Boisinière multifonction

L’an passé, j’ai pas mal cuisiné avec un petit rocket de cuisson. C’était plaisant mais un peu limitant en terme de fonctionnement. En effet, je ne pouvais utiliser qu’une casserole ou une cocotte ; pas de four, difficile de mettre un gros bac pour stériliser les bocaux… Un passage au Pyromaniack 2021 m’a bien motivé à bricoler une boisinière extérieure… Quand le temps ne se prête pas au solaire…

Au niveau des cuiseurs feu de bois, dans le paysage LowTech/DIY, je vois surtout deux grands acteurs :

  • Les FEUFOLLET sont très créatifs en la matière (four, plaque, percolateur, plancha…) ;
  • Oxalis qui propose un système pertinent avec un foyer commun et plein de modules/interfaces pour faire four, plaque… (vidéo de présentation)
dusoleildansnosassiettes.com

Ces 2 acteurs font des choses très intéressantes mais pas trop dimensionnée pour mes besoins quotidiens/familiaux. En tout cas, pas pour mon foyer de 3 personnes. J’ai donc opté pour le « Cuiseur multi-combustible » de David Szumilo (Du Soleil Dans Nos Assiettes) . David étant aussi « Monsieur Oxalis« . Grand merci à lui pour ce partage !

Les avantages que j’y ai vu sont :

  • Multi-fonction (four, stérilisateur à bocaux, plaque, plancha…). Du coup : gain de place ;
  • Facile à fabriquer (en 1/2 journée c’est fait ;
  • Peut convenir à un foyer / pour un usage quotidien ;
  • Le côté multi-combustible (bois, pellet…) n’était pas trop attirant au début pour moi, et puis pour le pain j’ai craqué, c’est quand même pas mal…

Le seul défaut que j’y vois (mais qui en fait aussi son point fort), c’est que les gastronomes de cantine (objet central dans la conception), c’est pas simple à récupérer… Les cuistots disent que c’est increvable, donc ça ne se jette/donne pas…

  • Sur le marché de l’occasion, ça se trouve, mais il y a différentes marques et elles ne s’emboîtent pas forcément toutes entre elles… (et c’est nécessaire dans le cas présent). Du coup, pas simple non plus.
  • Sur le marché du neuf : beh c’est du neuf, en Inox (et l’inox c’est rare… est-ce qu’il y en a encore ?).

Et en même temps, c’est cet usage des gastronomes qui m’a plu. Parce que c’est un objet « standardisé » en taille, si bien qu’ils peuvent s’assembler les uns dans les autres et le tout devient multi-fonction. Il n’y a qu’un seul gastronome (le foyer) à vraiment martyriser, les autres restes « en état », ils sont au pire noircis. L’inox présente l’avantage de garantir une bonne longévité au cuiseur, car le métal aurait tendance à se dégrader rapidement avec l’acidité des gaz de combustion / la condensation. Sur ce point David m’a dit :

J’ai 2 ans de recul sur le vieillissement des gastros inox. Ils ont été utilisés lors des stages de 3 jours ici tout les mois, pour faire mon pain tout les 3/4 jours, régulièrement pour la cuisine domestique et la stérilisation de bocaux : en moyenne, chacun a fonctionné une centaine de fois par an, la tenue de l’inox est incomparable avec les cuiseurs bidons dont les phénomènes de condensation altèrent rapidement le métal, à ce jour, aucun signe de faiblesse. La pièce la plus sollicitée est le bas du couvercle isolé car il n’est pas refroidi du fait de l’isolation, il blanchit (donc plus de 700°) à chaque pain et pizzas, pas de déformation ni de rouille, le métal est juste devenu plus orangé.

David Szumilo sur la tenue dans le temps de ce cuiseur.

Les gastronomes / l’assemblage

Quand on achète un gastronome, il y a 2 choses :

  • La largeur est fixe (~300mm)
  • La longueur : 1/1 c’est celui du foyer qui fait ~500mm, puis ça se décline :
    • 1/2, sera 2x moins long que le 1/1 (~250mm), on pourra donc glissé deux 1/2 dans un 1/1
    • 1/3 sera 1/3 moins long que le 1/1 (~165mm)
    • … Vous aurez compris la logique
  • La profondeur : 20cm c’est celui du foyer. Ensuite au choix : 5, 10, 15, 20, 25cm….

Du coup, je me suis dit que c’était génial, hyper flexible ! Qu’une fois le foyer réalisé dans un 1/1 on y place ce qu’on veut dedans. Oui mais…

Et bien oui, andouille que je suis, c’est pas magique… Soit, mais quand même, ce que j’avais imaginé dans ma tête peut quand même prendre forme en réfléchissant 2 minutes. J’ai juste rajouté une bande d’alu que j’ai plié en forme du gastronome 1/1 et le trou est bouché…

A ceci près qu’il faut faire une encoche à la moitié de la longueur pour mettre des 1/2. J’avais prévu de mettre des encoches pour utiliser des 1/3 – 2/3. Mais fnalement, je ne m’en sert jamais…

2 gastronomes 1/1 de marque différentes… Ils ne s’emboîtent pas…

Avertissement sur la récupération d’occasion : En plus d’être une misère parce qu’il y en a peu, c’est souvent très dépareillé. Je me suis fais avoir car tous les gastronomes ne s’emboîtent pas les uns dans les autres. Les dimensions sont standards mais pas les formes visiblement 🙁 dommage…

La fabrication

J’ai plutôt suivi les instructions de David, le créateur, sur le site dusoleildansnosassiettes, rien de bien novateur. J’ai récupéré une vielle table en métal pour faire le support et zou :

Chargement bois

J’ai opté pour un Té en Inox pour la partie chargement bois. David propose une version plus lowtech avec des boîtes de conserves.

La tenue se fait avec 2 tiges filetées, glissées dedans, parce que j’avais ça sous le coude.

Four à pain / Pellés

Tout l’hiver j’ai fais mon pain dans le MiniMasse (petit poêle de masse d’Agir LowTech), et il me fallait de quoi faire mon pain le reste de l’année… J’ai commencé par faire le couvercle isolé :

Le couvercle isolé de vermiculite (pour le four et le stérilisateur) que j’ai riveté au 4 coins

Ensuite, j’ai réalisé une seule réserve à pellets, celle pour la cuisson de mon pain, qui fait 20cm de haut et 10cm de rayon. Elle permet 1h de chaleur. David a documenté pas mal de tailles de réserve pour différents usages/temps/intensités de chauffe.

Avantage du pellet :

  • Combustion constante, propre
  • Pas de surveillance : tu charges, t’allumes, tu reviens 1h après… (particulièrement appréciable pour la stérilisation de bocaux, le pain..)

L’inconvénient :

  • C’est pas gratuit : au départ, cette boisinière, c’était avant tout pour utiliser un déchet que je produis (coupe dans le jardin, chute de bricolage), donc c’est couillon de se retrouver à acheter un sac de pellets… Après, relativisons, un sac de 15kg c’est environ ~20h de feu (dans la réserve de 10cm de diamètre)
  • Écologiquement, le bilan du pellet n’est pas dingue, surtout parce que c’est un produit industriel :
    • Pour répondre à la demande croissante, on broie des arbres pour en faire du pellet (la phase de broyage demande de l’énergie) ;
    • Le séchage du pellet se fait dans des fours… à bois ? 😮 parce qu’en industrie, on a pas le temps, le stockage coûte plus cher que l’énergie d’un four… (là où du bois bûche peut sécher naturellement) ;
    • Il y a peu de chance qu’il soit produit + transformé à côté de chez soi, donc il y a eu du transport (contrairement à un arbre).

Bon voilà, c’est le petit confort pour faire du pain… Sinon, je l’utilise avec mes chutes de bois de bricolage / palettes qui traînent dans le jardin / taille d’arbustes…

Trouver le bon fonctionnement pour mon pain n’a pas été chose simple… j’ai raté pas mal de pain… J’ai un plat en céramique rectangle pour le pain que j’utilise dans mon poêle, donc je voulais rester sur celui-ci. La mise en place des briques est plus subtile qu’il n’y parait. Il y a une grosse brique sur la tranche qui permet d’éviter le contact direct des flammes avec le plat. J’en mets une autre par dessus de façon à ce que le couvercle soit quasi en contact de celle-ci, ça incite les flammes à passer sur le côté, ou dessous la brique. Sinon, ça passe par dessus la brique et le pain ne cuit pas par le dessous (cuisson non homogène). Ensuite, je place 2 petits morceaux de briques pour que le plat repose mais plus ils sont petits, plus ils permettent la circulation des gaz chauds sous le plat. Le plat est relevé tant que faire se peut (quasi à touche-touche avec le couvercle) pour encourager au maximum le passage par le dessous.

Souvent, je commence la flambée avec 1m de conduit d’évacuation. Ça saisit bien le pain et ensuite, à mi cuisson, je retire un morceau (pour ne laisser que 50cm) et j’en profite pour tourner mon plat à 180° pour que la cuisson soit homogène.

