La combustion du bois de chauffage énergie Principe conseils

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La combustion du bois de chauffage en présence de l’oxygène de l’air à une température d’environ 300 degrés centigrades (°C) paraît simple et semble être un processus d'apparence simple et banal, mais qui est en fait un processus assez complexe.

Sommaire

 

La combustion d'un feu de bois flamme -Picbleu -

 

La combustion du bois s'effectue en 4 étapes concomitantes 

Les 4 étapes qui doivent être respectées pour une bonne combustion

  •  Le séchage du bois
  •  La pyrolyse et la gazéification
  •  Le dégagement des gaz
  •  La combustion des résidus charbonneux

 

1. Le séchage du bois bûche 

La phase séchage lors de la combustion du bois énergie permet l'évaporation de 15 à 20 % de l'eau naturellement contenue dans les cellules du bois sec à brûler. Une température de foyer de 150 ° est suffisante pour que la combustion s'effectue correctement.

La phase séchage lors de la combustion du bois énergie

Il ne s'agit pas du séchage lors du stockage du bois, mais de la première phase de la combustion du bois de chauffage. Le bois même lorsqu'il semble « sec » contient encore 15 à 20 % d'humidité et lorsqu'il brûle, dans sa première phase, l'eau s'évapore en consommant de l'énergie.

 

2. La pyrolyse et gazéification 

Lors de la présence d'une flamme , la décomposition des cellules du bois par le feu s'établit entre 300 ° et 500 °. A ce stade 80 % de gaz combustibles et 20 % de résidus charbonneux sont libérés.

 

3. Le dégagement des gaz 

Le dégagement des gaz et de leur combustion : il s'agit de l'inflammation et la combustion des gaz et de la post combustion.

Les gaz obtenus dégagent en brûlant 75 % de l'énergie contenue dans le bois. Lorsque l'on provoque techniquement une arrivée d'air (comburant) chauffée à une température comprise entre 800 et 1200 ° on obtient une post combustion. La post combustion appelée également double combustion, permet de récupérer encore plus d'énergie en brûlant les gaz issus de la première combustion du chauffage au bois. La première combustion brûle le bois ainsi qu'une petite quantité des gaz. La post combustion permet d'enflammer la quasi-totalité des gaz imbrûlés lors de la première combustion, augmentant ainsi très sensiblement le rendement.

Lorsque la température s'élève, des gaz combustibles se dégagent du bois, se combinent à l'oxygène contenu dans l'air puis s'enflamment en produisant de la chaleur.

Les normes pour les conduits d'évacuation des gaz brûlés sont très précises et doivent être respectées.

 

La combustion du bois de chauffage

 

4. La combustion des résidus 

La combustion des résidus charbonneux est un processus complexe

Après la première phase de l'allumage et de combustion et après l'évacuation des gaz nous sommes en présence d'un résidu charbonneux appelé le charbon de bois incandescent brûlant pratiquement sans flamme. Les flammes du foyer virent au bleu. La combustion des résidus charbonneux s'effectue lentement, le charbon de bois brûle sans flamme et se transforme en braise à une température de 800 °.

Ces 4 phases sont pratiquement simultanées, car les gaz s'enflamment dès 300 °C avant que l'eau soit évaporée et les parties charbonneuses se consument avant que l'ensemble des gaz ait brûlé.

De quoi est composé le bois ?

La matière ligneuse du bois est composée de cellulose et de lignite deux matières riches en carbone (44 % pour la cellulose et 50 % pour le lignite). Le bois, quelle que soit son essence, contient environ 48 % de carbone.

