Le chauffage à vapeur à basse pression

Chauffage et Ventilation 1967

L'emploi du chauffage à eau chaude pour les habitations — même avec un système fermé et la circulation forcée — se trouve pour ainsi dire limité aux bâtisses de moins de 6 étages, et encore faut-il que ces édifices n'excèdent pas certaines dimensions et que l'on applique le fractionnement du chauffage en plusieurs zones.

Ces précautions sont dictées par la pression de la tête d'eau et l'expansion que prend l'eau à son point d'ébullition dans la bouilloire, dont la limite de pression de charge permise est de 30 lbs par pouce carré.

Le chauffage à vapeur à moyenne pression, dont la limite permise est de 15 lbs, est d'un rendement puissant comme chauffage ; malheureusement c'est un système bruyant et de réglage difficile.

Ce mode de chauffage à vapeur, très en vogue il y a une vingtaine d'années, a été abandonné pour les habitations parce qu'il présentait un grand inconvénient au point de vue hygiène: la poussière venant en contact avec les surfaces de chauffe des radiateurs à plus de 250° brûle partiellement, devient volatile, et reste en suspens dans l'air.

De réglage difficile, le chauffage à vapeur à basse pression provoque des périodes de surchauffe inévitables par les temps doux, et rend alors la chaleur intolérable tout en entraînant une consommation onéreuse de combustible. À cause de ces inconvénients, ce système est actuellement limité aux édifices commerciaux, entrepôts et là où le chauffage peut être intermittent.

Le chauffage à vapeur à pression basse, limitée à 2 lbs, fit son apparition avec la mise au point des purgeurs d'air (air traps) et des purgeurs d'eau (water traps) de condensation.

La construction des édifices de 10 étages et plus a amené des complications dans les systèmes de chauffage. La vapeur à moyenne ou à basse pression ne donne pas satisfaction dans ces édifices par suite des canalisations qui deviennent trop volumineuses, rendant la circulation de la vapeur difficile ainsi que l'évacuation de l'air.

Pour parer à cet inconvénient, on a eu l'idée de placer dans le circuit un aspirateur d'air. La vapeur étant de ce fait aspirée et non poussée, sa vitesse devient très grande.

Pour le réglage, il suffit de fixer au préalable le degré de vide que devra produire l'aspirateur: l'air n'étant plus entraîné dans le circuit, la condensation de la vapeur s'opère facilement. On obtient, grâce à ce dispositif, le chauffage sous vide, c'est-à-dire à pression sous-atmosphérique, dont nous dirons un mot dans un autre chapitre.

PROPRIÉTÉS DE LA VAPEUR

On sait que, dans un système de chauffage à vapeur, les corps de chauffe, ou radiateurs, reçoivent la vapeur qui s'y condense en abandonnant sa chaleur à l'air ambiant.

Pour convertir une livre d'eau en vapeur à partir de son point d'ébullition, soit 212°, il faut 966 B.T.U.

Un pied carré de radiation d'un radiateur à sections correspond à 3 pieds linéaires d'un tuyau de 1" de diamètre utilisé dans un calorifère. Avec le chauffage à vapeur, un pied carré de radiation émet 240 B.T.U.

Il faudra, par conséquent, 4 pieds carrés de radiation ou 12 pieds linéaires de tuyau d'un pouce pour condenser une livre de vapeur ou transmettre à l'atmosphère de la chambre 966 B.T.U.

On estime qu'un pied carré de radiateur en fonte chauffé par la vapeur émet 1.8 B.T.U. par heure par degré de différence qui peut exister entre la température du radiateur et celle de l'air ambiant.

Comme pour un chauffage à eau chaude, le nombre de calories en B.T.U. exigé pour chauffer l'air, plus la quantité de perte de chaleur par transmission, divisé par le dégagement d'un pied carré de radiation, nous donnera la quantité de radiation nécessaire.

En choisissant comme diviseur un facteur plus élevé de dégagement de chaleur, soit 250° pour la vapeur, on peut se servir de la même formule pour les différences diverses de température que nous avons employées dans le calcul du chauffage à eau chaude, et obtenir ainsi les surfaces de radiation requise en pieds carrés.