Un chapeau

J’ai fait un petit chapeau de conduit parce que la partie cuisson est sous mon débord de toit, au sec, mais pas la partie fumées. Un chapeau peut me permettre de cuisiner s’il pleut un peu… alors j’ai bricolé ça avec des chutes de conduits de poêle et des chutes d’aluminium (inspiration Vital, dans le manuel poêlito).

Meuble à gastronome

Avec le petit meuble à gastro vite fait en chute de planche de terrasse, c’est parfait !

Prix

J’ai acheté des trucs en trop, et des trucs que j’aurais aimé avoir en plus (des petits couvercles 1/2). Mais j’ai fais une petite synthèse de ce que je préconise d’avoir en pour une utilisation familiale (four, stérilisateur, plaque, crêpes…) et on s’en sort en gros pour ~260€ en neuf pour le gros du matériel (j’ai pas compté la quincaillerie) :

Utilisation

Cela fait maintenant plusieurs mois que je l’utilise avec satisfaction, pas quotidiennement mais au moins 3-4 fois par semaines :

Merci encore à David Szumilo (Du Soleil Dans Nos Assiettes) pour le partage de son savoir inspirant !

Chauffe-eau, phase 2 – échangeur avec poêle de masse

Pour vos questions poêles de masses : un forum dédié aux poêles de masses open source existe ! Venez discuter du MiniMasse, du poêlito et compagnie…
forum.poeledemasse.org

Second hiver avec le poêle de masse d’Agir LowTech dans la paillourte. Cet hiver a été placé sous le signe de la production d’eau chaude.

Page d’appel aux dons du projet pour que ce poêle de masse pour petit habitat open source puisse voir le jour : https://agir.lowtech.fr/t/pdm/projets/tiny/fiche-de-presentation/

Cet article fait suite à l’article « Chauffe-eau, phase 1 – surplus d’énergie solaire »

Préambule

La production d’eau chaude sanitaire (ECS), c’est quelque chose de plutôt énergivore : elle représente à elle seule en moyenne ~15% de la facture d’électricité d’un français moyen. Et si vous ne chauffez pas à l’électricité, il y a de grande chance pour que ce soit le premier poste de dépense…

Je considère que la solution la plus optimum / lowtech, c’est le chauffe-eau solaire thermique (non photovoltaïque), couplé avec un poêle bouilleur. De cette façon, on couvre tous les besoins en eau chaude de l’année. Bien sûr, dans un monde soutenable, il est primordial de réviser ses besoins, c’est pour quoi j’ai opté pour un chauffe eau de 20L (une installation standard dans un foyer moyen, c’est plutôt un ballon de 200L).

De mon côté, je dispose déjà d’une installation solaire photovoltaïque autonome ; j’ai donc du surplus d’énergie ~9 mois dans l’année. Depuis quelque temps, je redirige ce surplus dans mon ballon d’eau chaude de 20L. Mais l’hiver : pas de surplus = pas d’eau chaude. C’est pas dramatique en soit, quand on allume le poêle on met une gamelle pleine d’eau dessus et on peut faire notre douche avec ça… Mais tant qu’à avoir un poêle pas loin du ballon, autant les marier. D’autant que mon ballon (un Nautic-Therm Stehend ME 230V 330W 20L de la marque Elgena) est équipé d’un échangeur de chaleur initialement conçu pour récupérer les calories du moteur (le liquide de refroidissement circule et la chaleur du moteur qui roule réchauffe l’eau) : je vais donc utiliser cet échangeur pour le “connecter” au poêle.

Toute l’expérience qui va suivre a été réalisée sur le prototype v20.10

L’expérience

Pour produire de l’eau chaude avec un poêle de masse, il y a 2 écoles :

  1. Faire circuler un échangeur Inox dans le passage des fumés ;
  2. Apposer un échangeur en surface du poêle, noyé dans l’enduit.

Nous allons tâcher d’explorer ces deux solutions dans le cadre d’une utilisation sur le poêle de masse d’Agir LowTech.

À noter qu’ici, je cherche à produire de l’eau chaude sanitaire (stockée dans un ballon) mais d’autres utilisations sont possibles :

  • Radiateur déporté (pièce éloignée du poêle)
  • Mur/sol chauffant

On parlera ici d’échangeur “en circuit fermé”, dans le sens ou ce n’est pas l’eau du ballon d’eau chaude sanitaire qui se promène dans l’échangeur. Un fluide (ici de l’eau) est réchauffé dans l’échangeur du poêle, circule jusqu’au chauffe-eau et transmet ses calories via un échangeur à l’eau contenue dans le ballon.

Circulation de l’eau

Pour la circulation de l’eau il y a 2 écoles / 2 techniques :

  • Le circulateur : Une petite pompe électrique qui pousse l’eau dans le circuit ;
  • Le thermosiphon : L’eau chaude prenant plus de place que l’eau froide, quand l’eau se réchauffe elle “pousse” l’eau à monter.

Je vais tâcher d’explorer les 2 options pour savoir si les 2 fonctionnent aussi bien dans mon cas.

En thermosiphon, pour que ça puisse fonctionner, il faut que nos tuyaux soient plutôt de gros diamètre (limiter les frottements) et surtout que la source de chaleur soit plus basse que le ballon. Dans ma configuration, c’était anticipé. Mon ballon se trouve à ~2m10 du sol pour son point le plus bas et le poêle fait ~90cm de hauteur. À noter que la longueur ne peut pas non plus être infinie en solaire thermique : 5 à 6m de tuyau, ça fonctionne parfaitement ; au-delà, c’est moins sûr (la hauteur est aussi à considérer). Bref, le thermosiphon c’est “beau” parce que ça ne nécessite pas d’électricité, de pompe… mais ça ne fonctionne pas dans toutes les configurations.

Le circulateur que j’ai testé est un « ENERJFluid 9180 ES2 20-60/180 ». Il consomme 3W au plus bas pour 0,5L/min et 37W pour 0,20 L/min). La consommation électrique de 3W, c’est peu, surtout qu’il n’est pas nécessaire de l’avoir allumé perpétuellement. Mais 2 choses :

  • Même si le circulateur consomme peu, il consomme.. (tout dépend du contexte énergétique dans lequel nous nous trouvons… “peu” c’est déjà plus que “pas”)
  • Si circulateur il y a, il faut le contrôler (manuellement au automatiquement) en fonction de la température du fluide transporté par rapport à la température du ballon par exemple, pour que le circulateur stoppe la circulation quand la température du ballon est supérieure ou égale à la température de l’eau dans le circulateur.

Circuit ouvert ou fermé ?

Schéma fonctionnement d’un vase ouvert

Les tuyaux entre l’échangeur du poêle et l’échangeur dans le ballon peuvent être :

  • En circuit fermé, sous pression (classique en plomberie)
  • En circuit ouvert, hors pression (pression atmosphérique)

Le circuit ouvert est simple d’installation, et fonctionne aussi bien que le circuit fermé. Il faut simplement laisser un récipient “ouvert” à l’air sur le point le plus haut. Il remplace ainsi les éléments de plomberie suivants :

  • Groupe de sécurité : il ne peut y avoir de surpression dans un circuit ouvert ;
  • Vase d’expansion : l’eau chaude prenant plus de place que l’eau froide le niveau ce celle-ci varie dans le récipient (le dimensionnement du récipient est à calculer fonction de la quantité d’eau dans le circuit) ;
  • Purgeur automatique : sa position en “point le plus haut” permet aux bulles d’air de remonter à ce point et de s’échapper à l’air.

Les inconvénients du circuit ouvert :

  • Tous les environnements de plomberie ne permettent pas d’avoir de vase ouvert en point haut ;
  • Il introduit dans le circuit de l’oxygène pouvant provoquer une corrosion prématurée des conduits. Un peu d’huile en surface pallie à ce problème.

Pour allez plus loin (p57).

Vase ouvert gobelet

Au départ, j’étais parti pour acheter un vase ouvert, mais pour une si petite installation, je ne trouvais pas vraiment chaussure à mon pied. J’ai fini par percer un verre en plastique et à bricoler un passe paroi de plomberie, ça fait le job… En effet on considère 2-3% d’expansion de l’eau de 0 à 80°C. De mon côté, toute ma tuyauterie abrite ~2L d’eau ; il fallait donc que mon vase ouvert soit capable d’encaisser un différentiel de 2L*3%=0.06L soit 6cl. Même pas besoin d’une pinte !

Installation

Voici donc l’installation / le schéma de plomberie qui permet de tester / comparer :

  • Le circuit ouvert/fermé (sous pression) grâce à une vanne 3 voies en partie haute pour passer du vase ouvert au purgeur d’air ;
  • Le thermosiphon ou le circulateur électrique par un “by pass” en partie basse

Mesures

Pour caractériser les échanges thermiques, j’ai repris le travail que j’avais produit pour le banc de test, en y ajoutant des capteurs de débit YFS201. Ceux-ci sont hors du circuit en thermosiphon, car j’avais peur qu’ils gênent le fonctionnement de celui-ci, et je n’étais pas sûr qu’ils soient suffisamment sensibles pour enregistrer le doux mouvement du thermosiphon.

Pour les capteurs de température, j’ai utilisé des DS18B20 en doigts de gant sur des tés en laiton.

