La ventilation et le chauffage des fortifications en maçonnerie

Dans les fortifications Séré de Rivières construites à partir de 1874, il est indispensable d’assurer une ventilation active des casemates des abris passifs du casernement, de façon à renouveler constamment l’air intérieur, car la capacité cubique des chambres est forcément restreinte.

Pour combattre la condensation de l’humidité contenue dans l’air, il est nécessaire de maintenir l’intérieur des locaux à une température du moins égale à celle de l’atmosphère extérieure, ce qui peut s’obtenir en ne laissant pas l’air confiné se refroidir au contact des parois des casemates, c’est-à-dire en le renouvelant sans cesse.

En hiver, il faut en plus que l’air introduit dans les chambres puisse être chauffé.

Cette ventilation est assurée par un système convenable de prises d’air, de conduites, de cheminées d’appel et d’appareils de chauffage.

Le principe est le suivant :

Dans chaque chambre, l’air vicié est extrait par le bas au moyen d’ouvertures débouchant à la partie inférieure des piédroits dans l’intervalles des lits. Cet air provenant de tous les étages est réuni dans un canal situé sous le sol du rez-de-chaussée. Ce canal est en communication avec une cheminée d’appel située derrière le mur de fond des casemates et dont le tirage est produit par la différence de température entre l’air intérieur et l’air extérieur. Le chauffage de ces locaux est principalement assuré par des cheminées ou des poêles à double enveloppe.

La ventilation artificielle des logements renforcés

Après 1885 et la crise de l’obus torpille, le système de ventilation ne peut plus être utilisé dans les parties renforcées avec du béton ou dans certains des locaux sous-roc. Cette solution sera en partie résolue au moment de l’adoption du béton armé en 1897 avec l’installation d’une ventilation artificielle dans ces parties.

Le système de ventilation artificielle installé dans une caserne bétonnée, un abri de rempart, un coffre de flanquement ou un abri de combat comprend :

• 1. Les dispositifs d’introduction de l’air frais.
• 2. Les dispositifs d’évacuation de l’air vicié.

1º Introduction de l’air frais et chauffage des locaux

On ne compte ni sur la ventilation naturelle par les ouvertures existantes, dont le nombre est très réduit en cas de guerre, ni sur la ventilation que procurent les poêles à feu continu à double enveloppe dont l’installation est recommandée pour le chauffage dans ces locaux, mais dont l’action n’est pas régulière sur la ventilation.

Le cube d’air nécessaire aux besoins de la garnison est déterminé d’après les bases ci-dessous :

• a) Chaque occupant a besoin par heure de 10 m³. Ce chiffre ne doit jamais être supérieur à 3 fois la contenance totale du local, il peut être réduit à ce produit s’il y a lieu. Il est prévu de comptabiliser, parmi les locaux à occuper, les couloirs où l’on pouvait éventuellement disposer des bancs ou des lits de camp.
• b) La cuisine est prévue à 300 m³ par heure.
• c) Les locaux accessoires, tels que paneteries, les magasins aux vivres etc…  qui ne sont pas occupés en permanence, mais où une ventilation est nécessaire.  Le cubage prévu pour ces locaux est variable, il est déterminé après entente avec les services occupants, mais il n’est jamais supérieur par heure à trois fois le volume du local. Il est normalement fixé à la moitié du volume.

On ne prévoit pas la ventilation par insufflation dans les latrines. Ce procédé risque, en effet, si l’évacuation n’est pas suffisante, de renvoyer dans les couloirs les mauvaises odeurs. Les latrines sont donc uniquement ventilées par aspiration. Chaque homme n’y séjournant que peu de temps, il importe peu que l’air qui y pénètre par les portes ne soit pas absolument pur.

Le cube total à insuffler est multiplié par deux, pour tenir compte, dans le cas de la ventilation à bras, de la nécessité de laisser reposer les hommes chargés de la manœuvre, pendant la moitié du temps.

Enfin, le chiffre ainsi obtenu est divisé par le cube débité normalement par le ventilateur choisi. Le quotient, arrondi à l’unité supérieure, représente le nombre des ventilateurs soufflants à installer. Par exemple le ventilateur de type VB nº 12 de la Maison Geneste, Herscher et Cie, débite 2400 m³ à l’heure.

