Theorie des conduits

Théorie des conduits

tubage

Différents paramètres interviennent dans la vitesse des gaz, parmi lesquels les quatre principaux sont:

  1. Hauteur du conduit: Celle ci est prise entre la souche (sortie des gaz à l’extérieur), et la sortie de l’avaloir.
  2. Section du conduit (S2).
  3. Section des ouvertures de la pièce vers l’extérieur (S1), ou arrivées d’air frais.
  4. Température des gaz dans le conduit.

L’air chaud créé par la combustion du feu pénètre dans le conduit. Il est continuellement évacué et renouvelé par le seul fait que sa densité est inférieure à la densité de l’air extérieur. C’est le principe de fonctionnement d’un conduit de fumée.

Conduit de fumée et tirage

Le conduit de fumée assure le tirage de la cheminée (vitesse d’aspiration des gaz brûlés).

Le tirage sera fonction de la section et de la hauteur du conduit. Le conduit fonctionne comme une pompe ne comportant ni moteur ni hélice. Il utilise le principe selon lequel les gaz intérieurs au conduit sont moins denses que les gaz extérieurs à la maison. Plus ce gaz est chaud (donc léger) plus le conduit de fumée évacue facilement.

Il est en général préférable d’avoir un petit conduit de grande hauteur plutôt qu’un grand conduit de faible hauteur. En effet, dans ce cas la vitesse des gaz chauds est supérieure, ce qui rend la cheminée moins sensible aux conditions atmosphériques. En revanche l’encrassement des conduits sera plus rapide et les ramonages plus fréquents.

Attention aux conduits trop courts. La hauteur de 3,50 m à 4 m est un minimum pour un conduit de cheminée à feu ouvert. Si la hauteur est insuffisante il est possible de gagner 50cm en surélevant la souche.

Prise d’air frais

Les arrivées d’air constituent un paramètre très important pour le bon fonctionnement de la cheminée. La surface totale de ces arrivées d’air frais intervient au même titre que la section du conduit.

Prenons l’exemple d’une cheminée ayant un conduit de fumée d’une section de 20 x 20 cm et d’une hauteur de 6 m. Prenons comme hypothèse que la section d’air frais est égale à celle du conduit de fumée.

Avec une température de 550 à la sortie du foyer, on a une vitesse des gaz à l’intérieur du conduit de 4,50 , correspondant à un débit de 180 l/s à l’intérieur du conduit.

Ce débit correspond à celui des gaz qui quittent la pièce. Il est relativement important, car à ce rythme la cheminée consomme 65 m3 en 6 min soit le volume total d’air de la pièce. Sans arrivée d’air frais, la cheminée ne pourrait plus tirer au bout de 6 min.

Ce qui compte pour un tirage efficace, ce n’est pas la valeur absolue de la section de la prise d’air mais le rapport de cette section à celle du conduit de fumée. Plus celui ci est grand, plus la prise d’air devra être importante.

S1/S2 = 1

Pour que le tirage soit efficace, il faut que le rapport S1/S2 (section de la prise d’air extérieure sur la section du conduit de fumée), soit de l’ordre de 1. C’est le rapport optimal où le débit passant par la cheminée est égal à 80% du débit maximum possible.

Si ce rapport est égal à 1/4 il est insuffisant, car le débit passant dans la cheminée est réduit à 40% du débit maximal.

Si l’on constate une amélioration du tirage lorsqu’une fenêtre est entrouverte, c’est que les dimensions des arrivées d’air frais sont insuffisantes.

Emplacement de la prise d’air frais

L’ouverture de la prise d’air extérieure doit se trouver du côté sur pressionnaire, ce qui permettra d’aviver le foyer tout en contribuant à l’amélioration du tirage.

Si la prise d’air se trouvait placée dans la zone dépressionnaire, une inversion du tirage pourrait se produire. S’il s’avère impossible de puiser l’air à l’extérieur (quelle qu’en soit la cause), il pourra être prélevé soit dans un vide sanitaire, soit dans un sous sol ventilé, à condition bien évidemment que ce dernier ne serve ni de garage ni d’entrepôt pour des produits inflammables.

Les vents dominants

En règle générale la souche se place sur le versant de toiture situé sous le vent. En effet, le versant au vent est en surpression tandis que le versant sous le vent est en dépression, ce qui favorise le tirage. Le problème des vents dominants reste cependant un problème difficile à maîtriser. En effet, toutes les régions n’ont pas la chance d’avoir un seul vent dominant. La plupart des régions en ont deux, parfois trois.

Direction des vents

La direction principale des vents ainsi que leurs forces moyennes selon les saison ont été déterminées par l’Office national météorologique. Celui ci s’est fondé sur des observations rapprochées poursuivies depuis plusieurs années dans ses 21 stations régionales.

Les conditions topographiques locales peuvent évidemment modifier les prévisions générales. Des élévations ou des dépressions de terrain ainsi que des zones boisées sont souvent la cause de variations importantes. Dans tous les cas, il est important de se renseigner auprès des habitants du lieu de la construction. La position du faîtage qui favorise un bon tirage est celle perpendiculaire à la direction des vents dominants.

Emplacement de la souche

Après le franchissement du faîte de la maison, il se produit une zone dépressionnaire à l’intérieur de laquelle sera placé le conduit de fumée. Les gaz de combustion auront une dispersion plus facile dans l’atmosphère. Les turbulences s’avéreraient gênantes pour la dispersion des gaz si la souche était située dans la zone de surpression. En cas de vent violent les gaz risquent d’être refoulés dans le conduit.

Isolation

Afin d’éviter un trop grand refroidissement des fumées, ce qui créerait une perturbation du tirage, le conduit de fumée et plus particulièrement la souche doivent être très bien isolés.

Les risques de bistrage ainsi que les condensations seront réduits par une isolation dans la traversée des combles.

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