Sur le test avec l’échangeur inox dans les fumées, j’ai eu peur de dépasser la température max des DS18B20. J’ai donc mis des thermocouples, mais ça s’est avéré inutile : la température max des DS18B20 n’a pas été dépassée, même dans ce cas.

L’instrumentation n’est pas d’une précision folle, les conditions sont des conditions en situation (et non en laboratoire). Les sondes de températures sont plutôt précises ; le débitmètre, lui, un peu moins :

Fréquence de 1sRésultat au débitmètreRésultat au verre doseur
Robinet en continu 1 (en L)0.971.15
Robinet en continu 2 (en L)1.21.5
Robinet ouvert à petit débit0.570.82
Ouvert aléatoirement1.040.75

Sonde ECS : la sonde de température ECS n’est pas très juste. En effet, elle est en sortie de ballon. Je pensais que c’était plutôt stable à cet endroit mais après sur-isolation, ça ne s’avère pas très vrai… C’est pour ça que je “tire” un peu d’eau de temps en temps dans les résultats (~1 fois par heure), pour avoir un “vrai relevé” de la température dans le ballon… La vérité doit même se trouver 2-3°C au dessus (à cause de l’inertie des raccords laitons). Je n’avais pas envie de percer mon ballon pour l’expérience. J’ai tenté de “rallonger le doigt de gant” en soudant une tige filetée au bout, mais ça n’a pas tenu.

Une solution non explorée aurait été un passe paroi avec un thermocouple : le thermocouple aurait pu “se glisser” jusqu’à l’intérieur du ballon par l’évacuation.

Échangeur de surface

Apposer un échangeur de chaleur (tuyau en contact avec la paroi extérieure du poêle) noyé dans de l’enduit.

Cette solution d’échangeur en surface du poêle semble plus intéressante pour plusieurs raisons :

  • Plus pérenne : pas d’usure des matériaux car, même en Inox réfractaire, le contact avec les gaz de combustion (acides) entraîne une corrosion et la suie/goudron se dépose sur des tubes froids ;
  • Pas de risque de dégrader la combustion ;
  • Moins dangereux : peu/pas de chance de faire monter l’eau à 100°C (et donc changement d’état) sur cette zone exposée à l’air donc simplification du montage (moins d’organe de sécurité nécessaire).

Aux rencontres de l’AFPMA, André De Bouter nous à parlé de ce système de récupération de chaleur en surface du poêle, notamment développé par Tigchelaar. Il préconise d’utiliser un tube cuivre recuit 5mm intérieur « plié » à l’horizontal (comme derrière un réfrigérateur) environ tous les 10cm, noyé dans l’enduit sur l’extérieur du poêle de masse ; et un circulateur pour gérer la circulation.

Nous allons partir sur cette base, mais ayant la volonté d’expérimenter le thermosiphon, il va falloir augmenter le diamètre du tube en le passant à 16-18mm.

Mise en œuvre

J’ai emprunté une cintreuse à un copain plombier (le 16-18 ça ce tort pas comme ça) et après avoir déroulé mon tuyau de recuit, j’ai fait mes “S”. Une fois mon échangeur en forme, j’ai appliqué une barbotine de terre en accroche sur les briques du poêle. Par précaution, j’ai aussi mis 3 vis à béton pour “porter” l’échangeur (serré avec du fils de fer). J’ai ensuite appliqué une première couche d’enduit terre-sable et, sans attendre que celle-ci soit sèche, j’ai noyé l’échangeur dedans (histoire de maximiser le contact entre le poêle et l’échangeur). J’ai ensuite sanglé des bastaings autour du poêle le temps du séchage. Quand celui-ci a été sec, j’ai appliqué une autre couche d’enduit terre. Bien sûr, cet enduit est tramé pour tolérer la dilatation du cuivre / des briques avec les différences de températures.

Relevés

Pour tous ces relevés, la charge de bois est à 3kg avec un poêle tiède (allumé la veille) ; la flambée dure environ une heure.

Mode thermosiphon, circuit ouvert (hors pression)

Graphique ECS surface Mode thermosiphon, circuit ouvert (hors pression)

Mode circulateur ~2l/m, circuit ouvert (hors pression)

Graphique ECS surface Mode circulateur ~2l/m, circuit ouvert (hors pression)

Mode circulateur, circuit fermé (sous pression à 2 bars)

Graphique ECS surface Mode circulateur, circuit fermé (sous pression à 2 bars)

Constats

Ce qu’on peut dire, c’est que plus la température de départ du ballon est froide, plus celle-ci à tendance à monter.

  • Départ à 29.7°C pour le relevé 2021-11-26_09-00 = +7°C
  • Départ à 28°C pour le relevé 2021-11-24_08-36 = +6.4°C
  • Départ à 26°C pour le relevé 2021-11-25_09-31 = +11°C

Il ne semble pas y avoir de différence profonde entre le mode circulateur ou thermosiphon ainsi que le mode circuit ouvert ou fermé.

Évaluation

Avec les mesures du banc de l’hiver 2021 nous connaissons la restitution de chaleur de la paroi sur laquelle l’échangeur a été installé : CR:InSitu2Hiver2021

Arthur nous a fait un beau tableau : Calcul_puissance_échangeur_de_surface.ods ‎

Il en ressort que l’ensemble de l’installation (échangeur en surface du poêle + tuyauterie + échangeur dans le ballon) nous amène à un rendement de 13%.

La forme de l’échangeur

En escalier

Échangeur en escalier

La forme de l’échangeur joue un rôle. En discutant avec un plombier, il en ressort qu’une forme “en escalier” (comme les anciens radiateurs en fonte) peut être pertinente pour maximiser l’efficacité du thermosiphon mais aussi, sur une même surface, avoir plus de longueur de tuyau.

Mais la fabrication d’un tel échangeur s’avère très complexe. Je suis plutôt novice en brasure, et je n’ai pas réussi à mener le projet au bout sans qu’il y ait de fuite. La difficulté ici, c’est la concentration des soudures qui fait que si on en chauffe une, les autres autours bougent…

En bobine

Échangeur de surface – Extrait livre poêle de masse accumulation chez Terre Vivante

Une autre voie qui n’a pas été expérimentée, c’est la voie “en bobine”. Attention tout de même : les bulles d’air pourrait être d’autant plus nombreuses.

Échangeur dans les fumées

Avertissement

Le fabricant de poêle de masse néerlandais Tigchelaar avait arrêté l’installation de leurs échangeurs (dans les fumées) car souder des pièces d’inox réfractaire, c’est pas simple et le coût de fabrication est élevé…

Dans le livre « poêle à accumulation » des éditions Terre Vivante il est dit :

Si l’échangeur est placé dans le flux des fumées, le système doit toujours être muni d’une régulation que l’on appelle « sécurité antiretour froid » afin d’éviter que l’eau qui entre dans l’échangeur ait une température inférieure à 50°C. Une eau froide (à température du réseau) pourrait provoquer une condensation acide et ronger l’échangeur même inoxydable. Si l’eau entrant dans l’échangeur est trop froide, une vanne à trois voies permet de la mélanger avec celle qui en sort et qui est déjà chauffée. Il est éventuellement possible de remplacer ce système coûteux par un mitigeur.

Avec un circulateur, il est nécessaire de faire une “boucle” pour ne jamais injecter de l’eau trop froide dans l’échangeur (qui se trouve dans le passage des fumées chaudes) afin de limiter l’effet de corrosion.

Dans le support Oxalis, il est dit :

La circulation est déclenchée par une régulation électronique ou un interrupteur thermostatique entre 70 et 80° pour limiter le risque de condensation autour de l’échangeur. La sonde est fixée à la sortie de l’échangeur par un collier métallique.

La sonde en sortie est là pour couper le circulateur si jamais l’eau devient moins chaude dans le circulateur que dans le ballon, ceci pour éviter de refroidir le ballon bien sûr.

Oxalis semble considérer l’échangeur Inox dans les fumées comme un consommable à changer de temps en temps… Le risque est modéré dans le cas d’un auto-constructeur qui a conscience de cette contrainte, d’autant que dans le cas d’un circuit fermé, le plus gros drame serait d’avoir ~2L d’eau dans le poêle. Ce risque est par contre peut être trop important sur un poêle installé par un professionnel.

Mise en œuvre

L’échangeur est un tuyau 2m (dont 1,8m dans le poêle) d’inox annelé diamètre nominal de 32mm.

Il a été passé sur une des 2 redescentes latérales dans la double peau, par “simplicité”. En effet, je n’avais pas l’énergie pour démonter la 2ème peau de mon poêle en plein hiver.

  • L’entrée était en partie arrière, j’ai percé au perforateur un trou de la taille du tuyau (jointé à la laine céramique) ;
  • La sortie était en partie haute sur le côté, j’ai pu démonter la brique pour l’entailler à la meuleuse.

Relevés

Pour tous ces relevés, la charge de bois est à 3kg avec un poêle tiède (allumé la veille), la flambée dure environ une heure.

