Poele de Masse.Petit Habitat:CR:InSitu2Hiver2021
1. Résumé
| Dates | Participants | Objectifs |
|---|---|---|
| Début :
Janvier 2021 Fin : Mai 2021 |
|
|
Agir Low-Tech développe un poêle de masse pour petit habitat. Cet hiver 2021, ce premier prototype de poêle de masse pour petit habitat est arrivé dans ma paillourte (une petite maison en paille ronde de 40m2). En autres choses, j’ai étudié la restitution de chaleur de celui-ci dans différentes configurations.
2. Objectifs
Agir Low-Tech souhaite que sont poêle réponde à la norme NF EN 15250 qui concerne les « Appareils de chauffage domestique à combustible solide à libération lente de chaleur », plus connus sous les terminologies de poêle de masse ou poêle à accumulation. Pour cela, il faut étudier le comportement thermique de celui-ci.
3. Moyens
Le poêle de masse et le banc de test, conçu pour l’occasion à partir de cellules ds18b20 (et de quelques thermocouples).
Les mesures présentées ci-après sont faites sur le petit poêle de masse v20.11 dans une petite maison (40m2) isolée en paille et habitée par 3 personnes. Pendant les mesures, la vie continue, le four peut s’allumer, une porte peut s’ouvrir pour aérer…
Le bois de chauffe utilisé est du chêne et le bois d’allumage, de la palette et des chutes de douglas. Tout ça testé à moins de 18% d’humidité.
En plus des températures de surface du poêle nécessaires à l’étude pour le respect de la norme NF EN 15250, j’ai profité de ces prises de mesures pour ajouter des sondes. Celle-ci on été placées :
- Sur 2 murs (température des parois) : T0 & T26
- Dans le tuyau d’évacuation des gaz (au départ, juste à la sortie du poêle) : T24
- Dans le foyer (juste sous la plancha, au centre) : T23
- Température de l’air intérieur : T27
- Température de l’air extérieur : T28
Sauf mention contraire dans le dépouillement, le banc de test a été utilisé avec cette config : config_0.2.ini
4. Limites
Les capteurs ds18b20 ont été collés à l’argile sur les briques du poêle. Cette méthode limite la réactivité de la sonde car l’argile ne récupère pas directement la chaleur, il faut qu’il chauffe aussi. Peut être qu’un matériau isolant pour plaquer le capteur aurait été plus probant.
Pour être encore plus pertinent, il aurait été nécessaire d’avoir plusieurs relevés par situation. Mais en l’état il y a déjà des tendances.
Les graphiques ne tiennent pas compte de la plancha car après analyse, il s’avère que celle-ci ne disposait pas de suffisamment de capteur pour que ce soit significatif. En effet la plancha n’est pas uniforme dans sa restitution de chaleur. C’est un gros manque pour évaluer. Ceci étant depuis la plancha a été isolé le comportement thermique de celle-ci a donc changé, il va falloir messurer de nouveau…
5. Dépouillement des relevés
5.1. Utilisation normale
Contexte normal d’utilisation
- Chargement : 3kg de bois chêne + 300g de petit bois
- Température à T0 :
- Des parois : 20.8°C / 20.5°C
- De l’air : 20.8°C
- Extérieur : 10.4°C
Fin de la flambée (fermeture air) : +55min (T11) il aurait fallu peut être l’éteindre en T10 voir T9 mais j’étais pas devant…
Résultat de l’étude :
- Les données brutes : 2021-02-16_19-39.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1648W après 54min de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 6h55
- Soit une inertie de 6h01
- Le seuil des 25% du pic est atteint au bout de 15h16
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~700
5.2. Utilisation normale 2
Contexte normal d’utilisation. il faisait même trop chaud, les portes étaient ouvertes tout du long (c’était pour filmer la cheminée et observer les fumés, je voulais le faire en plein jour).
- Chargement : 3kg de bois chêne + ~250g de petit bois
- Température de départ :
- Des parois : 21.5°C / 21.3°C
- De l’air : 21.8°C
- Extérieur : ~16°C
Ressentie de la flambée : Combustion rapide (peut être due au portes ouvertes)
Fin de la flambée (fermeture air) : +45min
Résultat de l’étude :
- Les données brutes : 2021-02-19_15-11.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restitué (Pmax) : 1064W après 59min de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteints au bout de 9h33
- Soit une inertie de 8h34
- Le seuil des 25% du pic est atteints au bout de 17h39
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~530 W
5.3. Température de la pièce faible
Avec température de la pièce faible pour mettre en évidence et caractériser que le PDM se décharge plus vite.
