle façon qu'elle y prend une épaisseur de 1 centimètre environ; cette eau se déverse à l'autre extrémité de la plaque, le long d'une autre plaque presque verticale, située à quelques centimètres de la paroi de la caisse et qui descend à une très petite distance du fond de celle-ci; l'eau se répand alors sur le fond de la caisse et s'écoule par un troisième trou à calotte, dans lequel il peut se former une petite colonne d'eau destinée à équilibrer l'excès de pression que présente l'air de l'intérieur sur celui de l'extérieur. L'air est amené par un ventilateur dans le compartiment inférieur de la caisse, traverse l'eau qui se trouve sur la plaque-crevette médiane, se refroidit au contact de cette eau à une température voisine de la température de celle-ci, et s'échappe par un tuyau qui surmonte le compartiment supérieur. L'échange de chaleur entre l'air et l'eau se produit suivant la loi des mélanges, et nous venons de voir
environ; cette eau se déverse à l'autre extrémité de la plaque, le long d'une autre plaque presque verticale, située à quelques centimètres de la paroi de la caisse et qui descend à une très petite distance du fond de celle-ci; l'eau se répand alors sur le fond de la caisse et s'écoule par un troisième trou à calotte, dans lequel il peut se former une petite colonne d'eau destinée à équilibrer l'excès de pression que présente l'air de l'intérieur sur celui de l'extérieur. L'air est amené par un ventilateur dans le compartiment inférieur de la caisse, traverse l'eau qui se trouve sur la plaque-crevette médiane, se refroidit au contact de cette eau à une température voisine de la température de celle-ci, et s'échappe par un tuyau qui surmonte le compartiment supérieur. L'échange de chaleur entre l'air et l'eau se produit suivant la loi des mélanges, et nous venons de voir quelle énorme quantité d'eau est nécessaire pour obtenir un rafraîchissement déterminé dans une enceinte qui n'est cependant pas très spacieuse, quantité d'eau qu'il sera le plus souvent impossible de se procurer à la température voulue. Cet appareil nous paraît avoir en outre un autre désavantage en ce qu'il exige un excès assez élevé de pression de l'air nécessaire par son passage à travers les trous très fins du crible, partie essentielle du système, et la couche d'eau qu'il doit traverser. Cet appareil est plutôt un laveur d'air et un saturateur qu'un rafraîchisseur proprement dit. Passant de 32° à 14°,4 pendant que l'eau passerait de 12° à 30° par exemple, il n'est plus nécessaire d'employer par heure qu'un poids p de l'eau, dont nous pourrons tirer la valeur de : p (30° — 12°) = 6000m3 X 1,16 X 0,237 (32° —14°,4), d'où p = 1620 kilogr. Cette quantité d'eau est encore très importante et le paraîtra davantage si l'on songe, d'une part, que bien des ateliers présentent un volume intérieur beaucoup plus considérable que celui de 2000 mètres cubes du rez-de-chaussée qui nous a servi d'exemple, et, d'autre part, qu'en été, pendant les grandes chaleurs, il sera le plus souvent