3kg de bois, thermosiphon, mode circuit ouvert

3kg de bois, thermosiphon, mode circuit ouvert

4kg de bois, thermosiphon, mode circuit ouvert

4kg de bois, thermosiphon, mode circuit ouvert

3kg de bois, Thermosiphon, mode fermé 1.8b

3kg de bois, Thermosiphon, mode fermé

3kg de bois, avec circulateur, mode circuit ouvert

  • Les données : 2022-01-13_18-06.ods
  • Nuance : La flambée a été peu puissante au ressenti, doute sur la quantité de bois
  • Gain de température dans le chauffe eau : +10.5
3kg de bois, avec circulateur, mode circuit ouvert

3kg de bois, avec circulateur, mode circuit fermé à 1.6bar

  • Les données : 2022-01-12_17-55.ods
  • Nuances :
    • Réglage du circulateur dans les premières minutes…
    • Légère fuite sur les thermocouples
  • Gain de température dans le chauffe eau : +14.9
3kg de bois, avec circulateur, mode circuit fermé

Constats

Le gain de température dans le chauffe eau est globalement plus important de quelques degrés (0 à 7°C) qu’avec l’échangeur de surface.

L’expérience à 4kg de bois montre une très nette augmentation du gain dans le chauffe-eau (quasi le double qu’avec 3kg de bois).

Mais…

Cheminé qui fume gris = mauvaise combustion…

Mais voilà, j’ai vite arrêté. Parce qu’autant avec ce poêle, les voisins ne savent pas quand je chauffe car il n’y a que rarement de la fumée qui sort du conduit (si c’est le cas, c’est souvent une erreur humaine…), ce qui est un bon signe de bonne combustion. Autant quand j’avais l’inox plein d’eau froide dans les fumées, j’avais un panache de fumées en continu durant la combustion.

Ce n’est pas un signe de bonne combustion : le poêle était difficilement utilisable, le tirage était dégradé. La température ne montait certainement pas suffisamment haut, ce qui dégradait la combustion = générait de la pollution.

Une piste pour expliquer ça : peut-être un échangeur trop gros/long par rapport à la puissance du poêle (on lui en demande peut-être beaucoup).

Pour apporter une précision : quand l’inox était vide (sans eau), je n’avais aucune fumée, le poêle se comportait « normalement ». Ce qui me semble démontrer que l’échangeur ne gênait pas la circulation des fumées (ce qui aurait pu être le cas).

Vital Bles nous dit qu’il est bon de prévoir un starter efficace dans le cas d’un échangeur dans les fumées, il nous dit aussi que “l’influence néfaste sur le tirage (surtout sur son instauration rapide au démarrage) est d’autant plus importante qu’on s’approche de la fin du circuit. C’est moins problématique lorsqu’on met l’échangeur en sortie de foyer, au plus chaud des fumées. Et le risque de condensation due au passage d’eau froide au contact des fumées est d’autant plus réduit.”

André DE BOUTER nous a fait remarquer que le circulateur était peut-être trop proche de la combustion, un test à l’arrière du poêle, dans la remontée de fumées serait une bonne chose.

De mon côté, je lis entre les lignes que c’est loin d’être simple l’histoire de l’échangeur dans les fumées.

Des pistes pour aller plus loin

Quelques pistes là-dessus pour les prochains tests :

  • Utiliser un échangeur de diamètre plus petit
  • Diminuer la longueur de l’échangeur
  • Le faire circuler dans la partie arrière du poêle
  • Avec un meilleur « by pass »/clapet…

Juste l’échangeur

Etant donné que nous avions la puissance émise par la paroi sur laquelle est installé l’échangeur, j’aurais aimé caractériser le rendement de l’échangeur “seul” (énergie transmise dans l’eau). Les camarades ingénieurs d’Agir LowTech avait besoin, pour ce calcul, que l’eau entre dans le capteur à une température stable/froide.

Je suis donc parti avec une poubelle d’eau de 80L, non isolée :

Mais ça n’a pas suffi, la poubelle est quand même montée en température, ce qui fait que les données n’étaient pas exploitables pour déterminer le rendement du capteur.

Je mets les données quand même, pour les curieux :

  • Test de l’échangeur de surface (circulateur, circuit ouvert:, 3kg de bois dans le poêle)
  • Test de l’échangeur inox dans les fumées (circulateur, circuit ouvert:, 3kg de bois dans le poêle) :

Une piste pour réussir cette expérience serait de faire la même chose avec la poubelle d’eau à l’extérieur de la maison + un temps bien froid. Voire même d’avoir 50m de tuyau d’arrosage entre l’échangeur et la poubelle d’eau aiderait grandement (mais là, bonjour les bulles d’air possiblement).

Difficultés

Des bulles

Remplissage solaire thermique

J’ai eu de la peine à faire circuler l’eau dans le circuit au départ, que ce soit avec circulateur, en thermosiphon, circuit ouvert ou circuit fermé en pression… ça ne fonctionnait pas. C’était des bulles… et ça empêchait la circulation de l’eau (même avec le circulateur).

Avec le mode “sous pression” (vase, purge air…), j’ai réussi à virer les bulles principalement au remplissage avec la pression du réseau + la pompe qui tournait à fond. La pompe poussait tout ça comme il faut. Quand je suis repassé sur le mode “circuit ouvert” le circulateur fonctionnait aussi dans ce mode… ouf…

Un contributeur (François) m’a expliqué comment il remplissait les circuits. Il utilise un remplisseur 3 vannes en photo ci-après. Il faut remplir d’un côté en laissant l’autre ouvert et fermer la vanne du milieu, ça pousse l’air vers la sortie. Dès que l’eau sort, c’est bon, il faut fermer les 2 vannes et rouvrir la vanne du milieu.

Légionellose

Il s’agit plus une peur qu’une difficulté : la bactérie du chauffe-eau…

Leur croissance est effective entre 20 et 50°C. Au-delà de 50°C, leur croissance est limitée, elles ne prolifèrent pas et elles sont détruites au-delà de 60° (source).

Raté, entre 30 et 40°C c’est pile-poil la température qu’on retrouve dans le ballon. Le risque a quand même été qualifié de faible pour plusieurs raisons :

  • Quand l’appoint électrique avec le surplus d’énergie photovoltaïque se déclenche, l’eau monte à 70°C, il n’y a que ~3 mois dans l’année ou la température ne monte pas au dessus de 60°C ;
  • Le ballon faisant 20L, l’eau est très souvent renouvelée ;

L’installation “in situ”

Même si le gain est faible, j’ai quand même finalisé l’installation avec l’échangeur de surface / thermosiphon / circuit ouvert. D’une part, parce que j’avais tout le matériel et d’autre part parce que, même si ça n’élève la température que de 10°C par flambée,, c’est toujours ça de pris, toujours ça qui n’est pas nécessaire de chauffer par une autre source d’énergie. Dans mon cas, ça nous fait de l’eau tiède alors que sinon nous n’avons que de l’eau froide l’hiver (il y a rarement du surplus d’énergie photovoltaïque en hiver et, s’il y a du surplus, c’est peu). Et s’il y a ne serait-ce qu’un peu de surplus photovoltaïque, l’eau sera déjà préchauffée…

Schéma Installation ECS en surface chez David Mercereau

En l’état (thermosiphon + circuit ouvert) l’installation est très “lowtech”, ne risque pas de tomber en panne, et ne consomme pas d’énergie ; donc même si je suis un peu déçu, car c’est peu de gain, je suis content de l’avoir fait, c’est toujours ça. Ceci étant, je ne sais pas si je l’aurais fait si j’avais eu l’information du “si peu de gain”.

Conclusion

Aucune conclusion. Cette expérience mérite d’être approfondie, croisée, recoupée, contredite.. mais pour le moment, la solution de l’inox dans les fumées semble être compromise pour cette version du poêle.

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Batterie de vélo avec des batteries 18650 de récup’ – 1 an après

Il y a 1 an, j’ai fabriqué une batterie de vélo avec des cellules 18650 récupérées dans des batteries d’ordinateurs qui partaient à la poubelle. L’article complet : Fabriquer une batterie de vélo avec des batteries d’ordinateurs de récup’ (18650).

Plus d’un an après, après plus de 1000km, j’ai observé une diminution d’autonomie de la batterie de l’ordre de ~20% (à la louche). La batterie est encore largement utilisable : je peux encore faire ~50km d’autonomie. Par curiosité, je l’ai tout de même ouverte pour voir où j’en étais.

Avant de l’ouvrir, je l’ai sollicitée (déchargée) pour voir si certains paquets de 18650 (mon montage c’est 13S6P) étaient significativement bas en voltage. Le constat fût le suivant :

  • Globalement, les 11 paquets du centre étaient à ~3.8V ;
  • A l’extrémité négative (proche du moins) le voltage était à 3.69V (donc plus bas) ;
  • A l’extrémité positive (proche du plus) le voltage était à 3.948V (donc plus haut).