On fait alors la répartition de ces appareils, et ont choisi leurs emplacements ainsi que les dimensions approchées des conduites d’aspiration et de refoulement.

2° Evacuation de l’air vicié.

L’air vicié devant être évacué artificiellement par aspirateurs dans les latrines, les cuisines et l’usine électrique on détermine le nombre de ces appareils à raison de un par latrines, d’un par cuisine et d’un par usine électrique.

Estimation des dépenses.

L’évaluation des dépenses est faite en ajoutant aux frais des divers travaux, le prix des ventilateurs aspirants et soufflants à titre d’indication en 1912, le type VB N° 12 de Geneste-Herscher et Cie coûte 650 frs, le type VB Nº11 avec pignons silencieux en cuir coûte 525 frs. , dont le débit (600m³ environ) suffit pour l’aspiration dans les cuisines et latrines.

Détails de l’installation de la ventilation artificielle

1º Ventilateurs.

Les ventilateurs utilisés sont généralement des appareils de la marque Geneste-Herscher à aubes coniques cylindriques divergentes qui peuvent être indifféremment manœuvrés soit à bras soit électriquement. Dans certains ouvrages d’autres ventilateurs de marques différentes ont été installés.

Pour la manœuvre à bras, ils seront munis d’une commande par pignons multiplicateurs, le grand pignon étant mû par deux manivelles disposées commodément. Le bruit des engrenages est aussi faible que possible. La multiplication est telle que le débit maximum est assuré lorsque les manivelles tournent à 60 tours par minute. Elle est munie d’un encliquetage, permettant à la roue à ailettes de continuer son mouvement une fois les manivelles arrêtées.

Pour la commande électrique, l’arbre de la roue à ailettes est prolongé sur un des côtés, et porte une rainure longitudinale, permettant d’y loger une clavette, pour l’assemblage avec un manchon d’accouplement destiné à relier l’appareil au moteur électrique. Le nombre des tours de cet arbre pour le débit maximum, ainsi que le sens de sa rotation, sont indiqués très exactement par le constructeur et autant que possible inscrits à la peinture ou sur une plaque sur le tambour même de l’appareil.

Le constructeur était de plus invité à établir un tableau donnant, pour la vitesse de rotation de 60 tours de manivelle à la minute, les pressions statiques à l’orifice de sortie du ventilateur pour des débits variant de 100 en 100 m³ par heure à partir du débit maximum jusqu’aux 3/4 de ce débit. Ces pressions devaient être indiquées en kg par mètre carré, en se basant sur une pression normale de 760 mm à la buse d’aspiration.

2° Installation des ventilateurs.

Les ventilateurs sont toujours installés dans les couloirs desservant les casemates. Pour la facilité de la circulation, ils sont généralement logés dans des évidements ayant environ 1,5m en largeur, 1,3m en profondeur et 2m de hauteur, et de telle façon que l’installation du moteur électrique puisse être faite facilement (si elle n’est pas faite en même temps que celle du ventilateur). Dans ce but, il était nécessaire de ménager sur le côté du ventilateur un espace libre de 50cm au minimum dans tous les sens. Afin de soustraire en temps habituel les appareils à l’action des hommes, des portes roulantes en tôle galvanisée, fermant à clef, pouvaient être placées devant ces niches.

A l’intérieur des niches est placée une consigne générale, sur carton et sous verre, ou de préférence sur tôle émaillée, indiquant :

• a) La vitesse à laquelle on doit manœuvrer les manivelles.
• b) Le temps que doit durer cette manœuvre, et les intervalles de repos (généralement ces temps et intervalles sont de 10 minutes).
• c) Les numéros des locaux desservis, avec un plan des canalisations.
• d) Le cube horaire à insuffler dans chaque local, ainsi que le débit du ventilateur supposé fonctionnant sans arrêt (ce dernier chiffre est en général le double du total des cubes à insuffler dans les locaux).
• e) Les données du moteur électrique s’il y a lieu : tension aux bornes, consommation en ampères, vitesse et sens de rotation, tracé des canalisations venant de l’usine électrique.
• f) Des instructions pour le graissage et l’entretien des appareils.

