Poêle de masse

Un poêle de masse ou poêle à accumulation est un appareil de chauffage qui compte sur des matériaux lourds pour accumuler l'énergie d'une flambée rapide et intense et restituer longuement la chaleur une fois le feu éteint.


Catégories :

Appareil de chauffage - Céramique

Définitions :

  • Le principe du poêle de masse est de stocker dans la masse qui le forme l'énergie d'une flambée pour la restituer régulièrement et progressivement sur une longue durée.... (source : naturhabitat.free)

Un poêle de masse ou poêle à accumulation est un appareil de chauffage qui compte sur des matériaux lourds (pierre, brique, béton) pour accumuler l'énergie d'une flambée rapide et intense (environ 2 h) et restituer longuement la chaleur une fois le feu éteint (jusqu'à plus de 24 h).

La diffusion de chaleur se fait surtout par rayonnement infrarouge. Les poêles à accumulation disposent aussi d'un circuit d'échange (canaux ou chicanes) servant à récupérer la chaleur des fumées avant leur évacuation par le conduit.

Poële de masse, Maison Hœcker, Pologne, 1880

Une autre particularité de cette technique est la combustion à particulièrement haut rendement réel (entre 80 et 87 % du PCI - pouvoir calorifique inférieur du bois), ou post-combustion, réduisant les émissions de monoxyde de carbone, particules fines et autres polluants généralement générés par la combustion au bois.

Les poêles à accumulation préfabriqués doivent désormais répondre à la norme spécifique EN 15250, caractérisant les "appareils de chauffage domestique à combustible solide ainsi qu'à libération lente de chaleur", ce qui les distingue des autres appareils de combustion au bois.

Il existe néanmoins des artisans réalisant des poêles sur mesure sans éléments préfabriqués (hormis les portes et les briques)..

Historique

Poële en céramique, Musée Alexander Pushkin, Vilnius

Employé depuis la nuit des temps, ce principe de chauffage est aussi nommé poêle à inertie. Si l'un de ses ancêtres est l'hypocauste des Romains, il évolue à travers les poêles russes, autrichiens, suédois ou encore plus récemment le poêle alsacien en faïence… Partout la même recherche : chauffer mieux en consommant moins de bois (qui venait à manquer vers le XVIIIe siècle).

Depuis les années 1980, plusieurs modèles sont développés en Finlande sous l'égide du Finlandais Heikki Hyytiainen, ainsi qu'au Danemark (avec des tests de l'institut technologique du Danemark, administration équivalent du CSTB) et au Canada où des organisations de constructeurs réalisent régulièrement des tests pour faire évoluer l'efficacité du dispositif. À l'inverse des Russes, des Autrichiens ou des Suédois, les Finlandais n'ont jamais cessé d'utiliser le chauffage par poêle de masse même lorsque le pétrole était bon marché. Cette utilisation ininterrompue a permis d'engendrer énormément d'expérience.

À cause de ses multiples avantages, tels que le confort de sa chaleur par rayonnement ou l'économie importante de combustible, et poussé par le vent de l'écologie, ce dispositif de chauffage se répand désormais même sous des latitudes où le climat est plus clément.

Principe

Le principe du poêle de masse est de stocker dans la masse qui le forme l'énergie d'une flambée pour la restituer régulièrement et progressivement sur une longue durée. Le plus souvent, une flambée d'une à deux heures sert à chauffer pendant vingt deux heures à peu près, ce autorise son utilisateur de ne faire qu'une flambée par jour.

Selon la masse du poêle, les flambées sont plus nombreuses et réparties en deux ou trois fois par jour. Plus la masse est faible, plus le nombre de flambée sera important.

Pour accroître l'efficacité de la flambée, le poêle de masse utilise le principe de la post-combustion.

Ce principe vise à obtenir dans la première chambre de combustion une température suffisamment élevée des gaz émis par la flambée pour déclencher leur combustion dans une deuxième chambre. La température alors obtenue est de l'ordre des 1000 °C.