Au vu de ceci, je me suis dit que les cellules proches du « – » avaient été plus sollicitées, et donc devaient être fatiguées. Après un nouveau passage au testeur (OPUS), ce n’est pas du tout ce qui s’est confirmé, c’est même tout l’inverse : les cellules proches du « + » avaient perdu énormément de capacité par rapport à celles proches du « -« . Dans le détail :

Capacité en ~06/2020Capacité en 09/2021Différence
21321255-877
2440636-1804
2108182-1926
20981693-405
24572388-69
24452383-62
Capacité des modules à l’extrémité + de la batterie
Capacité en ~06/2020Capacité en 09/2021Différence
25132494-19
24901991-499
23562248-108
22972259-38
20502011-39
19771779-198
Capacité des modules à l’extrémité – de la batterie

J’ai donc remplacé les 4 des 12 18650 testées qui avaient vraiment beaucoup perdu et j’ai inversé les cellules proches du + et proches du -… L’avenir dira si c’était suffisant…

Schéma des cellules testés

Cette étude ne porte que sur les 2 extrémités (2 groupes sur 13…). Je ne sais pas dans quel état se trouvent les autres cellules au centre. Pourquoi ? Parce que je n’ai pas pris le temps de refaire un test pour toutes les cellules, et aussi parce que le démontage des modules plastiques vruzend n’était pas simple du tout… C’est même franchement pas hyper démontable + certains modules vruzend sont fendus… Pas terrible quoi… (mais j’ai pas trouvé mieux)… Si vous avez, je prends…

Ceci étant fait, après remontage, la batterie tient encore moins la décharge :’-( Est-ce que j’ai déséquilibré la batterie, ou est-ce que les cellules que j’ai mis en remplacement ne sont finalement pas si bonnes que ça, je n’en sais rien… je crois que je ne vais pas passer à côté d’un test complet des cellules…

Bref : faire sa batterie c’est beaucoup de temps, l’entretenir aussi !

[podcast] ElemenTerre : vers un habitat plus frugal

J’ai été interviewé dans une série de podcast proposé par « Imagine LA » (Conseil de développement de Loire-Atlantique) et du Département de Loire-Atlantique. Voici l’épisode :

Le lien vers le podcast sur plusieurs plateforme :

Ode aux petites maisons : C’est la taille qui compte !

En matière de climat, par exemple, on sait de manière générale que l’empreinte carbone des Français a très peu évolué au cours des vingt dernières années : elle stagne entre 11 et 12 tonnes de CO2e/hab/an, […]. Cette stagnation s’explique en partie par des effets rebonds au sein de leur consommation, c’est-à-dire que la baisse de certains postes de consommation est compensée par d’autres facteurs en hausse : par exemple, le contenu en CO2 des carburants et la consommation moyenne de carburant des véhicules baissent, mais les distances parcourues augmentent ; ou alors la performance des logements s’améliore mais la surface par personne s’agrandit […]

Des actes à la hauteur ? Face au défi climatique, perceptions et limites des comportements

Quand on parle de maison écologique, j’ai le sentiment qu’on s’attarde beaucoup sur « comment elle est faite ». Par exemple, est entendu qu’une maison en paille serait écologiquement plus soutenable qu’une maison en parpaings. Cependant, dans ce que je vois se construire comme maisons écologiques, et quand je lis la revue « la Maison écologique », je constate que se sont majoritairement de très grandes maisons… mais en paille… Or, je pense qu’on peut être un très bon écolo (dans le sens « réduire son impact sur cette terre ») dans une maison en parpaings de 30m2 et un très mauvais dans une maison en paille de 130m2 (en considérant la moyenne de 2,2 personnes par foyer). La taille ça compte !!! Une petite maison, c’est :

  • Moins cher à l’achat, donc moins besoin d’argent, donc moins besoin de travail pour gagner cette argent (le travail est-il bon pour la planète ? Je vais pas partir là-dessus, hein…)
  • Moins d’utilisation de matériaux, de déplacements… Même s’ils sont issus du ré-emploi, du recyclage, même s’ils sont issus de l’agriculture (la paille), même s’ils sont renouvelables (le bois) ; moins on en utilise et plus on préserve notre environnement, on en laisse pour les autres… on partage le gâteau…
  • Moins d’énergie pour son fonctionnement / sa durée de vie : Le chauffage, eau chaude (perte dans les réseaux), ventilation mécanique… (coût financier, environnemental moindre)
  • Moins d’entretien, (idem coût financier / environnemental)
  • Moins d’emprise, d’artificialisation des sols et donc plus de place pour le vivant
  • Pas de place pour accumuler / capitaliser des objets / vêtements…

Dans mes petites formations sur l’autonomie électrique solaire, je n’encourage personne à aller vers l’autonomie, je dis juste comment le faire… Parce qu’à mon avis, et encore une fois : on peut être un très bon écolo sur le réseau, en consommant peu, et un très mauvais sur un système solaire autonome. C’est avant tout une histoire de besoin / confort / sens…

Caution écologique

J’ai le sentiment que construire en matériaux renouvelables ou issus du réemploi – comme acheter de l’électricité verte / faire installer des panneaux solaires – c’est comme « s’acheter une conscience écologiste ». Pour moi, ce n’est pas la source de l’énergie mais la quantité qui est à questionner.

Même considération pour les maisons… Vivre dans une maison en paille n’est-il pas devenu une caution écologique en soi ? J’ai le sentiment de le percevoir dans le comportement des nouvelles personnes avec qui je discute quand je dis que je me suis fabriqué ma maison en paille : j’ai l’impression qu’ils me hissent directement sur le podium des champions de l’écologie.

Auto-contrainte, chemin vers la sobriété

L‘auto-contrainte est, je pense, une bonne piste pour aller vers plus de sobriété-liberté. Exemple de l’eau : si tu dois aller chercher l’eau au puits (une contrainte), tu vas forcément consommer moins d’eau que si tu n’as qu’à ouvrir le robinet. Mon foyer consomme aujourd’hui ~18L d’eau / j / personne (la moyenne française est plutôt à 150L / j / personne). On en est là parce qu’à notre emménagement dans la yourte, nous avons fait le choix de ne pas mettre l’eau courante au robinet (auto-contrainte), mais à la porte. De ce fait, notre rapport à cette ressource a considérablement changé. Après 3 ans de bonnes habitudes, nous avons installé l’eau au robinet de vaisselle (mais toujours pas dans la douche) et notre consommation d’eau n’a pas augmenté… C’est la même chose pour l’électricité, actuellement mon système solaire autonome ne me permet pas de croissance des besoins (sauf à tout changer…). Je suis contraint par ce système (contrainte choisie, heureuse) : c’est pour moi la seul façon d’avancer dans ce monde d’abondance apparente... Cela me permet de toucher du doigt la finitude des choses.

Si j’applique ce principe d’auto-contrainte à l’habitat c’est avant tout sur la surface et non sur la composition des murs que ça se joue.

Une étude sur le mode de vie en Tiny House (de Maria Saxton) (les pingouins l’on vulgarisé) montre que le principal atout environnemental de ce mode de vie n’est pas son aspect mobile (ça, au contraire, ça semble avoir un impact négatif sur l’environnement car de plus gros véhicules sont achetés pour tracter les tiny, et finalement utilisés aussi pour les trajets quotidiens). Mais le fait que ce soit de petits habitats est bon pour la planète car il n’y a pas de quoi stocker des « objets » de consommations / vêtements et compagnie… Bref, pas de place pour accumuler, et ça c’est bon pour l’environnement.

L’essentiel : 15m2 ?

Quelque soit la taille de votre maison, vous finissez par passer l’essentiel de votre temps au lit, sur votre bureau, dans votre cuisine. Soit dans un espace d’environ 15m2

source

Et ça ne me semble pas déconnant. En rédigeant cet article, si je regarde autour de moi dans ma maison de 40 m2, l’écrasante majorité du temps est passé dans mon lit, dans le canapé, autour de la table de la cuisine, devant mon bureau… Donc ~1/3 de ma maison… Soit ~15m2…

Mais…

La vie peut changer, on peut avoir besoin de plus grand. Et oui, dans ce cas là, au moment ou ça se présente, si ça se présente, il faudra envisager d’agrandir. Mais dire je fais 4 chambres parce que je projette d’avoir 3 enfants, ça me paraît excessif en point de départ. Rien ne dit qu’on va les faire, rien ne dit qu’on sera encore de ce monde, rien ne dit qu’ils voudront chacun leur chambre… Et s’endetter sur 25 ans pour des hypothèses, je trouve ça périlleux. C’est plus facile d’agrandir une maison que de la réduire. D’ailleurs, pas sûr que ça se fasse « réduire une maison ». On cherche plutôt à trouver un nouvel usage pour tel ou tel espace. Quand on en a, on se crée des besoins…

C’est compliqué de sauter dans le vide, vers l’inconnu, sortir de sa zone de confort, si on n’a jamais vécu dans du « petit ». Sur ce point, c’est pas faux, mais que vous ayez vécu à Paris ou que vous ayez été étudiant, il y a fort à parier que vous ayez déjà vécu dans petit. Je pense que l’homme a une formidable capacité d’adaptation. De mon côté, j’ai choisi de passer par une yourte (chantier d’1 mois, pas grand investissement financier) pour goûter à cette vie, voir si ça m’allait… j’y suis encore…

Et si on n’a pas à chauffer parce qu’on a fait une maison passive, ça change la donne ? J’ai cherché à savoir si le surcoût environnemental d’une maison passive était positif par rapport au fait d’avoir la même maison bien faite avec un besoin de petite puissance de chauffage et je n’ai pas trouvé… Mais il sera toujours plus pertinent, à mon avis, de chauffer peu un petit espace plutôt que d’avoir une grande maison passive.

