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Cheminée

Cheminée ouverte moderne Une cheminée extérieure Une cheminée est une structure en brique , en pierre ou en métal conçue pour contenir un feu . Les cheminées sont appréciées pou...

Cheminée ouverte moderne
Une cheminée extérieure

Une cheminée est une structure en brique , en pierre ou en métal conçue pour contenir un feu . Les cheminées sont appréciées pour l'ambiance chaleureuse qu'elles créent et pour chauffer une pièce. L'efficacité calorifique des cheminées modernes varie selon leur conception.

Historiquement, les cheminées servaient à chauffer les habitations , à cuisiner et à chauffer l'eau pour la lessive et les usages domestiques. Le feu est contenu dans un foyer ; une cheminée ou un autre conduit permet l'évacuation des gaz de combustion . Une cheminée peut comporter les éléments suivants : une fondation, un âtre , un foyer, un manteau , une console (utilisée dans les cheminées de cuisine et de buanderie), une grille, un linteau , une barre de linteau, un manteau de cheminée , un registre , une chambre à fumée, un conduit de fumée, un conduit de fumée et un filtre de cheminée ou un postcombusteur.

À l'extérieur, on trouve souvent une couronne de briques en encorbellement, dont les assises saillantes servent de larmier pour empêcher l'eau de pluie de ruisseler le long des murs extérieurs. Un chapeau, une hotte ou un conduit protège l'extérieur de la cheminée des infiltrations d'eau. Ce problème est bien plus important pour les cheminées tubées de tuyaux étanches ou de tubes métalliques que pour les cheminées traditionnelles en maçonnerie , qui absorbent la quasi-totalité des pluies, sauf les plus violentes. Certaines cheminées sont équipées d'un pare-étincelles intégré à la couronne ou au chapeau.

Des organismes comme l' Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) et le Département de l'écologie de l'État de Washington mettent en garde contre les risques sanitaires liés aux cheminées, comme le montrent diverses études. L'EPA écrit : « La fumée a peut-être une odeur agréable, mais elle est nocive pour la santé. »

Types de cheminées

  • Les cheminées préfabriquées sont fabriquées avec des foyers en tôle ou en verre .
  • Les cheminées électriques peuvent être intégrées en remplacement des cheminées à bois ou à gaz, ou être adaptées avec des inserts à bûches ou des foyers électriques.
  • Il existe plusieurs types de cheminées électriques : les cheminées électriques murales, les poêles à cheminée électriques, les cheminées électriques à manteau et les cheminées électriques fixes ou sur pied.

Les cheminées en maçonnerie et préfabriquées peuvent être alimentées par :

    Traditional Himalayan Tandoor
    Tandoor traditionnel himalayen
  • Wood-burning fireplace with fire dogs
    Cheminée à bois avec chiens de feu
  • A gas-powered fireplace
    Une cheminée à gaz
  • Electric fireplace
    Cheminée électrique
  • Traditional Serbian Ognjište
    Ognjište serbe traditionnel

Les foyers sans conduit (à évacuation directe) fonctionnent au gel combustible, au propane liquide, au gaz en bouteille ou au gaz naturel. humidité qu'ils dégagent ; un détecteur d'oxygène et un détecteur de monoxyde de carbone sont donc indispensables.

Les foyers à évacuation directe fonctionnent au propane liquide ou au gaz naturel. Complètement étanches par rapport à la pièce chauffée, ils évacuent tous les gaz d'échappement à l'extérieur du bâtiment.

Types de cheminées et de conduits de fumée :

  • Maçonnerie (cheminées et foyers en brique ou en pierre) avec ou sans conduit carrelé.
  • Cheminées en béton armé . Des défauts de conception fondamentaux ont ruiné les fabricants américains et rendu ce type de cheminée obsolète. Ces cheminées présentent souvent des fissures verticales en surface.
  • Conduit de cheminée à revêtement métallique : tuyau métallique à double ou triple paroi installé à l’intérieur d’une gaine de cheminée neuve ou existante, à ossature bois ou en maçonnerie.

Les conduits de cheminée nouvellement construits peuvent comporter un couvercle, un chapeau et un pare-étincelles en partie supérieure afin d'empêcher les petits animaux d'y pénétrer et d'éviter la propagation d'étincelles dans l'atmosphère. L'installation de tout foyer au gaz doit être effectuée par un technicien qualifié.