Pour pouvoir enflammer la créosote produite par la première combustion incomplète, il est indispensable d'obtenir dans la première chambre une température de l'ordre de 600°C qui ne peut être obtenue que dans un foyer fermé. Il est aussi indispensable d'apporter un complément d'oxygène qui sera apporté soit par un excédent d'air primaire (air arrivant dans la première chambre de combustion), soit par une arrivée d'air dite secondaire (injecté entre les deux chambres ou quelques fois dans le haut de la première).

Un dernier stratagème consiste à faciliter le mélange des fumées avec cet apport de comburant soit par la création d'un tourbillon, soit par le brassage de la totalité grâce à des obstacles étudiés à cet effet.

Le combustible a son importance aussi pour arriver à une combustion complète. Non pas par sa qualité mais par sa teneur en eau qui ne devra pas excéder 15 à 20% de son poids. L'essence du bois importe peu, c'est l'humidité qui doit être la plus faible envisageable.

Une fois que des températures élevées sont obtenues, il serait dommage de perdre toute cette énergie en rejetant directement les fumées dans le conduit de cheminée. Aussi le poêle de masse est-il construit de façon à faire descendre ce flux de part et d'autre des deux chambres de combustion sur à peu près 2 mètres. Cette distance sert à diffuser la chaleur dans la masse par conductivité et ainsi de faire passer les gaz de 1000°C à 80°C avant de les laisser s'échapper dans la cheminée.

En résumé : Une flambée vive avec un apport d'air suffisant et un combustible bien sec permet d'obtenir un maximum de chaleur qui sera emprisonnée dans le corps même du poêle. Il en résulte des dégagements particulièrement peu polluants et une production de cendres minime (de l'ordre d'un seau par mois pour une utilisation journalière).

Avantages : Les avantages sont multiples, allant du point de vue écologique au point de vue sanitaire. La chaleur dégagée par le poêle de masse est essentiellement rayonnante (fréquemment comparée à l'action du soleil) apportant un confort rapide et homogène. Ce mode de propagation évite aussi le brassage des poussières par une masse d'air chauffée par convection. À titre d'exemple, la consommation de bois est réduite à six stères de bois par saison de chauffe pour 150 m² pour un climat tempéré. Les émanations ne sont plus chargées de particules nocives et polluantes grâce à une combustion plus complète, ce qui fait de ce dispositif de chauffage l'un des plus propres et performants qui soit.

Inconvénients : Le principal inconvénient pendant de nombreuses années provenait de la force de ce type d'appareil : l'inertie. Cela est toujours valable pour certains types de poêles de masse (poêles à double peau externe). Le temps de chauffer la totalité du poêle est proportionnel à sa masse. Pour ne pas endommager l'appareil, la montée en température doit être faite par feux graduels. Toute absence prolongée durant la période hivernale obligera par conséquent à réchauffer progressivement l'appareil. Cela prend généralement entre 36 et 48 heures durant lesquelles la température augmente graduellement. Tous ces inconvénients sont fortement réduits avec la famille des poêles à simple peau, qui montent en chauffe plus rapidement et qui sont plus flexibles à l'usage.

Familles

Il existe plusieurs familles de poêles de masse. Le circuit des fumées détermine cette famille.

Matériaux

Les matériaux utilisés peuvent être de plusieurs sortes : briques réfractaires haute densité, briques réfractaires courantes, briques simples, briques de terre crue (BTC), terre, argile et toute la gamme des pierres (suivant les régions grès, granit, stéatite, etc. ). Les pierres volcaniques sont privilégiées, car plus à même d'encaisser les chocs thermiques répétitifs.

Pour l'emploi de ces divers matériaux, il est indispensable de distinguer les différentes zones du poêle de masse.

Du foyer principal (600 °C), jusqu'au début des conduits de fumées descendantes (1000 °C), il est important de choisir une matière résistant à de telles températures, mais également ayant la capacité de résister aux chocs thermiques répétitifs.

