Fabriquer un four solaire (cuiseur type boîte)

Edit 03/2017 : une vidéo et un tuto sur le site du lowtechlab vient compléter cette page.

Edit 03/2017 : si c’était à refaire je ferai peut être un modèle avec porte à l’arrière. Au départ j’avais choisie l’ouverture sur la vitre (par le haut donc) pour pouvoir basculer en « mode hivers » avec l’inclinaison 60° (voir schéma d’après). Finalement je e m’en suis pas servie de l’hiver et je penses que c’est pas simple sous nos latitude (journée courte, peut d’ensoleillement). Si cette contrainte de bascule n’est plus autant mettre la porte à l’arrière ça permet de perdre moins de chaleur que la porte au dessus quand on ouvre…

J’en avais parlé, et bien c’est fait ! Je me suis fait un four solaire type boîte. A la différence du cuiseur que l’on peut apparenter à une « plaque de cuisson » avec sa chaleur concentrée & vive (cuire des courgettes, de l’eau pour le thé, des patates sautées…), le four solaire à une chaleur diffuse et douce (gâteaux, tartes….)

four_solaire_europe
Source atlascuisinesolaire.com

J’ai choisi un modèle type « européen » avec deux « oreilles » (réflecteurs orientables). Ce modèle a la particularité de pouvoir se basculer suivant la saison (différence de hauteur du soleil).

Pour la conception je me suis inspiré de mon livre manuel de construction d’un cuiseur solaire de passerelleco. (que je n’ai pas trouvé suffisamment détaillé), du modèle de ouest-atlantis & de celui de iguane.

Fabrication de la boîte isolée

J’ai utilisé du contre plaqué (10mm) de reste, j’ai envisagé de le faire avec des chutes d’OSB (25mm) récupérées dans les poubelle d’un menuisier mais c’était un peu trop épais, ça aurait alourdi l’objet.

Pour l’isolant il s’agit de liège (40mm) car j’avais des chutes de la construction du plancher de la yourte. J’ai envisagé de le faire en récupérant des barquettes de poissonnier en polystyrène à la fin d’un marché (il s’en jette des quantités folles). Le polystyrène est un très bon isolant même s’il n’est vraiment pas écologique mais dans le cas présent, le récupérer avant qu’il soit jeté, c’est éviter qu’il soit brûlé…

Le petit plan qui va bien :

FourSolaire-PlanBoîte

Le fichier Sketchup source

Dans la pratique ça donne :

Il ne reste plus qu’à poser de l’adhésif miroir sur la boîte intérieure.

La vitre

J’ai récupéré une vitre 2mm dans les poubelles d’un menuisier par hasard, mais chez les vitriers il est possible d’en récupérer en pagaille. Quand il remplace une vitre il récupère les anciennes, il y a donc très souvent un container avec beaucoup de vitrage (souvent simple) à récupérer.

J’ai acheté une petite roulette pour découper le verre, ça se fait très bien. Le truc c’est de tenir la roulette bien droite et de l’avoir préalablement imbibée de pétrole désaromatisé.

Le cadre de la vitre

Je n’ai pas de défonceuse pour faire une rainure dans une planche épaisse (ça aurait été l’idéal) j’ai donc fait autrement. Le cadre est constitué de planches de palettes et d’une plaque de bois aglo MDF (souvent dans les fonds de meuble industriel) de la même épaisseur que la vitre (2mm).

Un cadre au-dessus, un cadre en dessous en prenant soin de disposer les angles en quinconce sur les deux épaisseurs. La vitre est prise en sandwich. Elle rentre de 15mm dans les cadres superposés et la périphérie de celle-ci est comblée avec la plaque d’aglo MDF découpée. Le tout collé et vissé.

Il serait peut être bon de faire un joint étanche pour la vitre mais je n’ai pas trouvé de façon écologique de le faire alors tant pis… (c’est du simple vitrage de toute façon…)

Sélection_041Le fichier Sketchup source

Voilà dans le détail :

Premier petit test

Même si c’est pas terminé, il fait beau, je test :

Je suis monté à 75° dans la gamelle noire sans les deux oreilles. Avec les deux oreilles j’ai bon espoir de monter plus haut (ça double presque la surface de captation).