Tout ça est à considérer pour l’espace « habitable » (en terme énergétique mais aussi d’impact écologique à la construction) donc d’avoir des espaces de stockage non chauffés (non isolés) c’est une autre histoire, bien moins problématique…

T’as les moyens pour une grande maison ?

La question pour résumer c’est : est-ce que tu as les moyens de te payer le confort souhaité ? (moyen financier / écologique)

  • Pour moi, les moyens financiers, c’est 0 prêt. J’attends d’avoir les sous pour les dépenser sinon c’est « vivre au dessus de mes moyens » (c’est là-dessus que notre société repose…), et ça évite bien des spéculations de se passer des banques…
  • Pour moi les moyens écologiques, c’est considérer que la terre c’est un gâteau et que c’est pas mal de partager… Actuellement, il y a des gros gourmands (je m’y inclus) qui mangent plus que d’autres… (matériaux, énergie, espace, emprise sur le vivant…).

Le MiniMasse – (petit) poêle de masse d’Agir Low-Tech – est (en test) à la paillourte

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Page d’appel aux dons du projet pour que ce poêle de masse pour petit habitat open source puisse voir le jour : https://agir.lowtech.fr/t/pdm/projets/tiny/fiche-de-presentation/

J’en avais parlé, et bien c’est fait ! Je suis allé passer 4 jours au labo d’Agir Low-Tech pour fabriquer leur prototype de poêle pour petit habitat et j’ai participé à son développement en effectuant tout un tas de tests/mesures. Ce premier prototype est arrivé dans ma paillourte en janvier 2021.

J’ai déjà expliqué le contexte, les observations qui justifiaient mon envie de retourner vers « un poêle de masse » dans cet article, je ne vais donc pas revenir dessus. Beaucoup m’ont demandé « mais pourquoi tu ne refais pas un poêlito comme pour ta yourte ? ». Plusieurs raisons : La force du poêlito réside dans son côté masse/inertie démontable pour pouvoir être facilement déménager. Ici il s’agit d’un habitat fixe (la paillourte). Le poêlito, sans banc affiche un rendement de 70% ce qui à aujourd’hui la limite basse pour la commercialisation d’un poêle… On peut mieux faire. A l’usage le poêlito est un foyer ouvert qui demande de la surveillance durant la flambée, un foyer fermer apporte un confort d’utilisation non négligeable pour moi..

Voici les caractéristiques de ce petit poêle de masse :

  • Conçu pour 3kg de bois par flambée
  • Conçu pour des bûches de 33cm installées à la verticale
  • Il pèse environ 500kg (juste en brique)
  • Plancha de cuisson ainsi que four (dans le foyer)
  • Dimensions : ~66cm x ~66cm x ~90cm de haut
  • Les briques sont collées au coulis argileux, c’est donc démontable (en quelques heures)

Avertissement : Cet article, contrairement aux autres sur ce blog ne va pas être détaillé pour éviter la reproduction. En effet, à l’heure où s’écrit ces mots, ce poêle est un prototype, il n’est pas terminé, il va très probablement y avoir des modifications à lui apporter. Quand il sera « présentable » (bon rendement, pollution minimum…), une documentation fournie (pour reproduction) sera rédigée, c’est le but… donc comme dit la formule consacrée : « NE FAITES PAS CA CHEZ VOUS » 🙂

Voici comment j’utilise le poêle : 1h de feu par jour maximum ; 3kg de bois (feuillu, du chêne ici) allumé par le haut avec des petits morceaux des palettes coupés finement. La flambée est souvent autour des 18-20h histoire de profiter de la zone de cuisson et de la petite chaleur qui fait du bien le soir en rentrant.

Montage du poêle chez Agir LowTech

Fabrication / montage

En décembre, je me suis rendu 4 jours dans le labo de test d’Agir Low-Tech pour fabriquer/monter/tester leur poêle pour petit habitat. La fabrication est plutôt sommaire puisque c’est un poêle en brique réfractaire, il s’agit donc principalement de découpe de brique. Merci à Florian qui a assemblé/découpé/soudé toute la métallerie sur mesure (plancha, porte, couvre joint…) pendant qu’avec Guillaume nous découpions les briques et montions le poêle. Voici quelques images :

Quelques tests

Une fois terminé, nous avons pris le temps d’effectuer 2 flambéees avec analyse de combustion. Ces analyses sont prometteuses mais pas encore parfaites. Les défauts observés semblent pour le moment de « bons défauts » (dans le sens corrigeables) et ces premières analyses sont à prendre avec du recul car les conditions n’était pas optimum (en effet le mortier n’était pas sec, donc beaucoup de vapeur d’eau se dégageait).

Le (re)montage à la maison

De retour à la maison mon père est venu m’épauler pour le remontage du poêle.

Tests et retours d’expérience

Je contribue en ayant installé le poêle chez moi pour faire des retours d’expériences « en situation réelle » et de faisant des tests, des tests, des tests…

Caractériser la chaleur dégagée

Banc de test

Agir LowTech souhaite que son poêle soit aux normes. Il va ainsi falloir le faire passer en labo. Vu que ça coûte cher, il faut s’assurer que ça va passer… Pour « faire comme au labo » et tenter de satisfaire la norme NF EN 15250, j’ai conçu ce petit banc de test à base de raspberry pi zéro, de sonde ds18b20 et de quelques thermocouples :

Le détail du code source du projet « banc de test » avec schéma de câblage / code source et compagnie est disponible à cette adresse :

Passage à la caméra thermique

J’ai scanné le poêle sous différents angles à la caméra thermique sur toute une flambée. Voici ce que ça donne en vue de face :

La combustion est belle ?

Je n’ai pas pu me procurer d’analyseur de combustion mais j’ai pu observer quelques éléments.

J’ai filmé la cheminée durant une flambée complète :

Verdict : très très très très peu de fumée, faut vraiment être très attentif pour en voir. Même moi quand j’étais sur le toit à 1m de la cheminée, c’était à peine perceptible, à quelques moments j’ai vu une mince fumée blanche mais c’est tout… ce qui est plutôt très bon signe de bonne combustion/non pollution – à voir si les analyses de combustion le confirment…

Cuisson

Agir LowTech s’est donné pour objectif de répondre aux besoins en chaleur et cuisson… Le poêle est donc doté d’une « plancha » de cuisson et d’un mode « four » dans le foyer.

Plancha

La « plancha » de cuisson permet de faire mijoter des petits plats. Après quelques réglages, la puissance obtenu est satisfaisante. La durée du feu étant de ~1h, et la plancha étant froide durant le ~premier 1/4 d’heure, on dispose de 3/4 d’heure de chaleur vive (ensuite la puissance restituée est largement suffisante pour faire mijoter, mais plus pour saisir…)

En l’état ça fonctionne très bien pour faire une poêlée de légumes.

  • 17 minutes après allumage du feu, les oignons commencent à frémir ;
  • 47 minutes après allumage du feu, c’était cuit.

Four

Belle surprise pour moi qui ne soupçonnait pas qu’on puisse cuisiner dans le foyer. Dans le poêle de masse, la chaleur reste aux alentours des 190°C pendant une bonne heure à l’intérieur du foyer. Test du cake approuvé :

Le cake sort doré, bien cuit, c’est parfait. On a aussi fait du céleri rôti, des gratins…

Le cake n’est pas le plus facile à cuire dans un moule rectangulaire, mais je n’avais pas de plat plus bas (et donc plus large…) qui correspondait aux dimensions du poêle. En effet, l’inconvénient de ce « four », c’est qu’il n’est pas très grand, on peut y glisser 2 plats à cake mais pas de plat à tarte standard (le foyer fait ~20cm de large).

Comment je m’en sers : à la fin de la flambée, je ferme l’arrivée d’air pour que les braises s’éteignent, je pose un morceau de brique sur les braises, ce qui permet au plat de reposer sur cette brique et sur le « seuil » de la porte.

Attention toutefois à ce que le plat soit bien positionné au-dessus du foyer, et pas trop sur le seuil de la porte car la chaleur y est moins vive – il pourrait y avoir des différences de cuisson. Aussi, si le plat doit être plus mijoté que saisi, il faut attendre 1/2h-1h avant de le mettre dans le four après la flambée pour que la chaleur baisse un peu.

Voici un relevé de températures à l’intérieur du foyer (dans le four). La minute 0, c’est l’allumage du poêle ; la minute 54, c’est la fin de la flambée et le début de la cuisson dans le four ; la minute 96, l’ouverture de la porte car fin de la cuisson du cake :

Minutes545964707580869196102107
Température dans le foyer261234215205193192180181107178147

Comparaison poêle en fonte VS poêle de masse

A gauche le poêle d’Agir Low-Tech juste monté et, à droite, le poêle en fonte CHAPPEE

J’ai chauffé le premier hiver avec un petit poêle en fonte CHAPPEE 4kW. Au cours du 2ème hiver, au mois de janvier (en plein hiver donc), j’ai monté le poêle de masse d’Agir LowTech conçu pour les petit habitats. Donc j’ai pu comparer ces 2 « modes de chauffage » qui utilisent le même combustible, le bois, mais qui ne restituent pas son énergie de la même façon.