3° Raccordement des ventilateurs avec les conduites.

Les buses d’aspiration et de refoulement des ventilateurs sont en général de dimensions différentes de celles des conduites qu’elles desservent. Elles sont raccordées à ces conduites par des tronçons tronconiques ou pyramidaux, l’inclinaison des parois sur l’axe étant de 1/8 environ.

4° Installation des conduites d’aspiration.

Afin d’éviter de capturer l’air vicié, chargé de gaz toxique, d’un violent bombardement, il était prévu d’aller chercher de l’air pur à l’extérieur des forts au moyen de canalisations profondément enterrées. Mais ce système couteux ne sera pas installé dans les forts à la veille de la Grande Guerre.

L’air pur est finalement aspiré au dehors par des tuyaux en grès vernissé intérieurement, logés dans l’épaisseur du mur de façade donnant sur la cour intérieure ou les fossés, et présentant sur leur trajet deux coudes brusques à angle droit, destinés à briser les effets du souffle des projectiles. La prise d’air extérieure est à 3 m environ au-dessus du sol, de manière à éviter l’introduction d’objets étrangers ou des poussières soulevées par le vent, et à empêcher son obstruction par les débris lancés par un projectile éclatant dans son voisinage. Elle est en outre munie d’un grillage solide en fil de fer galvanisé à mailles de 1 cm environ, pour empêcher l’accès des oiseaux et des rongeurs.

Afin de rejeter les eaux de pluie, le dernier élément du tuyau de grès est incliné de 1/10 environ vers le bas, sur une longueur de 60 cm au moins à partir de la façade extérieure.

Le tuyau de grès, dont le diamètre est déterminé comme il est dit plus loin, est raccordé à la buse d’aspiration par un manchon en tôle galvanisée prenant progressivement la forme et les dimensions de l’orifice d’aspiration.

5° Installation des conduites de refoulement.

Les conduites de refoulement, en tôle galvanisée de 1,5 mm d’épaisseur, dont les dimensions seront déterminées après différents calculs de répartition de l’air, sont de forme rectangulaire, à angles arrondis. Elles sont généralement posées à plat, la plus grande base horizontale, et assemblées à emboîtement, le bout mâle, dans chaque joint, appartenant au tronçon le plus rapproché du ventilateur.

Le tracé adopté pour la canalisation est autant que possible symétrique, le ventilateur desservant à peu près autant de locaux à droite et à gauche. Les coudes ont toujours un rayon intérieur égal à la largeur de la conduite.

Les branchements sont faits de telle sorte qu’on puisse admettre sans trop d’erreur que l’air circulant dans la conduite maîtresse passe en quantité voulue dans chacune des deux directions desservies.

Pour cela, on évite les branchements en T, où la quantité d’air qui passe dans la conduite secondaire est très faible, et déterminée seulement par la pression statique de l’air dans la conduite, et non par sa pression dynamique.

Le tracé de ces branchements se fera donc en s’inspirant des exemples suivants :

Dans les couloirs et à la traversée des passages, les conduites sont placées au-dessous d’une petite dalle en ciment armé de 4 à 5 m d’épaisseur, après avoir été entourées de sable. Cette dalle est reliée au reste du dallage par un scellement au ciment, mais l’emplacement de ce scellement est marqué par un trait au fer, de telle sorte qu’il soit possible de suivre, sur le dallage, le tracé des canalisations, et de soulever sans difficulté les dalles de ciment armé pour permettre les réparations ultérieures.

Dans l’intérieur des locaux à aérer, les conduites sont disposées le long des murs, sous la têtière des lits de camp, à 10 cm environ au-dessus du sol, de manière à éviter que les poussières ne soient soulevées par le courant d’air. Elles sont maintenues dans cette position par des crochets métalliques, scellés dans le mur, qui n’entourent les conduites que sur leur base inférieure et sur le tiers environ de leur face avant, de manière à les maintenir sans s’opposer à leur enlèvement. L’extrémité des conduites est fermée par un tampon mobile à frottement dur.