Le constat c’est de la perte de chaleur sur la vitre (la vitre est chaude) 🙁

Des petites choses pour terminer :

Charnière, joint, plaque noire (amovible selon la position été, hiver), découpe des oreilles…

Première cuisson

Gâteau au chocolat réussi, la même gamelle noire monte cette fois ci à 110° avec les deux oreilles supplémentaire :

Petit plus

Après mon gâteau j’ai tenté une tarte et celle-ci n’a pas aussi bien cuite au fond. J’ai donc ajouter une plaque type plancha que j’avais sous la main. Elle a l’avantage d’être noire et va diffuser la chaleur sous le plat. Il est possible d’utiliser n’importe quel matériau plutôt lourd et sombre (tôle, fonte). L’avantage c’est :

  • Meilleur cuisson sous le plat
  • Ajout d’inertie (quand la porte s’ouvre la chaleur part, mais avec la plaque il y a conservation d’une partie de la chaleur. La contre partie c’est qu’à froid, la montée en température est plus lente)

En passant, pour la ficelle intérieure qui maintenait l’ouvrant j’ai fais un Noeud Tarbuck. Il est  autobloquant & permet de régler la longueur  (besoin quand le four est en position été ou hiver).

Axe d’amélioration

Parce que, comme d’habitude, si c’était à refaire, je le ferais différemment :

  • Double vitrage pour la vitre (à lire pour le double vitrage sur un four solaire : http://www.ouest-atlantis.com/org/soleil/construction.htm)
  • Le plat en haut de la caisse n’apporte finalement rien (parce que je ne m’y suis pas fixé pour l’ouverture) du coup c’est plus pénible qu’autre chose de l’avoir j’ai dû bricoler une pièce de rajout.
  • Pour maintenir les oreilles le système ficelle + baguette fonctionne bien, mais il y a peut-être plus commode à l’usage à inventer
  • Le papier adhésif miroir n’est peut être pas l’idée du siècle pour l’intérieur du four, car avec la chauffe il se décolle, se fripe. Personnellement j’ai été contraint de l’agrafé. Le papier aluminium agrafé serait donc tout aussi pertinent et moins cher.

Résumé (à la louche) de ce qu’il faut pour le réaliser

Matériel :

  • La boîte :
    • Panneau de bois : osb ou contre plaqué, l’important c’est qu’il soit pas trop épais pour que le four ne soit pas trop lourd, ~10mm c’est idéal. Il en faut ~9 plaques de 500*500mm + 2 autres plaques de même dimension pour les « oreilles »
    • 3, 4m de baguette (~25mmx~25mm)
    • Isolant : ~40mm d’épaisseur et ~4 plaques de 500*500mm au choix
      • Liège en plaque ou en vrac (difficile à récupérer, moi j’ai mis ça parce que j’en avait sous la main)
      • Vermiculite (moi j’en récupère dans un lycée, c’est avec ça que sont emballé beaucoup d’objet dans les labo)
      • Plaque de polystyrène (en fin de marché récupérer les barquettes de poissons ou dans les poubelles des magasin électroménager…
      • Autre au choix
    • Réfléchissant à l’intérieur du four au choix :
      • Papier adhésif miroir (2 rouleaux) (ça coûte cher)
      • Du papier aluminium (1 rouleau) (ça coûte beaucoup moins cher)
  • Pour la vitre & son cadre (noter que j’ai fait comme ça mais un bon bricoleur peut trouver à faire tout aussi bien voir mieux avec les matériaux qu’il a sous la main)
    • Vitre ~500mm x ~500mm ça se récupère très bien dans les poubelles d’un menuisier qui fait de la pose de vitre. elle ne doit pas être très épaisse pour qu’on puisse la découper facilement avec une roulette découpe verre
    • De l’aglo de la même épaisseur que la vitre. Une plaque de de 500mm x 500mm on sera large
    • Une palette ou des planches ou des chutes de panneaux de bois pour le cadre
  • 1m de charnière fine avec la visserie qui s’incruste bien à l’intérieur (pour faire basculer le cadre & les « oreilles »
  • 3m de cordelette (~4mm de diamètre)

Quincaillerie / Outillage :

  • De la visseries (4×20, 4×30, 4×40) là c’est compliquer à déterminer la quantité et peut être qu’on à pas besoin de tout…
  • Agrafeuse (avec des agrafes hein… :-p)
  • Visseuse/perceuse
  • Scie égoïne et/ou scie sauteuse (scie circulaire en bonus)
  • Scie à métaux (pour découper la charnière)
  • De quoi couper le verre & du un tout petit peu de pétrole désaromatisé pour la découpe

Liens utiles

 

Cuiseur solaire parabolique

Moins consommer d’énergie ça m’intéresse, donc si on peut aussi le faire pour la cuisson des aliments je prends. J’ai donc testé le cuiseur solaire parabolique, autrement appelé le concentrateur solaire.