Préambule sur le confort thermique

Pour la suite, je vais notamment parler des températures des murs, car c’est un des facteurs du confort thermique (je parle des autres critères du confort thermique ici). Je détaille ce point car un poêle de masse « rayonne » (chaleur) et de ce fait, réchauffe les murs. Ce que ne fait pas (ou moins) un poêle « classique » qui, lui, réchauffe l’air (chaleur par convection).

Le thermomètre affiche une valeur qui peut différer de votre ressenti. En effet, la température ressentie est une moyenne entre la température de l’air et la température des parois (temp ressentie = (temp de l’air * temp paroi) / 2). Prenons l’exemple d’une maison en pierre sans isolant, l’hiver. Imaginons que votre mur de pierre soit à 14°, vous allez devoir chauffer à 20° pour avoir un ressenti de 17°. Alors que si la paroi était plus chaude (16° car isolée par l’extérieur par exemple) on atteindrait le ressenti de 17° simplement en chauffant à 18°. L’énergie économisée pour augmenter la température d’un habitat de 2° tout l’hiver est considérable. La température des parois est donc une donnée importante à prendre en compte pour le confort thermique.

Comparaison subjective/de ressenti

Le confort thermique est TRÈS différent, et bien meilleur avec le poêle de masse qu’avec le poêle en fonte :

  • La première chose, c’est qu’on a pas la surchauffe au moment de la flambée… Surchauffe qui pouvait parfois monter à ~26°C. Bon c’était le moment de se mettre tout nu pour aller sous la douche, mais souvent, on finissait par ouvrir les portes et réchauffer les oiseaux… Avec le poêle de masse, la chaleur au moment de la flambée est douce.
  • La nuit, la température ne semble quasi pas descendre.
  • La température reste extrêmement constante, toute la nuit, toute la journée…
  • Quand on se lève le matin le poêle est encore rayonnant (on le sent) – note : la maison fait 40m2, le poêle est au centre, on est toujours à max 3m du poêle.
  • Quand on ouvre les portes pour ventiler (nous n’avons pas de VMC), ~5 minutes après avoir refermé les portes, la température est de nouveau la même qu’avant ouverture.
    • ça peut s’expliquer par les murs chauds / réchauffés par le poêle de masse. Ce n’était pas le cas avec le poêle en fonte, on avait plus l’impression d’avoir « perdu des calories ».
  • Le sol est clairement plus chaud / plus agréable avec le poêle de masse. Avec le poêle en fonte, même avec des chaussons on pouvait ressentir le frais.
  • Mon amie a des problèmes de circulation sanguine, elle a souvent les extrémités froides, plus tant avec le poêle de masse (hasard ou pas….)
    • ça peut s’expliquer par le fait que la chaleur par rayonnement apporté par le poêle de masse est une chaleur par infra-rouge qui nous traverse (contrairement à la chaleur par convection, qui nous réchauffe en surface).

Comparaison chiffrée

Je me suis amusé à faire une mini étude sur le comportement thermique de ma maison (la paillourte) avec ces 2 modes de chauffages au bois que sont : le poêle en fonte et le poêle de masse.

Note : Ici, je compare seulement 2 échantillons (2 soirées), mais j’ai plusieurs échantillons de données et le constat global est identique. Et ici, c’est le constat global, pas le détail de la mesure, qui nous intéresse.

Qu’est-ce qui a été mesuré :

  • Température des murs
    • Importante dans le confort thermique comme dit précédemment
  • Température de l’air intérieur
  • Température des parois du poêle (moyenne)
    • Celle-ci montre le rayonnement du poêle (la chaleur qu’il dégage)
  • Température de l’air extérieur

Remarques :

  • Dans les 2 cas, la même quantité de bois a été brûlé (3kg de bois sec à moins de 20% d’humidité) soit environ ~12kWh d’énergie ;
  • Les 2 flambées durent environ 1h.

Résultats avec le poêle en fonte CHAPPEE (note : température du poêle sur axe Y secondaire – à droite) :

Résultats avec le petit poêle de masse tiny d’Agir LowTech (note : température du poêle sur axe Y secondaire – à droite) :

Sources des données : etudePDMAgirLowtech.ods & etudePoeleFonteChappee.ods

Observations des données :

  • Température de l’air (jaune):
    • On constate clairement que la température de l’air monte fort durant la chauffe du poêle en fonte (+3.9°C en 1h30) alors qu’elle monte très progressivement sur le poêle de masse (+1,3°C en 1h30) ;
    • On constate aussi que la température de l’air de départ, (~17°C avant flambée) est de retour au bout de ~5h avec le poêle en fonte alors qu’avec le poêle de masse, celle-ci n’est pas redescendu au bout des 20h de prise de mesures… Donc pour la même quantité de bois, la chaleur est présente plus longtemps…
  • La température des murs (bleu clair et mauve)
    • Avec le poêle en fonte : presque comme pour l’air, la température des murs monte rapidement (+2,5°C durant la flambée), mais elle commence à redescendre dès que le feu est éteint,
      • Soit la sonde prend en partie la température de l’air et ne reflète pas complètement la température du mur – ça doit être le cas, car elle était « en surface » et non « dans le mur » soit le mur est chaud seulement en surface et non en profondeur donc se refroidit plus rapidement ;
    • Avec le poêle de masse, la température monte peu durant la chauffe (+0,4°C) mais continue d’augmenter légèrement après que le feu soit éteint.
  • La température moyenne des parois du poêle (en vert sur l’axe de droite des graphiques)
    • Avec le poêle en fonte, on fait un bon de +374,3°C pour atteindre une température de surface de 392°C au max (ne surtout pas poser la main…). Celle-ci retombe très rapidement après arrêt du feu : 50% de cette chaleur à disparu après 30 minutes à partir de la fin de la flambée ;
    • Avec le poêle de masse elle monte de +51,6°C pour atteindre une température de surface moyenne de 76.6°C max. 50% de cette chaleur est encore présente 10h après la fin de la flambée.

Limites :

  • La température extérieure (en orange) n’est pas identique sur les 2 études. Il est donc difficile de comparer, mais encore une fois c’est le « mouvement général qui était visé » – je suis pas dans un labo…
  • La température des murs (bleu clair et mauve) part de plus haut sur l’étude du poêle de masse parce qu’il avait déjà fait son job, à savoir réchauffer les murs… donc les murs étaient plus chauds… (même remarque qu’au-dessus, c’était en situation réelle et non en labo…).

Les ressentis sont confirmés par les chiffres : les murs sont nettement plus chauds, plus longtemps, et ne baissent pas en température entre 2 feux. Ce qui me fait me dire que le poêle est légèrement sur-dimensionné pour mon habitat. D’ailleurs, je n’ai jamais eu besoin de faire 2 feux par jour durant ce premier hiver.

Conclusion

Je suis hyper content d’avoir ce petit poêle de masse. Il est peut être un chouilla sur-dimensionné (je dis ça car même quand il fait des températures négatives, on ne fait pas plus d’un feu par jour), mais cette chaleur que ça produit (chaleur du poêle douce + chaleur des murs) est tellement agréable.

Sur l’aspect cuisson, je suis un peu frustré, car je ne m’y suis penché qu’en fin d’hiver (on a arrêté de chauffer quotidiennement depuis mi-mars).

Je suis aussi très heureux d’avoir remis le nez dans le chauffage au bois (après ma première expérience de poêlito). Je trouve ça fascinant, hyper complet / complexe, mais passionnant. J’ai beaucoup appris, mais je me sens encore tellement novice (tellement le champ d’apprentissage est grand…).

Grand merci à Guillaume, d’Ecolowtech et Agir Low-Tech qui coordonne ce projet de petit poêle de masse.

Page d’appel aux dons du projet pour que ce poêle de masse pour petit habitat open source puisse voir le jour : https://agir.lowtech.fr/t/pdm/projets/tiny/fiche-de-presentation/

Licence : C C BY SA

Pour vos questions poêles de masses : un forum dédié aux poêles de masses open source existe ! Venez discuter du MiniMasse, du poêlito et compagnie…
forum.poeledemasse.org

Je ne savais utiliser un poêle à bois sans polluer. Et vous ?

Je ne suis pas sûr qu’on m’ait appris à faire un feu. J’ai observé, et puis c’est pas si compliqué de faire brûler du bois. Mais se chauffer au bois de façon efficace / sans polluer, je ne savais finalement pas le faire… Ça fait pourtant un petit moment que je chauffe au bois. Mais il m’a fallu monter mon 2ème poêle, et rencontrer des personnes ressources (Agir LowTech) pour vraiment me pencher sur la question (c’était pas trop tôt).

