Fonctionnement
FONCTIONNEMENT EN VIDÉO
Principe
Il existe différents types de poêles de masse : des petits, des grands, des lourds, des légers, des industriels, des artisanaux, de série, sur mesure, homologués, non homologués, des rayonnants, des semi-rayonnants.
Les poêles de masse AFeuxDoux sont des poêles rayonnants artisanaux. Ils sont conçus et réalisés sur mesure pour votre projet selon les techniques les plus modernes, garantissant des performances certifiées parmi les plus élevées.
C’est dans un cadre maîtrisé que je souhaite vous exposer le principe du poêle de masse.
Un poêle de masse (encore appelé poêle à accumulation ou poêle à inertie) est un appareil de chauffage composé de matériaux lourds (pierre, brique, faïence) qui accumulent l’énergie d’une flambée propre, rapide et intense (de 30 minutes à 1h30) et restituent longuement la chaleur une fois le feu éteint (de 8 h à 36 h selon vos envies et besoins).
La diffusion de chaleur se fait majoritairement par rayonnement infrarouge mais également par convection. Les poêles de masse disposent également d’un circuit d’échange (canaux ou chicanes) permettant de récupérer la chaleur des fumées avant leur évacuation par le conduit.
Pour accroître l’efficacité de la flambée, le poêle de masse utilise le principe de la post combustion ou combustion secondaire : les gaz émis par le bois chauffé brûlent à très haute température, les émissions de monoxyde de carbone, particules fines et autres polluants habituellement générés par la combustion au bois en sont donc très réduites. Les émanations ne sont plus chargées de particules nocives et polluantes grâce à une combustion plus complète, ce qui fait de ce système de chauffage l’un des plus propres et performants qui soit.
Selon la masse du poêle, les flambées sont réparties en une, deux ou trois fois par jour, voire une flambée tous les jours, 2 jours ou 3 jours (intersaison). Plus la masse est faible, plus le nombre de flambée sera important.
Le principe de fonctionnement se déroule en 3 étapes :
- Une flambée efficace
- Une récupération maximale de la chaleur produite par la flambée
- Une restitution prolongée de cette chaleur
Physiquement, chaque poêle est constitué de 3 « organes » spécifiques à chaque étape :
1.Un foyer en briques réfractaires qui est conçu pour brûler quasiment entièrement le bois, avec un rendement de combustion supérieur à 99%
4 injecteurs d’arrivée d’air dans le foyer (chambre de combustion)
2. Un circuit de chicanes ou de carnaux en briques réfractaires qui guide les « gaz » issus de la combustion (on ne parle pas de circuit de fumée, car la bonne combustion garantit l’absence de fumée) tout en permettant la plus grande récupération de la chaleur émise par la combustion.
Circuit de carneaux de fumées en briques réfractaires
3. Un habillage conçu pour assurer une diffusion contrôlée de la chaleur dans la maison
Habillage en briques apparentes
Puissance et rendement du poêle
La puissance des poêles de masse est très variable. Elle dépend des besoins de la maison et du mode de vie de ses habitants.
La puissance est donc déterminée en fonction de :
- La surface à chauffer
- La performance thermique de la maison
- Le niveau d’inertie de la maison
- Le rapport d’isolation et d’inertie de la maison
- L’organisation des différentes pièces de la maison : présence d’espaces dégagés ou cloisonnés
- Le nombre de flambées quotidiennes possibles ou souhaitées
- Des espaces de vie les plus occupés
- Quelle est la puissance moyenne du poêle ?
Pour le savoir, le mieux est de la calculer à l’aide de la formule suivante :
- P = b.c.η / t (écrire le divisé avec une grande barre)
Avec
- P : Puissance du poêle (kW)
- b : Consommation de bois (kg/jour)
- c : Pouvoir calorifique du poêle (~4 kWh/kg)
- η : Rendement utile du poêle (%/100)
- t : Temps d’autonomie de la flambée (h)
Par exemple, un poêle avec un rendement utile de 85 %, qui chauffe un bâtiment B avec 15 kg de bois en une seule flambée par jour, a une puissance moyenne de 2 kW. En effet, 15 x 0.85 x 4 / 24 = 2.1 kW. Avec un poêle d’une puissance moyenne de 6 kW pour ce même bâtiment B, vous risquez la surchauffe. Inversement, avec un poêle d’une puissance moyenne d’1 kW, vous serez dans l’inconfort thermique.
Attention : Il est important de bien faire la différence entre la puissance moyenne et la puissance maximale. Pour connaître la puissance moyenne nécessaire pour chauffer votre maison, l’idéal est de contacter un bureau d’étude thermique.
Je conçois des poêles avec des puissances moyennes comprises entre 160W et 16 kW. Il est intéressant de calculer le prix d’un poêle au kW de puissance moyenne.
Le rendement énergétique est le rapport entre l’efficacité réelle d’une machine (le travail utile qu’elle effectue) et l’efficacité théorique maximale qu’on peut attendre d’elle. Le rendement a toujours une valeur comprise entre 0 et 1 (ou 0 et 100 %).
