Poele de Masse.Petit Habitat:CR:InSitu1Hiver2021

1. Résumé

Dates	Participants	Objectifs
Début : Janvier 2021 Fin : Mai 2021	David mercereau	Tester, en condition réel, le poêle de masse Evaluer son comportement thermique Faire un retour d’expérience en vu d’amélioration

Ce premier prototype de poêle de masse pour petit habitat est arrivé dans ma paillourte (une petite maison en paille ronde de 40m2) en janvier 2021.

Dans un article, j’ai expliqué le contexte, les observations qui justifiaient mon envie de retourner vers "un poêle de masse".

Voici les caractéristiques de ce petit poêle de masse :

• Conçu pour 3kg de bois par flambéee
• 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)

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.

2. Installation du poêle

2.1. Fabrication

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 :

2.2. 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).

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  Analyse de flambée avec analyseur de combustion

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  On fait chauffer le thé quand même..

2.3. Le (re)montage à la maison

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

3. 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…

3.1. 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 :

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

• https://gitlab.lowtech.fr/pdm/projets/labo/pub/banc-tempsurf-ds18b20

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 :

• Fichier:FambéeIrCote3kg.gif
• Fichier:FambéeIrDessus3kg.gif
• Fichier:FlambéeFace3kg.gif

3.2. 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…

3.3. 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 :

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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 :

Minutes	54	59	64	70	75	80	86	91	96	102	107
Température dans le foyer / four (°C)	261	234	215	205	193	192	180	181	107	178	147

4. Comparaison poêle en fonte VS poêle de masse

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.

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

4.1. 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.

4.2. 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).

4.3. 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 ~12kW 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.

5. 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…​).