Le chauffage au bois est pour moi le plus écologiquement soutenable. Dans le sens où le bois pousse à côté de chez moi, qu’il n’y a pas de transformation industrielle (coût énergétique pour le pellet par exemple, sans compter le transport…), il est renouvelable, je peux aller le couper/gérer mon bois en toute autonomie/liberté/de façon responsable. De plus, quand je coupe mon bois, vu la sueur que ça génère, je réfléchis 2 fois avant de remettre une bûche dans le foyer pour gagner 1°C de plus le soir avant d’aller me coucher…

Comme toutes les énergies, la plus écologique c’est celle qu’on a pas besoin de produire. Il faut donc viser avant tout l’efficacité de la combustion, chauffer moins, chauffer moins grand (faire des petites maisons quoi ;-). Mais déjà bien utiliser son moyen de chauffage ça permet de s’approcher des rendement annoncé par le constructeur de votre poêle.

Ce qu’il ne faudrait pas faire

Laisser une bûche brûler la nuit en sous tirage. En terme de pollution en particules fines, c’est équivalent à faire 12 fois le tour du périphérique parisien avec un vieux diesel. Guillaume, d’Ecolowtech et Agir Low-Tech détail les explications/les chiffres.

Utiliser un foyer ouvert/cheminée :

Le feu dans la cheminée, c’est ce qu’il y a de pire. Seulement 15 % du bois brûlé sert réellement à chauffer. À 85 %, il part dans les fumées, produit des gaz polluants et des émissions de particules fines très élevées. Ce mauvais rendement entraîne une surconsommation de bois importante et encrasse vite le conduit. À titre de comparaison, se chauffer une seule journée avec du bois dans la cheminée émet autant de particules fines que parcourir 3 500 km avec une voiture diesel.

Source quechoisir.org

Ce qu’il faudrait faire

Allumage par le haut

Un bon allumage est primordial car :

Les premières minutes de chauffe constituent 80% des émissions de particules fines sur l’ensemble de la période de chauffe.

Rund Um, France 3 Alsace

Pour bien démarrer un feu, il faut préférer un allumage doux, par le haut (appelé aussi Top-Down). Je vous laisse en chercher plus sur le sujet, et vous mets une vidéo explicative sur le « comment faire » :

J’étais pour ma part plutôt sceptique au départ sur cette technique, notamment parce que ça nécessite un allume-feu et ma réaction a été : « encore un truc a acheter… « . On peut fabriquer soit même ces allume-feu avec du marre de café, de la cire (et bien d’autres truc) – même si à l’achat, c’est un poste de dépense extrêmement faible…

Un bon réglage

Les flammes vous parlent, elle vous indiquent notamment si l’arrivée d’air est suffisante ou non :

  • Les flammes doivent être jaunes et danser doucement.
  • Si les flammes sont jaune vif et dansent rapidement, c’est que vous êtes en excès de tirage. Il faut diminuer l’arrivé d’air. Sinon les particules de bois sont pas complètement décomposées ou les gaz ne peuvent pas s’enflammer car pas assez chaud.
Signe de pollution / mauvais tirage (Source picbleu.fr)

Les fumées en sortie de cheminée sont synonyme de mauvaise combustion. C’est dingue ce truc : demandez à un enfant de dessiner une maison avec une cheminée, il va y dessiner une cheminée avec de la fumée qui en sort… de la pollution en somme… Un début de grille de lecture partager par Guillaume d’Ecolowtech et Agir Low-Tech (plus issus de l’expérience/observation que d’étude donc à prendre avec des pincettes) :

  • Gris/Marrons en général c’est manque d’air secondaire, beaucoup d’imbrûlés et de particules (d’où la couleur)
    • Trop de gaz imbrûlés rejeté = rejet de monoxyde de carbone (CO)
  • Bleu/gris c’est trop d’air et foyer qui monte pas assez en température…
    • Les particules de bois sont pas complètement décomposées ou les gaz ne peuvent pas s’enflammer car pas assez chaud.

La vitre est aussi un bon indicateur. Si votre vitre noircie c’est qu’il y a de grande chance que votre feu manque d’air (source). (ça peut aussi venir d’un bois trop qui n’est pas sec). Il n’est pas anormal que celle-ci soit tout de même à nettoyer de temps en temps…

Fermer l’arrivée d’air au bon moment

Quand la flamme n’est plus jaune/orange – quand elle est petite et commence à bleuir – c’est le moment de fermer l’arriver d’air. Si votre poêle est bien étanche (ce qui est souhaitable, sinon vérifiez les joints de portes par exemple) la braise devrait s’éteindre en quelques secondes.

J’avais tendance à laisser complètement se consumer le bois pour qu’il n’y ait pas de charbon, et plus que de la cendre. Guillaume d’Ecolowtech et Agir Low-Tech fait un petit calcul qui démontre que ça revient à laisser un radiateur électrique de 1000W branché dehors… En effet, on laisse s’échapper plus d’air chaud (dû au tirage du poêle qui est chaud) que ne nous en restitue le poêle avec ce qu’il reste comme braise à ce moment là. Du coup, à ce moment-là, on refroidit la maison.

Utiliser un poêle performant

Il est avant tout primordial d’utiliser un poêle à bois performant (bon rendement). Un foyer de cheminée ouvert est une catastrophe écologique, en plus de n’apporter que très peu de chaleur au foyer.

A titre de comparaison, sur les rendements de combustion :

  • Cheminée ouverte : 10-15% de rendement (source)
  • Cheminée fermée/insert : 70 à 85% (mais 30 à 50% pour les anciens) (source)
  • Poêle à bûche : 70 à 85% (source) (mais 40 à 50% pour les vieux modèles – source) A noter que désormais la norme impose un minimum de rendement à 70% pour que le poêle soit mis en vente

Ici, il est question de rendement de « combustion » = l’énergie dégagée par la combustion du bois.

Un poêle à bûches performant de 80% de rendement de combustion (si on l’utilise à fond), dans le foyer la température monte à ~650 °C et évacue des fumées à 350 °C. C’est à dire que plus de la moitié de l’énergie (des 80 % de rendement) dégagée chauffe l’extérieur, et non la maison. Donc pour un rendement de combustion à 80% auquel on retire ~50% de rendement de restitution de chaleur, ça nous donne un rendement global réel autour de 40%…

Un poêle de masse a un rendement de combustion autour de 90% (source), et évacue des fumées à moins de 150°C. Donc un rendement global de ~70-75%. Un poêle de masse consommera donc à minima 2 fois moins de bois à chaleur dégager équivalente (sans parler du confort thermique qui est bien meilleur.

Précision apporté par Thomas, artisan poêlier

Le bon dimensionnement de celui-ci par rapport à votre maison est aussi primordial. La tendance est au surdimensionnement « par peur d’avoir froid », et « qui peut le plus peu le moins ». Mais s’il est surdimensionné, vous allez avoir tendance à le mettre en sous tirage, ce qui provoque énormément de pollution aux particules fines.

Je ne vais pas détailler ici comment choisir son appareil, ce n’est pas le sujet mais c’est un point important.

Pour vos questions poêles de masses : un forum dédié aux poêles de masses open source existe ! Venez discuter du MiniMasse, du poêlito et compagnie…
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Le bois

Il est nécessaire d’avoir du bois de chauffage adapté à votre poêle, avec un taux d’humidité inférieur à 20%. Sinon, il va utiliser beaucoup d’énergie pour gazéifier, donc faire baisser la température de combustion (= fumée).

Il faut aussi alimenter son foyer avec la bonne quantité de bois (quantité pour laquelle il a été conçu/optimisé). Pour connaître la bonne quantité de bois pour votre foyer vous pouvez vous référer au manuel de votre poêle. Si vous n’avez pas/plus de manuel vous pouvez vous référer à une méthode plus approximative expliqué sur le blog chauffageaubois.eu.

Si vous surchargez ou sous-chargez le poêle en bois par rapport à ses capacités, celui-ci n’atteindra pas les rendements pour lesquels il a été conçu. Vous allez perdre en efficacité, augmenter en pollution…

Les pellets dans tout ça ?

En terme d’autonomie, c’est pas dingue, ça ne pousse pas à côté de chez nous… Le procédé de transformation est énergivore, sans compter le conditionnement, transport… C’est possible de faire ses pellets soi-même, mais bon courage il faut broyer, presser… en gros, il faut des esclaves énergétiques…

MAIS ce type de poêle a le mérite d’être utilisable par n’importe qui (car « automatique ») qui n’aurait (par exemple) pas envie (dommage) de « bien faire »/ »d’apprendre » à bien faire brûler du bois… Du coup, je finis par me dire que dans la balance, un utilisateur de pellets n’est peut-être pas pire pour l’environnement qu’un mauvais utilisateur bois bûche.

A nuancer avec le fait qu’il existe des poêles à bois dits « intelligents » qui sont capables de réguler le tirage correctement pour gagner en rendement/efficacité/moins polluer… ça serait à privilégier par rapport au pellet pour un utilisateur « qui veut pas s’embêter… » (d’autant que ces poêles sont résilients et sont capables de fonctionner sans électricité).

Source

N’hésitez pas à commenter (sourcé au plus possible) cet article, il y a peut être des approximations / erreurs…

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