Dans le contexte d’une maison habitée, pas simple… On a laissé ouvert toute la journée, on est parti toute la nuit en laissant toutes les portes ouvertes. Mais la température intérieure, même portes ouvertes, n’est pas passée sous les 15°C (pourtant 9°C à l’extérieur)
- Chargement : 3kg de bois chêne + ~300g de petit bois
- Température de départ :
- Des parois : 20.2°C / 19.6°C
- De l’air : 19.6°C (mais passe à 15°C)
- Extérieur : ~17°C (mais passe à 9°C)
Ressentie de la flambée : Normal
Fin de la flambée (fermeture air) : +60min
Résultat de l’étude :
- Les données : plusieurs sondes n’ont pas toujours fonctionné (T1 T2 T3 T4) sur une partie du temps. J’ai donc effectué un rapport avec un autre relevé pour avoir une tendance
- Données brutes : 2021-02-20_17-02.csv
- Données utilisées pour le graphique (avec extrapolation) : 2021-02-20_17-02 avec extrapolation.ods
- Le résultat graphique :
Observations :
- La température de départ n’est pas significativement plus faible que les autres relevés
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1082W après 1h10 de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 7h29
- Soit une inertie de 6h19
- Le seuil des 25% du pic est atteints au bout de 14h34
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~470 W
5.4. Avec un rechargement
Avec un rechargement : soit 3kg + 1,5kg
- Chargement :
- 3kg de bois chêne + ~300g de petit bois
- +1.5kg de chêne à +1h
- Température de départ :
- Des parois : 14,9°C / 14,7°C
- De l’air : 14,9°C
- Extérieur : 14,7°C
Ressentie de la flambée : Démarrage plutôt doux/faible
Fin de la flambée (fermeture air) : +1h35min
Résultat de l’étude :
- Données brutes : 2021-02-21_13-15.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- La température de départ est basse car cette flambée fait suite à la flambée "température de la pièce faible"
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1633W après 1h36 de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 8h22
- Soit une inertie de 6h46
- Le seuil des 25% du pic est atteint au bout de 15h35
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~820 W
5.5. Sur 24h avec 3 chargements à 8h d’intervalles
Test sur 24h avec 3 chargements à 8h d’intervalles
- Chargement :
- 3kg de chêne + 300g de petit bois
- 3kg de chêne + 200g de petit bois (à +8H)
- 3kg de chêne + 150g de petit bois (à +16H du premier chargement)
- Température de départ :
- Des parois : 19.2°C / 18.8°C
- De l’air : 19.4°C
- Extérieur : 11°C
Ressentie de la flambée : Bien pris, impeccable
- 1ère flambée : J’avais préparé ma flambée la veille, donc le bois a été dans le foyer chaud pendant ~8h, ça a peut être aidé à éliminer l’humidité de surface et donc à ce que la flambée démarre plus vite.
- 3ème flambée est partie d’un coup, c’était impressionnant, comme si l’arrivée d’air était fermée et qu’on la rouvrait un grand coup…
Fin de la flambée (fermeture air) :
- 1ère flambée : +1h
- 2ème flambée : +1h30) - j’ai un peu traîné à fermer (pas devant) et j’ai tenté de limiter l’arrivée d’air avec un test de trappe donc ça a été plus doucement à se consumer
- 3ème flambée : +1h30 - idem
Bon, on a eu chaud dans la paillourte (24 pour l’air et les murs sont montés à 23) on a pas eu besoin de couette :-o
Résultat de l’étude :
- Données brutes : 2021-02-22_06-02.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1631W
5.6. Sur 24h avec 2 chargements à 12h d’intervalles
Test sur 24h avec 2 chargements à 12h d’intervalles
- Chargement :
- 3,2kg de chêne + 300g de petit bois
- 2.9kg de chêne + ~200g de petit bois à +12,5h
- Température de départ :
- Des parois : 19.8°C / 19.7°C
- De l’air : 20.1°C
- Extérieur : 11.4°C
Fin de la flambée (fermeture air) :
- +50 minutes
- +55 minutes
Démarrage de la flambée 1 à froid de chez froid (Poêle pas allumé depuis ~48h)
Résultat de l’étude :
- Données brutes : 2021-02-25_20-13.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1447W
5.7. Plancha couverte isolée 1
Nuance du relevé : Plancha couverte isolée par le dessus :
- Laine céramique tout le long de la mesure
- 8cm de laine de verre durant 2h50 seulement (retirée à 21h32)
Données :
- Chargement : 3kg de bois chêne + 200g de petit bois
- Température de départ :
- Des parois : 20.2°C / 19.7°C
- De l’air : 20.8°C
- Extérieur : 10.4°C
Ressentie de la flambée : Grosse galère de démarrage, certainement pas suffisamment de petit bois… quand c’est parti, ça a bien marché et j’ai réussi à pas mal réguler pour que la flamme danse doucement.