Un pare-étincelles (coloré) est placé devant la cheminée pour contenir les braises, la suie et les cendres.
Fireplace shovel
pelle à cheminée

Accessoires

Une grande variété d'accessoires sont utilisés avec les cheminées, et leur usage varie selon les pays, les régions et les époques. À l'intérieur, dans les cultures occidentales contemporaines, on trouve couramment des grilles, des pare-feu , des bûchers, des chenets et des paniers à granulés , qui servent tous à contenir le combustible et à accélérer la combustion . Une grille (ou grille à feu) est un cadre, généralement en barres de fer , destiné à retenir le combustible . Des plaques de foyer en métal massif sont parfois utilisées pour capter et rediffuser la chaleur, protéger le fond de la cheminée et servir de décoration. Les pare-étincelles sont de petits cadres métalliques placés devant la cheminée pour contenir les braises , la suie et les cendres . Pour entretenir la cheminée, on utilise des tisonniers , des soufflets , des pinces , des pelles , des brosses et des supports d'outils. Parmi les autres accessoires, on peut citer les paniers à bûches, les ensembles assortis, les seaux à charbon, les accessoires de rangement et bien plus encore.

Cuisiner au feu de bois.

Histoire

Dans l'Antiquité, on construisait parfois des foyers creusés dans le sol, à l'intérieur de grottes ou au centre d'une hutte ou d'une habitation. Des traces de feux préhistoriques d'origine humaine ont été retrouvées sur les six continents habités. L'inconvénient des premiers foyers d'intérieur était la fumée toxique et/ou irritante qu'ils produisaient à l'intérieur des habitations.

Dans les bâtiments, les foyers à bois ont évolué vers des cheminées surélevées, mais l'évacuation des fumées dépendait des fenêtres ouvertes ou des ouvertures dans les toits. La grande salle médiévale possédait généralement une cheminée centrale où brûlait un feu ouvert, la fumée montant vers l'ouverture de ventilation du toit. Au Moyen Âge, des persiennes ont été inventées pour permettre de couvrir ces ouvertures et ainsi empêcher la pluie et la neige de pénétrer.

Toujours au Moyen Âge, on inventa des coupe-fumée pour empêcher la fumée de se propager dans une pièce et l'évacuer par un mur ou un toit. Ces coupe-fumée pouvaient être placés contre des murs en pierre, plutôt qu'au centre de la pièce, ce qui permettait de chauffer des espaces plus petits.

Les cheminées ont été inventées en Europe du Nord au XIe ou XIIe siècle et ont largement résolu le problème de la fumée, en l'évacuant plus efficacement vers l'extérieur. Elles ont permis d'alimenter le foyer en tirage et ont également facilité l'installation de cheminées dans plusieurs pièces d'un même bâtiment. Cependant, leur usage ne s'est pas généralisé immédiatement, car leur construction et leur entretien étaient coûteux.

En 1678, le prince Rupert , neveu de Charles Ier , suréleva la grille de la cheminée, améliorant ainsi la circulation de l'air et le système d'évacuation des fumées. Le XVIIIe siècle fut marqué par deux avancées majeures dans l'histoire des cheminées. Benjamin Franklin mit au point une chambre de convection qui améliora considérablement le rendement des cheminées et des poêles à bois . Il optimisa également la circulation de l'air en aspirant l'air du sous-sol et en l'évacuant sur une surface plus longue en partie supérieure. À la fin du XVIIIe siècle, le comte Rumford conçut une cheminée dotée d'un foyer haut et peu profond, permettant une meilleure évacuation des fumées. Cette faible profondeur augmenta également significativement la diffusion de la chaleur dans la pièce.

Le mouvement esthétique des années 1870 et 1880 privilégiait un style plus traditionnel, axé sur la pierre, avec des lignes épurées et une ornementation sobre. Dans les années 1890, il céda la place au mouvement Arts and Crafts , qui continuait de mettre l'accent sur la qualité de la pierre et les aspects pratiques. À cette époque, les cheminées en pierre étaient un symbole de prospérité, qu'elles conservent encore aujourd'hui dans une certaine mesure.

Évolution de la conception des cheminées

Au fil du temps, la fonction des cheminées a évolué, passant d'un besoin vital à un élément décoratif. Les premières cheminées ressemblaient davantage à des foyers qu'à des cheminées modernes. Elles servaient à se réchauffer par temps froid, ainsi qu'à cuisiner. Elles constituaient également un lieu de rassemblement convivial au sein de la maison. Ces foyers étaient généralement placés au centre d'une pièce, permettant ainsi à plusieurs personnes de s'y réunir.