 

 

 5. Le ramonage des conduits 

Si la norme NF DTU 24.1 ne rend pas obligatoire le tubage du conduit de cheminée, il est préférable de tuber systématiquement les anciens conduits maçonnés.
Lorsque le conduit est tubé, 2 types de conduits existent :

  •  Des tubes souples constitués d'ailettes 
  •  Des tubes rigides en inox (à recommander)

Pour les tubes souples, des ailettes intérieures permettent les condensats de s'évacuer et de faire tomber les suies. L'erreur que font les professionnels non expérimentés est d'ignorer qu'il y a un sens de pose.
Lors du ramonage, le hérisson ramène les ailettes vers le haut. Lors de l'utilisation des appareils, la suie et les condensats sont piégés par les ailettes. Le tube annelé subit un viellissement accéléré préjudiciable à la sécurité.
la seule solution lorsque le tube est mal posé est de pousser le hérisson de haut en bas uniquement. Une fois le hérisson arrivé au bas du tube le dévisser et recommencer jusqu'à l'obtention d'un conduit exempt de suie.

 

Primes et aides pour l'isolation 

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  • Les conditions d'une combustion optimale du bois de chauffage

    Lorsque la combustion du bois est optimale et complète, peu de fumée s'échappe de la cheminée.

    2 cheminées Portail habitat Picbleu

    Au dessus, la photo de gauche montre la fumée d'une simple cheminée ouverte installée sur une maison qui date de 1993, la fumée dense et bleutée est particulièrement polluante pour l'environnement. La photo de droite montre une cheminée d'une maison ancienne, mais équipée d'un foyer de cheminée installé en 2007 plus performant, mais dont le rendement n'est plus suffisant à l'heure actuelle. La fumée moins importante est toujours aussi polluante.

    Comment éviter à une cheminée à bois de fumer ?

    Brûler uniquement du « bois d'arbre » naturel (pas de déchets de bois provenant de chantiers pas de vieux meubles, pas de bois peint, verni, traité ou souillé)et sec : un bois qui n'a pas séché pendant au moins 18 mois va émettre beaucoup de fumée. Le bois froid brûle moins bien il vaut mieux les laisser se tempérer à l'intérieur. Choisir des bûches de moins de 10 cm de diamètre et de faible section pour l'allumage.

    Un feu de cheminée doit s'allumer par le haut comme une bougie, car lorsque le feu démarre par le haut, les condensats dégagés traversent la flamme et brûlent en libérant leur énergie. Au contraire, lorsqu'on démarre le feu sous les bûches de bois, celles-ci chauffent sans vraiment se consumer : la raison est liée à la flamme qui distille le bois, lequel émet des « condensats » (des gaz et des particules).

    Ces substances inflammables s'échappent inutilement dans le conduit d'évacuation des gaz brûlés, car la flamme se situe au-dessous d'elles. Il faut opter pour un appareil de bois moderne dont le rendement est supérieur à 80 %, idéalement placez un poêle à granulés de bois. Afin de réduire les émissions de particules fines de sa cheminée ou de son chauffage à bois, il est possible d'équiper la sortie du conduit de fumée avec un filtre électrostatique qui réduira de 60 à 95 % l'émission de micro particules très fines. Le conduit d'évacuation des fumées devra impérativement être en inox.

    Un filtre électrostatique crée un champ électrique qui attire et fixe les particules fines, il fonctionne avec de l'électricité (puissance 30 watts). Son entretien se limite à son nettoyage lors des 2 ramonages obligatoires.

  • Le seuil de combustion du bois

    Lorsque l'on observe un feu de bois, les bûches s'enflamment spontanément à une température d'environ 275 °. Toutes les essences (feuillus, résineux, bois exotiques) possèdent le même seuil d'inflammabilité qui dépend également de plusieurs autres facteurs :

    Triangle Portail habitat Picbleu Le temps pendant lequel le bois a été chauffé

    Triangle Portail habitat Picbleu La section du bois ronde, rectangulaire, carrée

    Triangle Portail habitat Picbleu L'épaisseur du bois (plus il est fin plus il s'enflamme rapidement)

    Triangle Portail habitat Picbleu La nature de la source de chaleur

    Triangle Portail habitat Picbleu La composition de l'air ambiant (air sec ou humide, présence d'oxygène, présence de solvants, etc.)