Test / Construction d’un concentrateur

Je n’en avais jamais approché en fonctionnement. Je me suis donc lancé dans la fabrication rapide d’un petit à base de parabole satellite et adhésif miroir :

C’est impressionnant de passer un papier devant le faisceau du cuiseur, bricolé, ça brûle en quelques secondes. Pour le thé ça fonctionne aussi très bien (compter 1/4 d’heure). Cependant pour une cuisson plus lourde type courgette ça n’a pas bien fonctionné, pourtant c’est resté toute une après-midi au soleil mais il a fallu terminer au gaz…

Mais pourquoi ça n’a pas bien fonctionné ?

  1. Ma parabole n’est vraiment pas grande (60cm de diamètre) il faudrait un peut plus grand je pense. De plus les paraboles satellites ne sont pas très incurvées ;
  2. Mes récipients / casseroles ne sont pas appropriés : l’idéal c’est couvert, de couleur sombre et « fin » (pas de théière en fonte par exemple :-/) pour que la chaleur se conduise bien ;

Je suis convaincu que ça peut fonctionner correctement en le fabriquant soi-même. Voici donc des ressources pour aller plus loin :

L’acheter

Parce que quand même, de temps en temps, je me dis que le faire soit même ça va être chaud patate avec mon outillage, mes connaissances, j’ai craqué, j’en ai commandé un au père noël. Et voici ce qu’il m’a apporté, un COOKUP INOX de chez idcook :

Je suis très content de cet objet et l’utilise quasi quotidiennement en cette période estivale. L’objet est léger ce qui facilite sa manipulation. Quelques petits points d’interrogation sur la durée dans le temps des jonctions entre les tubes inox (qui sont en plastique) et des miroirs (en plastique mou) nous verrons bien…

La prochaine étape c’est le four solaire

Chauffer sa yourte en construisant un Poêlito (poêle type Rocket Stove)

poelito__poele-type-rocket-pour-yourteModification 02/2016 : peinture, amélioration du bouchon de cendrier & vidéo de la première flambée

Modification 10/2016 : ajout d’un lien vers l’article de finition et première flambée du poêlito

La yourte a bien des avantages, mais elle a aussi l’inconvénient de ne pas avoir d’inertie, et ça pour le confort thermique c’est quand même appréciable… L’inertie/la masse permet aussi de ne pas avoir à maintenir un feu permanent, une flambée pendant 2 heures & hop 12 heures de chaleur sans feu (et donc sans risque d’incendie, pour la nuit c’est sécurisant…) Après moult recherches pour corriger ce problème, le poêlito s’est offert à moi. J’ai décidé de me lancer dans sa construction. Il s’agit d’un poêle à bois du type Rocket Stove semi-démontable & conçu pour les habitats légers.

Le chauffage au bois est la meilleure solution dans mon contexte :

  • Matière première abondante localement (La France possède une grande superficie de forêt, il faut quand même bien les gérer…) ;
  • Ressource renouvelable ;
  • Peu de pollution si l’appareil est performant (bonne combustion) ;

Le poêlito est semi-démontable car toute la partie haute du bidon est rempli de sable. Celui-ci est là pour ajouter de la masse tout en étant potentiellement laissé sur place pour un déménagement, ce qui le soulage d’environ 100Kg (celui-ci pèse 250Kg chargé)

Voici deux dessin (vue en coupe) pour comprendre la circulation des flux sur le poêlito :

Vital BIES a conçu le poêlito, c’est un maçon poêlier professionnel qui a notamment coécrit Poêles à accumulation chez terre vivante. Il propose à travers l’association des2mains, des stages (calendrier) de construction du poêlito.

Un manuel de construction très bien détaillé à été rédigé pour la construction du poêlito (sur le site des2mains)  ! Cet article n’a pas pour but de ré-écrire le manuel, mais d’y apporter une modeste expérience, du complément… Si vous voulez en construire un, lisez le manuel.

Mon poêlito, un Pito 200

Fournitures / matériaux

J’avais largement sous estimé le temps que ça allait me prendre. C’est une étape à bien anticiper avant le début de la construction (~1mois).