On a constaté de nombreux défauts dans les premiers modèles de cheminées. Avec la révolution industrielle sont apparus les grands projets de logements, ce qui a nécessité une standardisation des cheminées. Les concepteurs de cheminées les plus renommés de cette époque étaient les frères Adam : John Adam , Robert Adam et James Adam . Ils ont perfectionné un style de cheminée qui a été utilisé pendant des générations. Plus petite, plus lumineuse, elle privilégiait la qualité des matériaux utilisés pour sa construction plutôt que sa taille.

Au XIXe siècle, la plupart des nouvelles cheminées se composaient de deux parties : le cadre et l’ insert . Le cadre comprenait le manteau et les supports latéraux, généralement en bois, en marbre ou en granit . L’insert, où brûlait le feu, était fabriqué en fonte, souvent recouvert de carreaux décoratifs . Outre leur fonction chauffante, les cheminées de l’ époque victorienne étaient censées créer une ambiance chaleureuse dans les maisons. Dans l’État américain du Wisconsin , certaines classes de primaire étaient équipées de cheminées décorées afin de faciliter la transition des enfants entre la maison et l’école.

efficacité de chauffage

Cheminée avec foyer tubulaire , dotée d'un échangeur de chaleur à grande surface et d'un cendrier amovible pour faciliter le nettoyage.

Certains foyers sont équipés d'un ventilateur qui diffuse une plus grande partie de la chaleur du foyer dans l'air par convection , ce qui permet d'obtenir une pièce chauffée de façon plus homogène et de réduire les besoins en chauffage. L'efficacité du foyer peut également être améliorée grâce à l'utilisation d'une plaque de foyer, une pièce métallique placée derrière le feu qui réfléchit la chaleur dans la pièce. Les plaques de foyer sont traditionnellement en fonte , mais elles sont aussi fabriquées en acier inoxydable .

Foyer fermé à bois équipé d'un ventilateur qui aspire l'air par l'orifice inférieur, le souffle dans le foyer pour le chauffer et l'évacue par l'orifice supérieur.

La plupart des cheminées anciennes ont un rendement relativement faible. Les cheminées en maçonnerie modernes à bois, quant à elles, affichent un rendement d'au moins 80 % (exigence légale minimale, par exemple à Salzbourg, en Autriche) . Pour améliorer leur rendement, les cheminées peuvent être modifiées par l'insertion de foyers lourds spéciaux, conçus pour une combustion plus propre et permettant d'atteindre un rendement de chauffage de l'air de 80 %. Ces cheminées modifiées sont souvent équipées d'une grande vitre, assurant un chauffage efficace en deux phases. Lors de la première phase, la chaleur initiale est diffusée par la grande vitre pendant que le feu brûle. La structure, construite en briques réfractaires, absorbe alors la chaleur. Celle-ci est ensuite diffusée uniformément pendant plusieurs heures lors de la seconde phase. Les cheminées en maçonnerie sans vitre ne diffusent la chaleur que par rayonnement de leur surface. Selon la température extérieure , une à deux flambées par jour suffisent à maintenir une température ambiante constante .

Effets sur la santé

Bois

Une analyse documentaire publiée dans le Journal of Toxicology and Environmental Health conclut à l'existence de nombreux risques sanitaires liés à la combustion du bois à domicile. Elle indique :

Chez l'adulte, des études montrent qu'une inhalation prolongée de fumée de bois contribue à la bronchite chronique , aux pneumopathies interstitielles chroniques , à l'hypertension artérielle pulmonaire et au cœur pulmonaire (cardiopathie pulmonaire), et altère les mécanismes de défense immunitaire pulmonaire. Si les effets néfastes chez l'adulte sont notables, les enfants semblent être les plus à risque. De nombreuses études portant spécifiquement sur la combustion du bois dans les habitations ont conclu que les jeunes enfants vivant dans des maisons chauffées par un poêle à bois présentaient une incidence plus élevée de symptômes respiratoires chroniques modérés à sévères que les enfants du même âge et du même sexe ne vivant pas dans des maisons chauffées par un poêle à bois. L'exposition des enfants d'âge préscolaire vivant dans des maisons chauffées par des poêles à bois ou dans des maisons avec cheminées ouvertes a entraîné les effets suivants : diminution de la fonction pulmonaire chez les jeunes asthmatiques ; augmentation de l'incidence des bronchites aiguës et de la gravité/fréquence des sifflements et de la toux ; et augmentation de l'incidence, de la durée et possiblement de la gravité des infections respiratoires aiguës . Les émissions issues de la combustion du bois à usage résidentiel contiennent également des oxydes de soufre , des oxydes d'azote , du monoxyde de carbone et des composés potentiellement cancérigènes, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques , du benzène , du formaldéhyde et des dioxines . Certains de ces polluants sont connus pour être cancérigènes, mais leurs effets sur la santé humaine liés à l'exposition à la fumée de bois n'ont pas fait l'objet d'études approfondies.