    Triangle Portail habitat Picbleu La vitesse de l'élévation de la température

  • À quelles températures le bois brûle-t-il ?

    Lorsque la température du bois est inférieure à 100 °, seule de la vapeur d'eau est libérée (séchage)

    Triangle Portail habitat Picbleu Lorsque la température extérieure est supérieure à 100 ° :

    celle du bois reste à 100 ° tant que toute l'eau contenue dans ses fibres n'est pas évacuée : on parle alors d'état anhydre.

    Triangle Portail habitat Picbleu Lorsque la température du bois est comprise entre 100 et 275 ° :

    des gaz et de l'acide pyroligneux se dégagent. Cet acide pyroligneux est un distillat qui contient des fractions acides et alcooliques inflammables. Ces gaz sont composés à 70 % de CO2 incombustible et de 30 % de Co combustible. Lorsque ces températures sont atteintes, le bois prend une couleur brunâtre.

    Triangle Portail habitat Picbleu Au-dessus de 275°, la combustion devient exothermique

    c'est-à-dire que le bois produit de la chaleur. La proportion de CO2 diminue, de nombreux gaz sont produits, des hydrocarbures se forment et donnent une couleur caractéristique chocolat au bois.

  • Le bois s'enflamme en présence de l'oxygène de l'air

    Le bois s’enflamme en présence de l’oxygène de l’air à une température d’environ 300 °C (700 ° pour l’anthracite).

    La quantité de chaleur dégagée automatiquement alimente le foyer.

    Pour une rénovation par exemple, lors la mise en place d’un insert dans une cheminée existante, il faut faire très attention aux poutres de bois qui sont situées au voisinage. Elles sont constamment séchées et peuvent s’enflammer à des températures beaucoup plus basses.

  • Quelles sont les conditions pour obtenir une combustion complète du bois ?

     Le foyer doit être fermé, étanche et revêtu d'un matériau réfractaire afin d'obtenir et maintenir un niveau de température élevé pendant la combustion du bois.

     L'appareil de chauffage à bois (chaudière, insert ou poêle) doit être équipé d'une chambre de combustion des gaz

    Cette chambre de combustion des gaz doit avoir une deuxième arrivée d'air secondaire (arrivée d'air) qui approvisionne suffisamment en oxygène le foyer pour une combustion complète.

     Les gaz produits ne brûlent parfaitement qu'à une température supérieure à 800 °C

    Les gaz de combustion et l'air chaud doivent se mélanger parfaitement pour une combustion complète.

  • Pourquoi vouloir obtenir une combustion du bois complète ?

    Une combustion incomplète du bois présente deux inconvénients majeurs :

    Triangle Portail habitat Picbleu La pollution de l'air

    Lorsque la combustion du bois de chauffage est incomplète, les gaz imbrûlés sont chargés de substances polluantes (oxydes d'azote, particules de goudron, oxydes de carbone) et se rajoutent aux particules fines et HAP.

    Triangle Portail habitat Picbleu Un gaspillage d'énergie

    Une partie de l'énergie qui est contenue dans le bois de chauffage est définitivement perdue, il faut donc brûler plus de stères de bois pour arriver à assurer un niveau de chauffage correct.

  • La combustion de bois de chauffage demande beaucoup d'air

    Pour brûler 1 kg de bois, il faut 1 kg d’oxygène. Dans l’air atmosphérique, l’oxygène représente 1/5 du volume total. La combustion du bois demande donc une énorme quantité d’air, le bois est donc un grand consommateur d'oxygène.

    Ce tableau montre que pour une cheminée ouverte à bois classique, il faut environ 240 m3 d’air pour une combustion de 4 kg/h (avec une allure réglée moyenne) le rendement est très mauvais. 

    Quantité d’air nécessaire pour la combustion du bois
     
    Type d’appareil
    kg de bois
    Oxygène nécessaire
    Production calorique
    Quantité d’air consommée par kg de bois lors de la combustion
    Foyer ouvert (cheminée)
    1 kg
    1 kg
    2 à 4 kWh
    60 à 100 m3
    Foyer fermé (insert)
    1 kg
    1 kg
    2 à 4 kWh
    8 m3
     
     
     
     
     

     

  • Pourquoi une cheminée ouverte classique à bois est-elle à éliminer ?