FORMULE POUR LE CHAUFFAGE À VAPEUR

Nous avons vu à la page 40 que, pour obtenir le nombre d'unités B.T.U. requis pour élever d'un degré la température d'une chambre, on multiplie le nombre de pieds cubes contenus dans cette chambre par le nombre de renouvellements d'air par heure qui lui convient.

Le produit est multiplié par .02 B.T.U. puis, en tenant compte de la surface de mur exposé, ainsi que de la surface de vitre, on multiplie le nouveau produit par le nombre de degrés de différence entre la température intérieure T et la température extérieure t.

Toutefois, le tout sera divisé par le facteur 250 employé pour le chauffage à vapeur, au lieu du facteur 160 qui vaut pour l'eau chaude. On obtiendra donc l'équation suivante:

Formule de radiation :

(0.02 X N X C + V+ ¼M) X (T—t)/250

N = nombre de renouvellements d'air
C = nombre de pieds cubes contenus
V = surface de vitre (pas de fenêtre double)
M = surface de mur exposé.
T = température intérieure : 70 °
t = température extérieure: 0°.

Ainsi, en reprenant le même exemple d'une chambre de 16' x 11', et de 9' de hauteur, nous aurons:

16 x 11 x 9 = 1584 pieds cubes.

La surface de vitre reste à 36 pieds carrés, et les murs exposés donnant 99' + 144' = 243 pieds carrés - 36 = 207, dont le ¼(M) = 50.2, nous aurons:

R= (0.02 X 2 X 1584 + 36+50.2) X (70 - 0) / 250= 42 pi. car.

Comparé au système à eau chaude qui nécessiterait 70.9 pieds carrés de radiation avec une différence de 1.53, on voit où se trouve l'économie dans l'installation des radiateurs à vapeur.

Fig. 135.— Plan d'une pièce pour le calcul du chauffage.

Prenons maintenant le cas de la pièce ci-dessus, dont l'orientation correspond à une bonne majorité des constructions de la province de Québec situées le long du St-Laurent dans une orientation sud-ouest—nord-est.

Les données du problème se présentent comme suit:

Température désirée à l'intérieur: 70° F.
Température extérieure: 0° F.
B.T.U. par pied carré de radiation, eau chaude: 160
B.T.U. par pied carré de radiation, vapeur: 250 à 2 lbs de pression.
Exposition nord-ouest: à ajouter 25%
Exposition nord-est: à ajouter 20%
2 renouvellements d'air Facteur des murs: 0.15 (16" d'épaisseur, brique, terra-cotta, etc.)
Facteur des ouvertures (fenêtres) .60
Plafonds et planchers chauffés à 70°.
Murs sud-est et sud-ouest également chauffés à 70°

Grâce à ces données, nous allons calculer la radiation de cette pièce en nous servant de la règle B.T.U.

Pour un chauffage à vapeur, nous aurons:

Surface des murs exposés (16' X 9' +11' X 9') = 243 pieds carrés
Surface des fenêtres vitrées (3' X 6') + (3' X 6') = 36 pieds carrés
Surface nette des murs : 243 - 36 = 207 pieds carrés
Murs: B.T.U. par degré de différence: 207 x 0.15=31.05
Vitres : B.T.U. par degré de différence: 36 x 0.60 = 21.60

Total 52.65, en chiffres ronds 53 B.T.U.

Maintenant, dans cette pièce il se produit en moyenne deux renouvellements d'air par heure.

Le facteur sera donc:

pour la vapeur: 70° X 2 / 250 = 0.56 (Pour l'eau chaude on obtiendrait: 70° X 2 / 160 = 0.87)

II nous faudra donc une radiation basée sur:

B.T.U. requises: 53 X 0.56, le facteur ci-dessus, soit 29.68—en chiffres ronds 30 pi. car. rad.

L'exposition nous demande: (25% + 20%) / 2 = 22.5%

ce qui exigera: 30 X 22.5% = 6.75 pieds carrés de radiation, en chiffres ronds 7

Radiation totale dans ces conditions............................ 37 pi. car. rad.

Maintenant, si nous avons des radiateurs dissimulés, il faudra ajouter 20% à ce total, soit 37 X 20% = 7.40, en chiffres ronds 8

Radiation totale requise  45 pi. car. rad.

