Hypocauste

Ce principe de construction était déjà connu de la civilisation de la vallée de l'Indus (ville de Mohenjo-daro, abandonnée au XVIII^e siècle av. J.-C.) et des Grecs dès le IV^e siècle av. J.-C. à Athènes par exemple. On a pu notamment retrouver des vestiges datant du I^er siècle av. J.-C. à Olympie^[3].

Par leur utilisation intensive de ce système, ce sont les Romains qui le perfectionnèrent au I^er siècle av. J.-C.^[4], notamment pour le caldarium des thermes. Ils en attribuaient l'invention à Caius Sergius Orata vers 80 av. J.C.^[5],[6]. On retrouve ce dispositif dans tout le monde romain de Silchester en Angleterre^[7] à Hippos en Galice^[8], en passant par Champlieu en Oise^[9] ou Kourion en Chypre^[10].

Les premières utilisations de l'hypocauste comme chauffage domestique datent de vers 150 de notre ère par les Romains^[6]. Mais l'utilisation de ces systèmes pour le chauffage resta limitée, car une large diffusion aurait provoqué un anéantissement des ressources de combustibles à l'échelle de l'Europe^[6]. Cette technologie fut ensuite réutilisé par les premiers chrétiens qui bâtissaient leurs églises sur d'anciennes demeures romaines munies d'hypocaustes comme le baptistère Saint-Jean à Poitiers dont le bassin était chauffé.

Un hypocauste est avant tout « un système de chauffage situé sous le bâtiment à chauffer »^[11]. Dans le cas romain, le système est constitué d'une combinaison variable de six éléments^[10], les ingénieurs l'adaptant aux conditions concrètes^[12] et l'ayant fait évoluer au cours du temps^[13]:

1. Le praefurnium ou furnace était un grand foyer qui avait la forme d'une petite chambre circulaire ou rectangulaire voûtée, tuilées ou constituée de de briques ou même de bloque de fer^[11]. Il comprenait une chaufferie et était généralement proche d'un espace ouvert ou d'une pièce de combustible^[14].
2. Le flue ou canal, d'un tiers ou un quart de la taille du foyer, communiquait entre le foyer et les chambres de chauffe^[11]. Il était généralement constitué de briques^[14].
3. Les chambres de chauffe placées sous l'espace à chauffer^[11].
4. des piliers pilae, soutenant l'espace de chauffe à un intervalle d'environ 300mm^[14].
5. le sol suspensura, situé sur les piliers, était formé d'une épaisse couche de mortier de tuileau, souvent doublé d'un lit de briques^{[réf. nécessaire]}.
6. Une tuyauterie permettant d'évacuer les gaz^[14].

Le type de combustible, bois ou charbon de bois, reste débattu, même si le consensus scientifique tendrait à favoriser le bois^[15]. Dans les grands thermes romains, ces pièces de service sont installées sur une façade latérale du bâtiment et desservies par une galerie ouvrant sur l'extérieur pour faciliter l'approvisionnement^[16]. Généralement, le dosage de la chaleur se faisait par la proximité ou le nombre de foyers communiquant avec les hypocaustes. Dans le schéma le plus simple, le foyer s'ouvrait sous ou à côté de la pièce à chauffer. On estime que la température obtenue dans les pièces ne pouvait pas dépasser 30 degrés.