    Pour une cheminée à bois classique, il faut environ 240 m3 d’air pour une combustion de 4 kg/h (avec une allure réglée moyenne) le rendement est mauvais.

    Il faut donc installer un insert ou ne pas utiliser la cheminée pour chauffer, le volume d’air intérieur du logement sera vite évacué, car le conduit de cheminée agit comme une pompe. La différence de densité entre l’air chaud (moins dense), crée par la combustion et l’air extérieur produit un mouvement ascendant.

    Pourquoi une cheminée à bois ouverte est-elle polluante ?

    Avec une cheminée « à foyer ouvert », le feu brûle directement sur une plaque de fonte et ne permet pas à la pièce d'atteindre une température correcte. Ce système est particulièrement polluant, car une cheminée ouverte dégage plus de particules fines et de produits polluants dans l’air intérieur que les inserts et autres poêles fermés. De plus, son efficacité pour chauffer une pièce est faible, car l'énergie du bois n'est utilisée qu'à hauteur de 2 % en pratique (moins de 10 % d'après des chiffres théoriques de l'ADEME).

    Entre 300 et 500 mètres cubes (m3) d'air par heure sont aspirés par le foyer et évacués à l'extérieur, le système de chauffage compense les déperditions. Durant la période d'utilisation, une cheminée peut même augmenter la consommation d'énergie, en aspirant l'air chauffé du logement et en l’évacuant vers l'extérieur.

    L'air chaud évacué est remplacé par de l'air froid qui pénètre par tout interstice serrure, gaines électriques, fenêtres, portes, percement de spots ou de luminaires. Pour toutes ces raisons, il est préférable de remplacer la cheminée ouverte à bois par un appareil performant.

     

     

  • Quels sont les appareils à bois les plus performants ?

    Certains poêles à bois sont équipés d'un catalyseur qui permet d'abaisser la température à laquelle les gaz de combustion brûlent parfaitement même lorsque l'appareil fonctionne au ralenti

    Les modèles turbo sont des appareils dans lesquels la combustion est inversée : les gaz brûlent sous les bûches de bois.

    Les appareils de bois les plus performants sont très variés mais les chaudières à bois énergie sont les plus performantes même si leur investissement est plus important.

  • Pourquoi faut-il impérativement une amenée d'air frais pour un appareil à bois ?

    Les chiffres concernant la quantité d'air nécessaire pour la combustion du bois démontrent qu'il est impératif de prévoir une amenée d'air frais (grille de ventilation basse) sous le foyer afin d'éviter que l'air soit prélevé directement dans le logement. 2 conséquences :

    Triangle Portail habitat Picbleu L'air chaud du logement est évacué à l'extérieur refroidissant la pièce (aspiration d'air de combustion puis évacuation des gaz brûlés par la cheminée)

    Triangle Portail habitat Picbleu La Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) qui place les pièces en dépression empêche l'évacuation des fumées occasionnant un mauvais tirage naturel. (Fumées intérieures).

  • Que doit-on installer comme poêle à bois dans une maison équipée d'une VMC ?

    Dans une maison équipée d'une Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC), il faut impérativement placer un poêle à bois à combustion étanche.

  • La combustion du bois de chauffage humide

    Le taux d’humidité du bois est un critère essentiel, car il intervient directement sur le contenu énergétique. Entre un bois sec prêt à l’emploi (moyenne de 20 % d’humidité rapportée à la masse brute) et un bois fraîchement coupé (45 % à 50 % d’humidité rapportée à la masse brute), l’énergie restituée est pratiquement divisée par deux.

     

    Le bois humide : une combustion imparfaite. Doc Acqualys

  • La fumée de combustion de bois peut-elle être considérée comme un trouble anormal de voisinage ?