Le Département de l'Écologie de l'État de Washington a également publié une brochure expliquant la dangerosité de la fumée de bois. Celle-ci explique que les poumons et le système respiratoire humains sont incapables de filtrer les particules émises par la combustion du bois, lesquelles pénètrent profondément dans les poumons. Pendant des mois, les substances cancérigènes peuvent continuer à provoquer des altérations et des lésions structurelles au sein du système respiratoire. Les jeunes enfants, les personnes âgées, les femmes enceintes, les fumeurs et les personnes souffrant de maladies respiratoires sont les plus vulnérables. La fumée de bois peut entraîner des maladies, voire la mort, chez les enfants, car elle est associée à des infections des voies respiratoires inférieures . Des cas d'intoxication mortelle au monoxyde de carbone ont été recensés dans les foyers domestiques .

Gaz et éthanol

Le propane , le butane et le méthane sont tous des gaz inflammables utilisés dans les cheminées (le gaz naturel est principalement composé de méthane, le GPL principalement de propane). Ces gaz peuvent être asphyxiants ou provoquer des explosions s'ils s'accumulent sans brûler. Les feux d'éthanol (liquide, également vendu sous forme de gel) peuvent aussi causer de graves brûlures .

La combustion des hydrocarbures peut dégrader la qualité de l'air intérieur . Les émissions comprennent des particules en suspension (comme le carbone noir ) et des gaz tels que les oxydes d'azote . Ces substances affaiblissent le système immunitaire et augmentent les risques d'infections , d'hypertension artérielle , de maladies cardiovasculaires et de résistance à l'insuline . Certains combustibles sont plus nocifs que d'autres.

La combustion incomplète des hydrocarbures peut produire du monoxyde de carbone, qui est extrêmement toxique et peut entraîner la mort et des troubles neurologiques à long terme .

Effets environnementaux

La combustion de tout combustible hydrocarboné libère du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau . D'autres émissions, comme les oxydes d'azote et les oxydes de soufre , peuvent être nocives pour l'environnement.

Glossaire

chenets forgés à la main
chenets forgés à la main

Plusieurs de ces termes peuvent être associés à cheminée ou foyer, comme par exemple cheminée arrière .

  • Anse — L'une ou l'autre des deux barres métalliques horizontales reposant sur de courts pieds destinées à soutenir le bois de chauffage dans un foyer.
  • Arche — Un arc au-dessus de l'ouverture de la cheminée.
  • Décharge à cendres — Une ouverture dans un foyer pour balayer les cendres en vue de leur évacuation ultérieure de la fosse à cendres .
  • Parement arrière (contre-foyer) — La paroi intérieure, arrière, de la cheminée, en maçonnerie ou en métal, qui réfléchit la chaleur dans la pièce.
  • Bordure de brique — Une arche en brique soutenant un foyer ou protégeant une solive devant une cheminée.
  • Conduit de cheminée — La partie de la cheminée qui fait saillie dans une pièce pour accueillir un foyer.
  • Grue — Bras métalliques montés sur des pivots, qui se balancent et maintiennent des pots au-dessus d'un feu.
  • Clapet anti-retour — Porte métallique servant à fermer un conduit de cheminée lorsque celle-ci n'est pas utilisée.
  • Conduit de fumée — Le passage dans la cheminée.
  • Foyer — Le sol d'une cheminée. La partie du foyer qui fait saillie dans une pièce peut être appelée foyer avant ou extérieur .
  • Pierre de foyer — Une grande pierre ou d'autres matériaux utilisés comme matériau de foyer.
  • Insert — L’insert de cheminée est un dispositif inséré dans une cheminée existante en maçonnerie ou en bois préfabriquée.
  • Jamb—Le côté d'une ouverture de cheminée.
  • Manteau — Soit l’étagère au-dessus d’une cheminée, soit la structure servant à soutenir la maçonnerie au-dessus d’une cheminée
  • Étagère à fumée — Une étagère située sous la chambre à fumée et derrière le clapet. Elle recueille les débris et l'eau qui tombent dans le conduit de fumée.
  • Gorge (taille) — La zone étroite au-dessus d'une cheminée, généralement là où se trouve le clapet.
  • Aile — Les côtés d'une cheminée au-dessus de l'ouverture près du conduit.

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