  • Vermiculite récup’ laboratoire (ça sert de protection dans le transport). Sinon en animalerie c’est utilisé pour les reptiles. Le prix au kilo est plus élevé mais les conditionnements sont plus raisonnables pour la construction d’un poêlito (ça évite d’en acheter 100L alors qu’il n’en faut que 10L)
  • Chamotte réfractaire 0-5 : C’est ce qui a été le plus long. Si vous habitez dans le sud c’est plutôt simple, mais par chez moi c’est très compliqué. La livraison est plus coûteuse que la matière, il faut donc mutualiser… Personnellement j’ai trouvé à mutualiser une commande avec une fonderie près de chez moi. Un artisan poêlier était aussi volontaire. Sinon il faut regarder du côté des briqueteries autour de chez vous.
  • Tube en carton 100, 130, 150 : Les tube de 60, 80 ça se trouve facilement. C’est standard pour l’expédition postale. J’ai récupéré un tube de 100 mais loin sans peine.  Pour le reste je n’ai pas réussi à trouvé en récup’ ou en pas cher. Parce qu’a partir de ce diamètre c’est des tubes de coffrage et un tube de coffrage 150 c’est très vite 50€. Par contre des cartons plats j’en trouve en pagaille. L’idée a donc été de partir de tubes de 60 ou 80 pour avoir une structure ronde sur laquelle s’appuyer et d’enrouler des cartons autour jusqu’à arriver au diamètre désiré. C’est plus long mais c’est plus économique et on m’aurait soufflé cette idée plus tôt, j’aurais aussi économisé du temps de recherche… A certains endroits, j’ai utilisé un tube PVC de 100 qui traînait dans le jardin que j’ai enroulé d’un papier cartonné pour pouvoir le faire glisser une fois le béton coulé. Évidement ça ne fonctionne qu’aux endroits accessibles du coffrage.
  • Vitre vitrocéramique : Rien a voir avec le verre posé sur une plaque vitrocéramique apparemment (des dires d’une miroiterie). Il s’agit plutôt d’un verre de porte de poêle. Ça coûte cher en neuf mais j’ai réussi a en trouver d’occasion. Il faut le prendre au minimum de 4mm d’épaisseur, c’est donc difficile (impossible ?) à découper au diamant pour un novice comme moi. L’alternative est la plaque en fonte mais l’idée d’avoir vue sur la flamme me plaisait bien…

Pour connaître les quantités de vermiculite, chamotte & ciment, le calcule est long et fastidieux. J’ai fais un petit tableur que vous pouvez ajuster / modifier pour votre poêlito :

La conception

Le bidon est récupéré chez un garagiste. C’est l’endroit où tout va se jouer, je l’ai bichonné. C’est un bidon de 200L de diamètre ~60cm. Il faut le décaper afin d’éviter toute émanation de peinture.

Usinage du bidon à la scie sauteuse, évacuation des fumées et cendrier :

Le bouchon de l’entrée de bois avec sa petite poignée en bambou :

Le bouchon du cendrier est plus travaillé, avec une petite ouverture pour gérer l’arrivé d’aire :

Fabrication du coffrage d’évacuation de fumé en carton. Comme dit plus haut, j’ai utilisé des tubes de PVC aux endroits accessibles après la coulée et j’ai roulé du carton plat pour arriver au diamètre souhaité :

Découper un tube pour lui faire faire doucement un angle de 90° c’était pas si simple. On a essayé avec des cosinus et d’autres formules mathématiques barbares sans succès. On est passé à une méthode plus triviale : on a dessiné sur papier puis placé le tube au dessus du papier et tracé la découpe à l’aide du laser de la scie sauteuse :

Et voilà l’assemblage des deux coffrages ‘hors bidon » une fois cellophanés :

Nouveau décapage & usinage d’un bidon de diamètre 350mm pour la cloche :

Test de l’ensemble dans le bidon, j’en profite pour percer le fond du bidon et passer les fils de fer qui maintiendront le coffrage à sa place pendant la coulée du béton réfractaire.

Évacuation du sable :

J’avais besoin de tester le béton isolant. C’est passé par la fabrication de 4 pieds pour le poêle. Ils seront placés sous le poêlio afin de laisser une lame d’aire entre le sol et le bidon. J’ai bien fait de faire un test. Celui-ci m’a permis de me rendre compte que je ne tassais pas suffisamment…

Après apprentissage des erreurs, la première « vraie » coulée, du fond du bidon avec un béton isolant sur 3cm (vermiculite + ciment fondu) :

DSC027712ème coulée, de fond de bidon avec 3cm de béton réfractaire (chamotte + ciment fondu). Le constat c’est que la prise est très rapide. Il va falloir se méfier pour la grosse coulée.