    L'article 1382 du Code civil créé par Loi 1804-02-09 promulguée le 19 février 1804 est le plus connu : Tout fait quelconque de l'homme, qui cause à autrui un dommage, oblige celui par la faute duquel il est arrivé à le réparer.

    L’article 674 du Code civil soumet à l’obligation de ne pas nuire à ses voisins. La construction d'une cheminée ou un âtre impliquent le respect strict des distances prescrites par les règlements et les usages particuliers.

    Comme pour tout combustible (bois, gaz, fioul domestique) le conduit d’une cheminée doit être effectivement situé à 40 cm minimum du faitage ou au-dessus de toute partie de construction ou acrotère qui en serait distante de moins de huit mètres. La fumée d’une cheminée ou d’une chaudière à bois peut constituer un trouble anormal du voisinage aggravé par la présence de vents qui orientent les fumées vers une ouverture ou bouche de ventilation de VMC. La fumée polluante en droit civil, un trouble est considéré comme anormal dès lors qu’il dépasse la limite des inconvénients supportables entre voisins.
    Ainsi en 1971, la Cour de cassation a confirmé le jugement par lequel il avait été décidé qu’une cheminée dont les fumées se dirigeaient vers l’immeuble voisin devait être démolie. Elle a appliqué l'article « nul ne devait causer à autrui un trouble anormal du voisinage ». Le « caractère anormal et insupportable » des nuisances causées aux voisins par les fumées de cheminée a donc été admis.

    L'arrêté du 22 10 1969, art. 18 indique que les orifices extérieurs des conduits à tirages naturels, individuels ou collectifs doivent être situés à 0,40 mètre au moins au-dessus de toute partie de construction distante de moins de 8 mètres sauf si, du fait de la faible dimension de cette partie de construction, il n'y a pas de risque que l'orifice extérieur du conduit se trouve dans une zone de surpression.

    Il existe des avis techniques pour des conduits de cheminée de marque Poujoulat (système Dualis PGI)

    - une distance minimale est requise :

    - 6 mètres du terminal vertical à un ouvrant (fenêtre) ou à une entrée d'air (bouche ventilation) d'une habitation voisine
    - 3 mètres du terminal horizontal à une habitation voisine en limite de propriété
    - 6 mètres du terminal horizontal à une habitation voisine avec ouvrant ou entrée d'air sans ouvrant ou entrée d'air ou limite de propriété *

    * en l'absence d'habitation voisine

    La construction d'une cheminée doit d'abord faire appel au bon sens, notamment pour la présence d'une cour ou de vents dominants. Il est toujours préférable de cultiver de bonnes relations entre voisins, car les dégâts ne se limitent pas aux particules fines respirées, mais aux cellules ADN dont un stress ou colère accélèrent l'oxydation. Notre conseil est de faire appel aux services d’un professionnel du chauffage qualifié Qualibois RGE qui pourrait réaliser un tubage du conduit. Tout différend avec vos voisins doit être réglé à l'amiable : un mauvais arrangement vaut mieux qu'un long, difficile et coûteux procès.

  • Les poêles à bois dans les maisons neuves

    Heureusement, le législateur a limité l'installation de poêles à bois peu performants dans les maisons neuves RT 2012 en imposant le respect des normes RT 2012 pour Chauffer . La raison est liée à la nécessité d'installer un modèle étanche. Il existe toujours un inconvénient lié aux poêles à bois : l'impossibilité de placer une régulation sur les appareils à bois.

    Seules les chaudières et les poêles à granulés de bois ont une régulation, de plus, leur rendement est nettement plus satisfaisant.

    Quelles sont les exigences de la RT 2012 pour les poêles à bois étanches ?

    La RT 2012 a des exigences strictes en matière de consommation énergétique en énergie primaire (c’est-à-dire l’énergie consommée par l’ensemble du processus de production, de transport et de distribution) qui ne doit pas excéder un certain seuil compris en 40 et 65 kilowatts d'énergie primaire par m2 et par an selon la localisation géographique du bâtiment.