On se rend compte par ce qui précède de quelle manière on peut procéder. En suivant la même méthode, on arrivera à trouver que, pour le chauffage à vapeur avec des radiateurs ordinaires,

la radiation requise sera de 37 pi. carrés

— avec radiateurs dissimulés de 45 pi. carrés
Pour l'eau chaude, avec radiateurs ordinaires, de 58 pi. carrés

— avec radiateurs dissimulés de 68 pi. carrés

En utilisant la même méthode, si l'un des facteurs du problème diffère, on arrivera à des conclusions exactes quand même.

Ainsi, en admettant qu'au lieu d'être en brique, terra-cotta, avec papiers intermédiaires, les murs soient de madriers, lambrissés en bardeau avec papier intermédiaire, lattage et enduit, le facteur mur, au lieu d'être de 0.15, s'élèvera à 0.25. Voir le tableau dans la section Le facteur de chauffage

Dans ce cas, la façon de procéder que nous venons de donner nous indiquera:

pour un chauffage à vapeur: 52 pi. car. de radiation

pour un chauffage à eau chaude: 80 pi. car. de radiation

À part la règle B.T.U. dont nous nous sommes servie jusqu'à présent, les praticiens ont souvent recours à une méthode de calcul simplifiée qui s'appelle

LA RÈGLE MILLS (2-20-200) soit:

2 pour la surface vitrée 20 pour la surface des murs 200 pour le cubage de la pièce.

Reprenant l'exemple ci-dessus, nous trouvons:

Pour un chauffage à vapeur, la règle Mills nous donne, en chiffres ronds, 51 pieds carrés de radiation à installer pour chauffer la pièce sous considération.

Pour un chauffage à eau chaude, il faut ajouter 60%.

Nous aurons donc :

51 X 0.60 = 30.60 pi. car. de radiation à ajouter (en chiffres ronds 31) ce qui donnera :

51 + 31 = 82 pieds carrés de radiation.

Ces chiffres, on le voit, se rapprochent sensiblement de ceux obtenus au moyen de la formule B.T.U. — toujours en tenant compte du fait que l'on désire à l'intérieur de la pièce une température de 70° F. alors qu'à l'extérieur la température est de 0° F.

L'AIR ET LA CONDENSATION

Dans l'installation de tout système de chauffage à vapeur, l'air et la condensation sont deux facteurs importants à prévoir. De la pression de la vapeur dépend aussi l'accélération de la circulation dans le système.

Le chauffage à vapeur par gravité le plus efficace est celui qui élimine l'air au plus haut degré, empêche son maintien dans les tuyaux, et permet un prompt retour de l'eau de condensation à la bouilloire.

Si les soupapes d'air (air vents) sont bien localisées et si les conduits pour la condensation sont bien raccordés, c'est-à-dire s'ils ont la pente nécessaire vers l'endroit où l'eau de condensation doit s'amasser, la vapeur s'écoulera rapidement et silencieusement aux points désirés.

Pour avoir un système de chauffage à vapeur judicieusement contrôlé, il n'est pas nécessaire d'avoir plus de surface de radiation ni une bouilloire et une surface de grille plus grandes que n'exige un système de chauffage à vapeur ordinaire ou encore moins pour un système à eau chaude.

BAISSE DE PRESSION DANS LES TUYAUX DE DISTRIBUTION

La meilleure méthode de calculer la grosseur des conduits pour le chauffage à vapeur à basse pression, est basée sur la perte de pression (pressure drop).

On appelle perte de pression la différence qui existe entre la pression de la vapeur à la bouilloire et celle du radiateur le plus éloigné. La perte de pression est ordinairement exprimée en onces.

En pratique, la perte de pression ne doit pas dépasser la moitié de la pression constante minimum de la bouilloire durant les heures qu'elle est sans surveillance.

DIFFÉRENCE DE LIGNE D'EAU

La différence de ligne d'eau est la distance entre la partie la plus basse du tuyau de retour de vapeur ou retour sec, et le niveau de la ligne d'eau de la bouilloire.

Une différence de ligne d'eau minimum de 24" doit être allouée pour une perte de pression de 2 onces et l'on doit ajouter 2" additionnels pour chaque once additionnelle de perte de pression. (Fig. 153)

COMMENT DÉTERMINER LA GROSSEUR DES CONDUITS

En déterminant la grosseur des tuyaux de distribution et des tuyaux d'élévation de la vapeur, on doit s'arranger pour que la perte de pression entre la bouilloire et celle de tous les radiateurs soit autant que possible la même, de manière que les robinets de chaque radiateur aient la même pression lorsque tout le système sera en opération.