Fin de la flambée (fermeture air) : +63 minutes de flambée
Résultat de l’étude :
- Les données brutes : 2021-02-28_18-43.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 992W après 1h31 de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 13h28
- Soit une inertie de 11h57
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~600 W
5.8. Plancha couverte isolée 2
Nuance du relevé : Plancha couverte isolée par le dessus :
- 2 couches de laine céramique tout le long de la mesure
- 8cm de laine de verre à partir de la fin de la flambée (à +70 minutes du début) pour éviter qu’elle ne passe au delà des températures quelle tolère.
Données :
- Chargement : 3kg de bois chêne + 300g de petit bois
- Température de départ :
- Des parois : 20.1°C / 19.8°C
- De l’air : 20.2°C
- Extérieur : 4°C
Ressentie de la flambée : Belle flambée, bien régulée au niveau de l’entrée d’air, c’est parti tout seul… parfait !
Fin de la flambée (fermeture air) : +70 minutes de flambée
Note : A 22h45 j’ai fait un relevé sous la laine de verre : c’était à 175°C, au dessus des 8cm de laine de verre c’était à 33°C
Résultat de l’étude :
- Les données brutes : 2021-03-06_20-05.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1194W après 1h20 de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 10h39
- Soit une inertie de 9h19
- Le seuil des 25% du pic est atteints au bout de 18h14
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~600 W
5.9. Plaque supérieure complètement isolée
Nuance du relevé : Plaque supérieure complètement isolée (les 68cm x 68cm),
- 2 couches de laine céramique tout le long de la mesure
- 8cm de laine de verre à partir de la fin de la flambée (+62 minutes du début)
Données :
- Chargement : 3kg de bois chêne + 300g de petit bois
- Température de départ :
- Des parois : 19,8°C / 19.6°C
- De l’air : 19.8°C
- Extérieur : 5.4°C
Ressentie de la flambée : Belle flambée, bien régulée au niveau de l’entrée d’air, c’est parti tout seul… parfait !
Fin de la flambée (fermeture air) : +62 minutes de flambée
Résultat de l’étude :
- Les données brutes : 2021-03-07_19-50.csv
- Le résultat graphique :
Observations :
- Puissance maximum restituée (Pmax) : 1142W après 0h59 de chauffe
- Le seuil des 50% du pic est atteint au bout de 11h05
- Soit une inertie de 10h06
- Le seuil des 25% du pic est atteint au bout de 22h31
- Puissance moyenne (de t0 à t25%) : ~600 W
6. Analyse comparative des données
Puissance maximum
| Puissance (Pmax) | Temps pour atteindre Pmax | |
|---|---|---|
| Utilisation normale 1 | 1648W | 54min |
| Utilisation normale 2 | 1064W | 59min |
| Température de la pièce faible | 1082W | 1h10 |
| Avec un rechargement | 1633W | 1h36 |
| Sur 24h avec 3 chargements | 1631W | |
| Sur 24h avec 2 chargements | 1447W | |
| Plancha couverte isolée 1 | 992W | 1h31 |
| Plancha couverte isolée 2 | 1194W | 1h20 |
| Plaque supérieure isolée | 1142W | 0h59 |
La puissance maximum oscille entre ~1000W et ~1600W
Le temps pour atteindre cette puissance maximum varie de 54min à 1h36
Seuil des 50% du pic de chaleur
| Temps pour descendre à 50% | Durée de l’inertie | |
|---|---|---|
| Utilisation normale 1 | 6h55 | 6h01 |
| Utilisation normale 2 | 9h33 | 8h34 |
| Température de la pièce faible | 7h29 | 6h19 |
| Avec un rechargement | 8h22 | 6h46 |
| Sur 24h avec 3 chargements | ||
| Sur 24h avec 2 chargements | ||
| Plancha couverte isolée 1 | 13h28 | 11h57 |
| Plancha couverte isolée 2 | 10h39 | 9h19 |
| Plaque supérieure isolée | 11h05 | 10h06 |
L’inertie oscille entre 6h01 et 11h57.
Sans surprise, la plancha couverte augmente l’inertie de 3.5 à 6h, soit un gain non négligeable.
Seuil des 25% du pic de chaleur
| Temps pour descendre à 25% | Puissance moyenne (de t0 à t25%) | |
|---|---|---|
| Utilisation normale 1 | 15h16 | ~700 W |
| Utilisation normale 2 | 17h39 | ~530 W |
| Température de la pièce faible | 14h34 | ~470 W |
| Avec un rechargement | 15h35 | ~820 W |
| Sur 24h avec 3 chargements | ||
| Sur 24h avec 2 chargements | ||
| Plancha couverte isolée 1 | ~600 W | |
| Plancha couverte isolée 2 | 18h14 | ~600 W |
| Plaque supérieure isolée | 22h31 | ~600 W |
Le seuil des 25% oscille entre 14h34 et 22h31
La puissance moyenne jusqu’au seuil des 25% est d’environ 600W