    Les avantages du chauffage aux granulés de bois ou pellets

    Les principales différences entre un appareil répondant à la norme RT 2012 et un appareil normal sont l’étanchéité de la chambre de combustion et le raccordement direct à l’air extérieur. Pour que le confort de l’appareil soit optimal, la puissance doit pouvoir être réglée à 6 kWh.

  • Quels sont les poêles à bois étanches ?

    Il existe de nombreux fabricants de poêles à bois et de chaudières à bois énergie pour le chauffage

    Cet insert Brisach modèle IV 42 étanche satisfait aux normes actuelles pour les maisons neuves basse consommation RT 2012. Les poêles et l'insert Brisach équipés du Brisach Air Boost peuvent être réglés de 4 à 10 kW.

    Le poêle à bois étanche Brisach IV 42 pour les maisons neuves

    La RT 2012 réduit la consommation énergétique des nouveaux logements, l'insert étanche Brisach IV 42 se raccorde directement à l’extérieur pour amener l’air nécessaire à la combustion grâce à une gaine d'air, ainsi seul l’air extérieur pénètre dans la pièce et n'est pas prélevé dans le logement ce qui optimise la consommation de bois de chauffage. Cet insert possède des dimensions étroites (42 cm de longueur pour 35 cm de profondeur) permettant d’optimiser la surface de la pièce en minimisant la place du chauffage.

    Une grande surface vitrée permet la vision des flammes.Un système de réglage Brisach Air Boost facilite l’allumage, permet de réguler la puissance et la consommation de l’appareil. Un système d’accumulation de chaleur, le Caloristone Accumulative System, permet grâce au matériau réfractaire Caloristone de diffuser la chaleur accumulée plusieurs heures après l'extinction du feu.

    D'après les chiffres du fabricant, son rendement de l’insert IV 42 (supérieur à 80 %) a été étudié afin de lutter contre la pollution de l’air avec un taux d’émission de particules 3 fois inférieur à la norme européenne.

     

  • Seules les chaufferies industrielles au bois sont équipées de filtres à particules

    Les appareils à bois vendus aux particuliers ne sont pas équipés de filtres à particules qui existent, mais à l'état de prototypes, leur prix étant pour l'instant élevé (1300 €).

    Il faut souhaiter que ce type de filtre (obligatoire en Allemagne) qui entraine un surcoût de l'appareil se généralise avec l'incitation, pourquoi pas, d'un crédit d'impôt afin d'aider les usagers à ne pas polluer leur environnement (et leurs voisins).

    Sur cette cheminée d'une chaufferie bois industrielle équipée d'un filtre à particules les fumées sont invisibles. Photo Acqualys

  • Quels sont les conseils utiles pour le choix d'un poêle ou insert à bois

    Un appareil de chauffage au bois doit être parfaitement adapté au volume à chauffer

     Un appareil à bois doit être correctement installé (arrivée d'air frais)

     Il doit être adapté au volume à chauffer : éviter un modèle surdimensionné trop puissant qui fonctionnerait au ralenti en ayant une mauvaise combustion.

     Choisir un modèle flamme verte

     Dans les zones froides, choisir un poêle lourd à grande inertie thermique.

    Ces chauffages accumulent la chaleur grâce à leurs matériaux (pierre, faïence, briques réfractaires, etc.) et diffusent l'énergie accumulée pendant plusieurs heures.

  • Comment stocker le bois de chauffage ?

    Le bois de chauffage, nouvellement débité, conditionné en un mètre, doit être stocké au minimum deux ans pour obtenir une combustion optimale.

    Coupé, fendu et conservé sous abri dans un endroit bien ventilé, le bois sèche plus vite et ce délai est ramené à un an. Mal stocké, le bois se dégrade très rapidement.

    Voir l'article sur les mesures du bois de chauffage pour connaître les conditions de stockage, les stères, m3 et le coefficient empilage

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