Pour arriver à cette fin, il faut que les conduits soient de différentes grosseurs de manière à fournir la même quantité de vapeur aux radiateurs à des distances différentes de la bouilloire.

ÉQUIVALENCE DE LONGUEUR

En mesurant la longueur d'une course afin de déterminer son diamètre, il est nécessaire de se garder une certaine tolérance (allowance) en vue de contrebalancer la friction attribuable aux différentes pièces de raccord, coudes, tés, etc.

Il est d'usage en pratique de mesurer la course d'un tuyau depuis la bouilloire jusqu'au radiateur le plus éloigné, puis ensuite d'ajouter 50% pour contrebalancer la résistance qu'offriront les différentes pièces de raccords ; c'est ce qu'on appelle l'équivalent de longueur.

INCLINAISON DES TUYAUX

Contrairement à ce qu'on pratique dans l'installation des systèmes à eau chaude, les maîtres-tuyaux qui transportent la vapeur doivent avoir une pente en baissant à partir de la bouilloire.

Cette pente est d'au moins 1/2" par 10 pieds ; à son départ au-dessus de la bouilloire, le maître-tuyau doit être placé assez haut de manière à permettre au tuyau de retour, qui a une pente en sens inverse, d'arriver à pas moins de 24" au-dessus de la ligne d'eau de la bouilloire ; c'est ce que nous avons appelé la différence de ligne d'eau. (Fig. 136 et 153).

Fig. 136.— Pente ascendante qu'il est essentiel de donner aux branches et embranchements, dans un système à vapeur, afin de permettre l'évacuation de l'air.

Voici la pente à donner aux divers tuyaux d'un système à vapeur:

Maîtres-tuyaux....... 1" par 20 pieds
Retours.............. 1" par 20 pieds
Retours secs.......... 1" par 15 pieds
Branches............. 1" par 4 pieds

GROSSEUR DES TUYAUX

Les maîtres-tuyaux de distribution ne doivent avoir guère moins de 2" de diamètre. Les maîtres-tuyaux dont le diamètre, au départ, sera de plus de 2½", ne doivent pas être réduits à moins de 2".

Les tuyaux de retour ne doivent pas avoir moins de 1"; les tuyaux d'élévation pas moins de 1", et leurs retours, 3/4". (Fig. 153).

Fig. 153.— Installation typique de chauffage à vapeur à pression très basse (8 onces), dont voici les principaux dispositifs:

1.—maître-tuyau de vapeur; 2.—tuyau de renvoi de 2"; 3.—tuyau collecteur de retour; 4.—maître-tuyau de retour à pas moins de 24" au-dessus de la ligne d'eau de la bouilloire; 5.—purgeur d'air Dunham; 6.—clapet d'arrêt de l'air; 7.—clapet de retenue dont le disque est placé presque horizontalement; 8.—raccord de retour à la bouilloire placé à 2" sous la ligne d'eau; 9.—extrémité du maître-tuyau de retour; 10.— purgeur à radiateur Dunham; 11.—commande automatique du tirage; 12.—registre du tuyau; 13.—clé manuelle du tuyau; 14.—clapet de retenue; 15.—récipient de sédimentation (scale pocket); 16.—niveau de l'eau dans la bouilloire; 17.—-robinet de radiateur sans presse-étoupe.

Tous les maîtres-tuyaux et leurs branches doivent être recouverts avec de l'amiante. Les retours et leurs branches ne demandent pas à être enveloppés.

LES EMBRANCHEMENTS ET LES BRANCHEMENTS

L'embranchement est une course horizontale reliant un maître-tuyau à un tuyau d'élévation; un branchement est un tuyau qui joint une montée au radiateur.

PENTES DES EMBRANCHEMENTS ET BRANCHES

Dans un système à vapeur, les embranchements et les branches doivent, contrairement aux maîtres-tuyaux, avoir une pente ascendante du maître-tuyau à la montée, et de celle-ci au radiateur, de 1/2" à 1/4" au pieds. (Fig. 136).

Pour les systèmes de distribution par le sommet la pente, descendante cette fois, sera de 1/4" au pied à partir du maître-tuyau au sommet du radiateur, ou de la colonne de distribution vers les radiateurs. (Fig. 137).