Un rendement utile de 85% signifie que 85% de l’énergie de vos bûches est devenue utile pour vous chauffer. Plus le rendement est élevé, moins on consomme de bois.
Le rendement utile est le fruit de plusieurs facteurs :
- un bon rendement de combustion (supérieur à 99%) grâce au foyer en briques réfractaires qui assure une combustion quasi-complète du bois.
- un bon rendement d’absorption : c’est à dire la capacité du poêle à absorber le plus possible de chaleur émise par la combustion.
Par exemple, un poêle de fonte dernière génération a un très bon rendement de combustion, mais un rendement d’absorption moyen : la fumée qui sort de la cheminée est à plus de 200 voire 400°C. Ce qui veut dire que vous chauffez l’air extérieur à 200 ou 400°C.
Réactivité et surface rayonnante
Le niveau de réactivité de chaque poêle s’adapte aux besoins du projet.
Lors du premier feu de la saison de chauffe, les poêles mettent, selon leur conception, entre 1 et 12 heures pour être chauds et ainsi émettre un rayonnement qui apporte le confort.
Pour les autres flambées, les températures de surface du poêle atteignent leurs températures maximales entre 3 et 12 heures suivant les épaisseurs et les diffusivités des matériaux qui composent les parois. Il est également possible de rendre certaines surfaces d’un même poêle plus ou moins réactives en jouant sur ces mêmes paramètres.
Les cuisinières sont des poêles très flexibles :
- En position 100% cuisinière, l’air de la maison se réchauffe très rapidement grâce à l’effet convectif des plaques de cuisson,
- Quand l’air est chaud, on passe graduellement en position 100% poêle de masse pour augmenter le rayonnement du poêle et diminuer la convection.
En cas d’absence prolongée pendant l’hiver, un chauffage doit prendre le relais du poêle pour maintenir la maison hors-gel (au minimum) ou en chauffe pendant votre absence. Dans le cas contraire, un à deux jours sont nécessaires pour retrouver un bon niveau de confort dans votre habitat. Ce point est particulièrement important pour les maisons qui bénéficient de beaucoup d’inertie, comme les maisons en pierre.
Quant à la qualité du rayonnement, elle dépend de la surface apparente rayonnante* du poêle : plus la surface apparente est grande, plus les températures de surface sont basses, plus le rayonnement est agréable. Inversement, un petit poêle, de faible surface apparente, aura des températures de surface plus élevées qu’un grand poêle, et son rayonnement sera moins doux.
* Il s’agit de la surface chaude du poêle. Plus cette surface apparente est grande, plus la chaleur est répartie et moins les températures de surface sont élevées. Pour indicatif, un poêle de 5 kW avec une surface apparente de 8 m² aura une température moyenne de 65°C, alors qu’un autre poêle de même puissance avec une surface apparente de 15 m² aura une température moyenne de 45°C environ. Voici des images prises avec une caméra thermique à des intervalles de temps réguliers sur un poêle de 4,5 kW avec une surface apparente de 10 m² environ. On obtient des températures de surface légèrement inférieures aux températures de surface théoriques annoncées. En effet, les mesures ont été relevées sur le poêle en fonctionnement mais en cours de séchage.
Un poêle avec des grandes surfaces apparentes n’est pas forcément imposant. Les surfaces sont réparties en les rendant utiles : bancs, plans de travail, murs chauds et confortables au toucher en hiver, et frais et agréables en été. L’avantage du poêle sur mesure est de pouvoir intégrer des poêles de grandes surfaces dans tous les environnements.
Autres questions techniques
- Quel est le poids total de l’appareil ?
La capacité d’un poêle de masse de chauffer toute une maison toute la journée avec un ou deux feux par jour dépend de sa capacité d’accumulation de la chaleur. Un poêle de 5 tonnes accumule davantage d’énergie qu’un poêle de 800 kg. Il est parfois intéressant de calculer le prix du poêle au kilo.
- Combien de kilos de bois le foyer brûle-t-il par heure ?
Plus vite le bois est brûlé, plus vite le clapet du poêle, qui permet d’emprisonner la chaleur du feu, est fermé. Nous concevons des foyers qui brûlent jusqu’à 25 kg/h. En d’autres termes, si votre maison a besoin de brûler 25 kg de bois par jour, une heure de flambée suffit.
Néanmoins, si, pour vous, le plaisir de regarder le feu longuement est une priorité, nous concevons le foyer de façon à ce que vous puissiez prolonger la flambée tout en bénéficiant d’un rendement élevé.
- Combien de kilos de bois peut-on charger et brûler dans le foyer en une fois ?
Plus le foyer accepte des grandes quantités de bois, moins vous avez besoin de recharger le foyer pendant la journée. Si le confort thermique de votre maison est atteint avec une consommation de bois de 25 kg par jour, il vous faut réaliser :
- 3 feux de 8 kg si votre foyer accepte 8 kg maximum,
- 2 feux de 12,5 kg si votre foyer accepte 12,5kg maximum,
- ou un seul feu de 25 kg si votre foyer le permet.
Nous concevons les foyers en fonction du nombre de flambées que vous souhaitez faire par jour. Nos foyers acceptent des charges de bois comprises entre 1,2 et 40 kg par flambée.