Une légère pente est donnée vers cette extrémité, pour assurer l’écoulement des eaux de condensation. Mais, l’accès des conduites est généralement difficile, et pour éviter l’accumulation possible de ces eaux, un trou très petit, de 1cm² de section environ, est percé dans la face inférieure des conduites, en avant du tampon, par où les eaux peuvent s’écouler en permanence. La petite quantité d’air sortant par ce trou est négligeable. Quant à la quantité d’eau qui s’en échappe, elle est également si faible qu’elle ne peut en aucun cas devenir une cause de malpropreté.

S’il y a lieu de ventiler les couloirs, les conduites doivent être logées dans l’épaisseur des murs.

Les dimensions des trous d’aération, percés dans la face avant des conduites, sont déterminées par des calculs avant chaque installation. Ces dimensions, quoiqu’assez faibles, sont en général suffisantes pour permettre l’accès des rongeurs, on les protège alors d’un treillis de fil de fer galvanisé très fin, à mailles de 1cm² au maximum, en forme de bande recouvrant toute la longueur de la partie perforée et maintenue au-dessus et au-dessous de la ligne des trous par deux fers plats galvanisés, rivés sur la conduite.

Ainsi, il ne paraît pas que la vitesse de l’air refoulé par ces petites ouvertures puisse devenir gênante pour les habitants. Toutefois, pour éviter que le courant d’air froid, remontant entre les planches des lits de camp, puisse incommoder les hommes pendant leur sommeil, on prévoyait d’étendre soit au-dessous des lits, soit sur les planches mêmes une toile cirée ou une simple toile épaisse du genre toile à voile, plus facile à laver. L’emploi de feuilles de tôle mince était proscrit, car ces feuilles alourdissent les lits de camp, en rendent le nettoyage difficile, et elles produisent par leurs déformations sous le poids des hommes un bruit intense très susceptible de troubler leur sommeil.

Dans les locaux où ne se trouvent pas de lits de camp, notamment les chambres de sous-officiers et d’officiers, le courant d’air constituait une gêne pour les occupants, il y était diminué par des dispositifs spéciaux adaptés à chaque circonstance.

6° Ventilateurs aspirants.

Les ventilateurs aspirants sont installés comme les ventilateurs soufflants. Ils sont placés le plus près possible des locaux à ventiler, pour éviter de donner aux conduites un développement exagéré, et de faire l’évacuation à faible distance du ventilateur et le plus loin possible des bouches d’aspiration des ventilateurs soufflants.

L’aspiration se fait :

• a) dans les latrines, à la partie supérieure de la fosse, et autant que possible vers le milieu de sa longueur.
• b) dans les cuisines, par un tuyau aboutissant à la partie la plus élevée de la voûte et, autant que possible, à l’extrémité la plus éloignée de la hotte du fourneau. On conservera cette hotte pour l’évacuation d’une partie des vapeurs.
• c) dans l’usine électrique grâce à un aérorefroidisseur ou un ventilateur.

En raison de la nature des gaz à évacuer, les tuyaux d’aspiration et de refoulement sont en grès vernissé à l’intérieur. Ils ont un diamètre uniforme de 35 cm, tant pour l’aspiration que pour le refoulement. Seules, les buses de raccord avec les orifices du ventilateur sont en tôle galvanisée, en raison de la difficulté qu’il y a à ajuster des buses en grès, le remplacement de ces parties sera d’ailleurs facile.

Fonctionnement permanent :

En raison de la nature du service à assurer, les ventilateurs aspirants doivent fonctionner sans interruption.

7° Evacuation de l’air vicié dans les chambres.

Il n’est pas fait usage de drains en tôle pour canaliser l’air et le diriger vers l’extérieur. Ces appareils ont l’inconvénient d’obstruer le sommet des voûtes, de gêner l’installation des tuyaux de fumée des poêles et des lampes, et ne paraissent pas devoir aider à l’évacuation de l’air, en raison des frottements supplémentaires dont ils sont la cause.

On se contente de disposer dans chaque chambre, au sommet de la voûte, et immédiatement au-dessus de la porte d’entrée donnant sur le couloir, un drain horizontal en tôle galvanisée de 35cm x 35cm dont l’ouverture est dans le plan même de la cloison séparant la chambre du couloir. Ce drain traverse le couloir en suivant un trajet ascendant, s’il est possible, et se raccorde à un drain de mêmes dimensions percé dans le mur de façade, et débouchant à l’extérieur après avoir été coudé deux fois à angle droit, pour éviter les effets du souffle.