Fig. 137.— Pente descendante qu'il convient de donner aux branches et embranchements dans un système à distribution par le sommet.

On donnera la pente ou inclinaison aux tuyaux en se servant de coudes à 45°, car en pliant les tuyaux mêmes on peut occasionner des poches d'eau. (Fig. 138).

Fig. 138.—Il est préférable d'utiliser des coudes à 45° pour donner la pente voulue aux tuyaux; en pliant ceux-ci, on s'expose à ce qu'il s'y forme des poches d'eau.

On relie les colonnes de distribution au moyen de deux coudes et bagues. (Fig. 139).

Fig. 139.— Deux coudes, réunis par des bagues (nipples), servent à raccorder les colonnes de distribution.

Le diamètre des embranchements et branches, ainsi que la manière dont ces tuyaux sont disposés seront pour beaucoup dans la circulation de la vapeur et de l'eau de condensation dans un système de chauffage à vapeur.

Robinets

 On ne devra pas employer de robinets à soupape sur une conduite de vapeur horizontale; ces robinets sont sujets à retenir l'eau de condensation. On utilisera plutôt des vannes (gâte valve) qui laissent libre cours à la vapeur et à l'eau. (Fig. 140).

Fig. 140.— Vanne ouverte dont le clapet dégage entièrement le passage de l'eau ou de la vapeur.

EXPANSION DES TUYAUX DE CHAUFFAGE

En installant une course de tuyaux dans tout système de chauffage à l'eau chaude, ou à la vapeur, ou même pour l'eau chaude domestique, il faut tenir compte de l'expansion du métal des tuyaux sous l'effet de la chaleur, et obvier à ses effets.

Par le frottement des tuyaux au contact d'une pièce de métal, ou faute d'espace permettant leur dilatation, l'expansion peut causer une rupture des conduites et entraîner des dégâts assez considérables.

La force énorme de l'expansion peut encore amener des fuites d'eau dans les joints des tuyaux à différents intervalles, selon l'élévation de température à laquelle ils sont soumis.

L'expansion se fait d'autant plus sentir que le degré de chaleur est plus élevé ; la table ci-contre peut nous donner une idée de ce que sera l'expansion, en pouces, dans divers tuyaux, sur une longueur d'environ 100 pieds, et à différents degrés de température.

De toute façon, pour trouver la différence de longueur en pouces, résultant des changements de température du métal dont le tuyau est fabriqué, on multiplie la longueur du tuyau par la différence de degré et par le coefficient d'expansion par pied linéaire du métal qui, par degré de température, sera de:

.0000059 pour la fonte, .0000067 pour le fer noir ou galvanisé, .000015 pour le plomb, .0000104 pour le cuivre jaune, et .0000093 pour le cuivre rouge.

EXPANSION DES TUYAUX, EN POUCES PAR 100 PIEDS DE LONGUEUR

Dans toutes les constructions d'une certaine importance et dans les édifices à plusieurs étages, l'expansion des tuyaux se fait sentir par suite de la contraction et de la dilatation du métal selon les variations de la température à différentes saisons.

Ces variations peuvent aller de 10° à 50° si les tuyaux sont le moindrement exposés aux infiltrations de l'air extérieur, puis de 80° à 100° et même 215° lorsque l'eau chaude est portée à son point d'ébullition, enfin à 240° dans les systèmes de chauffage à la vapeur.

On remédie à l'expansion des tuyaux de plusieurs manières :

1 ° en localisant leur expansion aux extrémités en fixant un étrier au milieu des portées ;

2° en la neutralisant aux intersections au moyen de coudes et bagues; (Fig. 141) ;

3° à l'aide de retraits qui permettent aux tuyaux de jouer sur une certaine longueur, ou 4° au moyen de joints de dilatation spéciaux. (Fig. 142).

Fig. 141.— En effectuant les raccordements comme ci-dessus en (a) et (b), on neutralise l'effet de l'expansion; elle
se trouve absorbée par le coude qui permet un certain jeu.

Fig. 142.— Joint de dilatation (expansion joint) servant à neutraliser l'expansion des tuyaux de gros diamètre.

Généralement, les tuyaux d'élévation ou montées sont supportés au centre à distance égale des extrémités, pour permettre à la dilatation de se reporter au bas et au sommet des tuyaux.