Préparation des réservations de sable. Celles-ci permettent une économie de béton réfractaire et permettent l’évacuation du sable par gravité.  J’en ai profité pour ajouter des cales pour maintenir des écartements entres les différents éléments (3cm de béton minimum partout pour que la structure tienne)

La grosse coulée ! Là ça rigole plus, 90Kg de chamotte réfractaire à passer, 35Kg de ciment… Jonathan, de l’association APALA est venu me prêter main forte pour l’occasion, merci à lui. J’avais acheté un embout malaxeur mais ça faisait trop chauffer la perceuse et la prise est trop rapide pour faire de grosse quantité. Donc on a d’abord mélangé tout le sec (chamotte & ciment) dans une poubelle et on mettait dans la gamate au fur et à mesure avec l’eau. On était 2, un au mélange, l’autre à tasser. C’était pas de trop, on y a bien passé 3 heures.

Pour la vitre vitrocéramique, je ne me suis pas risqué à la découpe vu le prix. Pour faire le plan j’ai tout assemblé et fait une maquette en carton de celle-ci pour être sûr + un plan détaillé sur sketchup© ci-après (attention peut être à ré-adapter à votre poêlito) :

Note : A l’heure où j’écris, cette partie n’est pas détaillée dans le manuel.

J’ai demandé à une miroiterie, c’est ~75€ la découpe sans garantie de réussite (si ça casse c’est pour ma pomme) j’ai donc joué la carte réseau et un ami de mon père s’est dévoué. Toujours sans garantie de succès, mais là c’était gratuit.

Sortie coffrage. A cet étape je me suis aperçu que l’idée des tubes de PVC (même bien entouré) n’était pas la meilleure idée du monde. En effet la poussée du béton est telle que le PVC était bien coincé. J’ai dû faire une petite flambée (2 bouts de papier, cagette) pour le ramollir puis l’extraire.

Coulée du tube de remontée de flammes. Cette coulée se fera en béton isolé (vermiculite). L’espace entre le haut de la remontée et la vitre ne doit pas créer d’étranglement mais il doit être maximisé pour éviter des inversions de tirage. Pour calculer l’espace (ici la hauteur) à laisser il faut procéder comme suite :

Notre diamètre est de 100mm, nous cherchons h, la hauteur :

L’espace (hauteur) minimum entre la fin du tube de remontée de flamme et la vitre doit être d’au moins 25mm. J’ai mis 35…

Moule en carton et béton isolé :

La plaque fond de cendrier a été réalisé par mon père qui avait une plaque de fonte type égout à découper. Elle permet de bien faire circuler l’air :

Découpe cloche et alimentation en bois :

Découpe couvercle :

Peinture :

Assemblage

Y’a plus qu’a…

Il reste à coller les assemblages avec du mortier terre & à remplir de sables mais étant donné qu’il va déménager avant d’être utilisé je ne vais pas le faire maintenant.

Contemplation

Et voilà le beau bébé :

Modification 10/2016 : La suite est dans l’article finition et première flambée du poêlito

Premier test

Le coût

En euro : hors coût d’évacuation des fumées & matériel que je n’avais pas, je m’en suis sorti pour 273€ (+30€ de peinture, parce que c’est plus joli et que ça protégera le bidon de la rouille). Il est annoncé entre 270€ et 340€, je suis dans les clous. Plus de détails :

En temps : aucune idée mais pas mal quand même. En m’en occupant de temps en temps (à l’envie) le soir, week-end il s’est passé 3 mois entre la compréhension/l’étude du manuel, la recherche de matériaux, la construction & la première flambée.

Conclusion

Je ne vais pas faire de conclusion sur son utilisation, n’ayant pas de recul sur celle-ci (ça viendra et je tâcherai d’en faire un billet). Globalement je suis satisfait & c’était plaisant, les solutions succédaient plutôt rapidement les problèmes. J’ai appris beaucoup car je n’avais jamais vraiment fait de béton seul ni même trop travaillé le métal. La partie « béton » n’a quand même pas été une partie de rigolade, en effet travailler protégé/masqué n’est pas dans mes habitudes.

Merci à Marion pour la relecture.