Dans la majorité des constructions actuelles la brique réfractaire haute densité (avec un taux d'alumine compris entre 25 et 40%) est utilisée pour le compromis qu'elle offre face au couple température / choc thermique. De plus sa capacité de chaleur massique permet une première accumulation de l'énergie produite. L'épaisseur des parois est de l'ordre de 12 cm, constituée soit d'une rangée unique de briques scellées à plat, soit de deux rangées de briques scellées sur la tranche.

Du milieu des conduits de fumées descendantes jusqu'à la sortie des gaz, toute matière réfractaire ou résistant à des températures allant jusqu'à 600°C est parfois utilisée.

Pour l'habillage (parois construites autour du cœur de chauffe), les matériaux sont le plus fréquemment choisis sur des critères esthétiques. Il convient cependant de ne pas multiplier les couches pour une meilleure homogénéité dans la répartition de la chaleur. Un des critères est aussi la masse volumique du matériau utilisé car il participe au complément de la masse totale et par conséquent au temps de'décharge'du poêle. Cette couche fait généralement 12 cm de large. L'important est que cette couche en contact avec l'air de la pièce, permette un échange de température par rayonnement (choix de la matière et de la couleur) et que la paroi passe de 60°C en fin de flambée à 40°C avant la flambée suivante. Soit une perte régulière d'un degré par heure à peu près pour un poêle à rechargement journalier.

Construction

La dalle de départ

Le support de ce genre de poêle n'est pas à prendre à la légère au vu des masses reconnues (de 1 à 6 tonnes suivant le modèle). Il doit entre autres supporter la chaleur générée par la totalité et permettre les accès d'air primaire dans certaines configurations. Un mortier réfractaire à base de ciment réfractaire et d'adjuvants adaptés (vermiculite par exemple…).

Soutènement Dalle 1

Jonction des conduits de fumées

Une fois redescendues au niveau de la dalle, les fumées se rejoignent juste avant le conduit de cheminée final et sont alors entre 100 et 200 °C (selon les performances du poêle ; à ce sujet la températures des fumées en bas de cheminée est un bon indicateur des performances de tout appareil de chauffage, plus le poêle est efficace, plus la température de fumée est faible). À ce niveau un premier socle qui peut être réalisé en briques ordinaires, sert de boîte à cendre et organise l'arrivée de l'air primaire. C'est à cet lieu aussi qu'on place un clapet donnant la possibilité de le réglage du tirage.

Foyer primaire

Le foyer primaire est lui construit en brique réfractaire mais certains proposent un foyer préfabriqué en béton réfractaire. Il doit comporter une grille basse suffisamment grande pour que la totalité de la charge de bois puisse brûler uniformément et rapidement. Une à deux heures maximum pour 30 kg de bois. Il fait en moyenne 50 cm de large pour 60 cm de profondeur et 50 cm de haut. Ses 0, 15 m³ sont surplombés d'un goulet (rétrécissement) donnant la possibilité d'une accélération des fumées vers le foyer secondaire.

Foyer secondaire

Conduits latéraux

Le banc (optionnel)

Les fumées passent alors dans des conduits horizontaux intégrés dans un banc. La manœuvre se fait grâce à un by-pass.

Four (optionnel)

Un four pour faire cuire les aliments peut être ajouté. Il est inséré entre la sortie du goulet d'étranglement et la chambre secondaire. Il existe deux types de fours : le four "noir" ou le four "blanc". Ils permettent des cuissons longues dites "à l'étouffée"

L'habillage

Le cœur et l'habillage n'ont pas les mêmes températures. Ils ont par conséquent des différences de taille liées à la dilatation des matériaux. L'habillage est par conséquent entièrement scindé du cœur soit par de la laine minérale ou bien un simple carton de 5 mm à peu près. Ce joint désolidarise le cœur pour créer un espace de dilatation.

Les matériaux les plus utilisés sont les briques, le granit, la stéatite. Ces éléments sont liés par un mortier batard (1 volume de ciment pour 1 volume de chaux pour 6 volumes de sable).

Bibliographie

Liens externes

Recherche sur Google Images :



"Poele de masse Pisa"

L'image ci-contre est extraite du site poele-a-bois.fr

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 14/12/2010.
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