Il convient cependant de prévoir aux intersections des branches une pente un peu plus accentuée afin que, sous l'effet de l'expansion, ces tuyaux ne sortent pas de l'horizontale et prennent une pente contraire, ce qui occasionnerait à ces endroits l'accumulation de l'air — ou de l'eau de condensation dans un chauffage à vapeur — mettant ainsi une entrave à la circulation. (Fig. 138).

On doit prévoir aux intersections un espace suffisant entre les tuyaux et les pièces de charpente afin de permettre tout le jeu possible.

Il faut aussi laisser un espace libre autour des tuyaux afin qu'il ne se produise pas, sur les pièces de bois des planchers ou cloisons, des frottements qui peuvent faire naître des bruits insolites parfois désagréables à entendre.

Afin de prévenir les dégâts que les tuyaux pourraient occasionner aux murs plâtrés par leur expansion
et leur contraction, on utilise des douilles.

On installe en conséquence des douilles en métal (Fig. 143) partout où les tuyaux traversent les murs, planchers, plafonds ou cloisons.

Fig. 143.— Rondelles en métal servant à masquer les trous.

Il faut surtout protéger de la sorte les surfaces plâtrées, où la dilatation et la contraction des tuyaux causent des fissures dans le plâtre qui se désagrège et dont les débris se détachent.

LES SYSTÈMES DE DISTRIBUTION DE LA VAPEUR RETOUR HUMIDE

L'installation de chauffage à vapeur la plus simple est le système à un seul tuyaux, que
nous décrivons brièvement ci-après.

Dans ce système, le maître-tuyau distributeur se prolonge un peu plus loin que le dernier radiateur, avec pente vers son extrémité, où l'on place un robinet de dégagement. (Fig. 144), permettant l'évacuation de l'air.

Fig. 144.— Coupe schématique d'un ancien système à vapeur à un seul tuyau. On se rend compte de la cause des
"cognages" résultant de l'accumulation d'eau.

Un tuyau d'égouttement (drip) est placé à cette extrémité et joint l'entrée de retour de la bouilloire, pour former ce qu'on appelle le retour humide (wet return).

Les branches alimentant les radiateurs ont une pente allant du radiateur au maître-tuyau. Comme pour l'eau chaude, un seul robinet de raccord est placé au bas du radiateur et un robinet d'air au sommet du radiateur, à son autre extrémité ; ce robinet à trappe, ou purgeur, fonctionne automatiquement. (Fig. 145).

Fig. 145.— Purgeur d'air qui se plaçait au sommet des radiateurs dans les systèmes anciens à un seul tuyau.

L'eau de condensation revient par le même tuyau jusqu'au retour humide. (Fig. 144).

Fig. 146.— Système à vapeur à deux tuyaux, dont l'installation, assez rudimentaire, permettait trop d'interférences résultant de l'accumulation de l'air dans les radiateurs.

Ce système, à cause des inconvénients qu'il comporte, a été à peu près totalement abandonné.

Contrairement au système à l'eau chaude, le maître-tuyau de distribution pour la vapeur doit avoir une pente d'au moins 1/2" par 10 pieds.

À son départ de la bouilloire, il doit être placé assez haut de manière à permettre au tuyau de retour, qui a une pente en sens inverse, d'avoir à son arrivée près de la chaudière pas moins de 24" au-dessus du niveau de l'eau de cette dernière.

Les robinets des radiateurs sont raccordés au bas, et les purgeurs à l'autre extrémité, avec un robinet à air sur le conduit.

Avec le système à un seul tuyau, la vapeur arrive au radiateur par le même tuyau qui permet à l'eau de condensation de retourner à la bouilloire ; l'air est supposé sortir par le robinet du radiateur.

Mais ce robinet étant très petit, il ne permet pas à l'air de sortir rapidement. Il s'ensuit que cet air, devenu comprimé, est forcé d'occuper une partie du radiateur, et l'eau de condensation, ne pouvant retourner par suite de la pression de la vapeur, est violemment ballotée, ce qui produit un bruit intolérable et empêche le retour de l'eau à la bouilloire.

Le système à vapeur à deux tuyaux offre une certaine analogie avec le système à eau chaude à deux tuyaux. Pour la vapeur, toutefois, le maître-tuyau de retour, qui a une pente inverse, est remplacé plus économiquement par un petit tuyau.