Le drain percé dans le mur reçoit une inclinaison ascendante vers l’extérieur, de manière à faciliter la sortie des gaz chauds. Toutefois, en vue de rejeter les eaux de pluie, la face inférieure du drain, sur 60 cm à partir de la façade extérieure du mur est 1/10 inclinée à environ vers le bas.

L’orifice de sortie du drain est un grillage, comme il est dit plus haut pour la conduite d’aspiration.

D’autre part, pour améliorer les conditions de fonctionnement de ce drain, on le prolonge par une cheminée en tôle galvanisée, de 40 cm de diamètre, boutonnée à sa base dans le mur de façade, se retournant par un coude arrondi, le long de cette façade, et dépassant de 1,5m le massif recouvrant les locaux. Cette cheminée est couverte d’un chapeau en tôle empêchant l’accès de la pluie.

Les tuyaux de fumée du poêle et des lampes sont dirigés dans le drain, suivent la cheminée à l’intérieur et traverseront le chapeau pour venir déboucher à l’extérieur et à 20 cm au-dessus.

En cas de bombardement, ces accessoires seront rapidement démolis. On devait dans ce cas, déboulonner la cheminée d’appel et la laisser tomber au fond du fossé.

8° Installation des moteurs électriques.

Les moteurs électriques sont reliés aux ventilateurs par l’intermédiaire de manchons d’accouplement élastiques de types courants. Ils sont de la puissance indiquée par le constructeur des ventilateurs, qui doit être invité à donner cette indication le plus exactement possible et sous sa responsabilité. Généralement, la puissance du moteur est de 300 watts pour un ventilateur soufflant et 500 watts pour un ventilateur aspirant (Au fort d’Arches, les ventilateurs fonctionnaient en 60 Volts avant 1913, ils passeront à 80 Volts après la modernisation de l’usine électrique sans changer le moteur).

Comme le cube d’air à insuffler dans les locaux correspond (pour tenir compte des nécessités de la manœuvre à bras) à la moitié seulement du débit des ventilateurs fonctionnant à la vitesse normale, on prévoit de ne pas faire fonctionner les moteurs électriques en permanence, sauf toutefois, comme il est dit ci-dessus, pour ceux des ventilateurs aspirants des latrines et des cuisines.

Le moteur électrique était choisi pour ne pas avoir un régime de vitesse et de débit différents pour le ventilateur actionné à bras ou électriquement, car il en résultait des différences dans les pressions aux orifices de sortie.

La solution adoptée était la division, en deux groupes de puissances sensiblement égales, des moteurs à faire fonctionner alternativement, et en reliant à l’un des ventilateurs fonctionnant en permanence un commutateur tournant, destiné à mettre en circuit de 10 en 10 minutes et alternativement l’un et l’autre de ces groupes. Cette solution permettait d’assurer un régime de ventilation uniforme, quelle que soit la nature de la force motrice utilisée.

9° Les calorifères et autres procédés

A l’ouvrage de la Falouse à Verdun, un calorifère à charbon est branché sur l’air pur afin d’augmenter la température des casemates de quelques degrés. Cette configuration ne semble pas avoir été retenue et installée dans d’autres ouvrages.

Au réduit du fort de Villey-le-Sec à Toul, un ventilateur capturait l’air chaud de la boulangerie pour la renvoyer dans la chambre du commandant et la salle de télégraphie électrique.

Le chauffage central

Certains forts comme Uxegney à Epinal, le Gondran C à Briançon ou encore Feyzin à Lyon ont été équipés du chauffage central pour une partie du casernement. Mais, ces installations ne semblent pas avoir été accomplies avant la Grande Guerre. Elles ont été réalisées soit pendant l’entre-deux guerres comme au Gondran C, soit par les Allemands comme à Feyzin pendant le second conflit mondial.

La ventilation artificielle dans les organes cuirassés

Les cuirassements mis au point après la crise de l’obus torpille seront tous équipés d’une ventilation aspirante qui aspire les gaz des tirs pour les refouler à l’extérieur. Le principe de cette ventilation est analogue à celle réalisée dans les cuisines ou les latrines.