Le système à deux tuyaux visait à corriger ce défaut en ajoutant un second conduit au système, mais ne donna pas le résultat attendu. La vapeur, passant d'un radiateur à l'autre par le retour, comprimait l'air davantage dans les radiateurs, et empêchant le retour de l'eau de condensation, occasionnait encore des interférences.

Le système raisonné permet à la vapeur d'arriver par une extrémité du radiateur, au bas ou à son sommet, et facilite l'évacuation de l'air comprimé et de l'eau de condensation à son extrémité du bas, au moyen d'une trappe ou purgeur fonctionnant automatiquement. L'eau de condensation revient à la bouilloire tout en permettant à l'air de s'évacuer par un robinet automatique placé à un certain endroit du tuyau de retour.

Par le retour automatique et libre de l'eau de condensation, on élimine tout danger d'interférence de la vapeur et de l'eau ainsi que les risques que comporterait l'abaissement du niveau de l'eau dans la bouilloire.

Le diagramme ci-dessous démontre clairement l'avantage d'un système raisonné. Fig. 147).

Fig. 147.— Système raisonné, à deux tuyaux, dont les radiateurs sont munis de purgeurs (traps) à l'air et à l'eau et qui compte en outre, sur le tuyau de retour, un robinet automatique qui permet l'évacuation de l'air.

Les fabricants d'appareils de chauffage à vapeur ont adopté des purgeurs de différents modèles. Les uns travaillent au moyen de billes mobiles, d'autres d'un diaphragme simple, et d'autres encore avec un diaphragme à liquide expansif; (Fig. 149).

Fig. 149.— Détails internes de construction d'un purgeur à diaphragme.

A. À l'arrivée de la vapeur dans le radiateur, l'air est refoulé par la trappe.

B. Avec l'envahissement de la vapeur, une partie se condense au contact du métal froid; puis l'eau de condensation et le reste de l'air s'échappent par la trappe du purgeur.

C. Lorsque le radiateur est rempli de vapeur, le diaphragme de la trappe ayant permis à l'eau et à l'air de s'échapper, se dilate et retient la vapeur, qui réchauffe le radiateur.

En résumé, les installations de chauffage à vapeur peuvent se répartir en trois catégories:

1° Le système de chauffage à deux tuyaux, pour résidence, qui utilise la vapeur sous une pression de 2 lbs ;

2° Le système de chauffage à vapeur avec retour, utilisant une pression de moins de 2 lbs au pouce carré  ;

3° Le système dit «vacuum», à pression sous-atmosphérique, qui fonctionne au moyen d'une pompe spéciale à vide.

Ces trois systèmes comportent deux tuyaux, dont un d'amenée pour la vapeur, et l'autre de retour, plus petit, pour l'eau de condensation.

Les systèmes à vapeur applicables aux résidences n'exigent qu'une petite installation très simple. La vapeur, employée sous une pression de 1/2 lb, est délivrée aux radiateurs où elle est retenue par une trappe jusqu'à ce qu'elle se condense.

Fig. 148.— Installation complète d'un système moderne de chauffage à vapeur à deux tuyaux pour résidences.

Elle est ensuite évacuée avec l'air qui est chassée par un robinet d'élimination, tandis que l'eau de condensation gagne la bouilloire sans aucune assistance mécanique.

L'extrémité de chaque maître-tuyau est munie d'un purgeur de radiateur joignant le retour qui le relie à la bouilloire.

Les radiateurs employés sont les mêmes que pour le chauffage à l'eau chaude avec ouverture de raccord au haut et ouverture au bas pour le purgeur et le retour.

Fig. 150.— Les radiateurs à vapeur peuvent s'installer de différentes manières avec arrivée de la vapeur au bas ou au sommet.

Le second système est en usage dans les édifices publics plus importants: les appartements, hôtels, églises, écoles, etc., et ne diffère du premier qu'en ce que le robinet éliminateur d'air est remplacé par une pompe automatique ou "trappe" de retour.

Le troisième, employé pour les grands édifices, diffère du précédent en ce que les tuyaux de retour convergent vers une pompe qui fait le vide et est activée par la vapeur ou par un moteur.

Lorsqu'on emploie un moteur, cette même pompe peut servir pour alimenter la bouilloire.
Les différents fabricants d'accessoires et de purgeurs fournissent le diagramme de leurs installations.