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Le guide des poelus / Une plongée dans les entrailles / Une histoire de coeur (1/3) : le rocket stove

Une histoire de coeur (1/3) : le rocket stove

En résumé

De même que les voitures ont besoin d'un moteur pour libérer l'énergie contenue dans l'essence, les poeles à bois ont besoin d'un moteur pour libérer l'énergie contenue dans le bois.

Le Rocket stove est un de ces "moteurs". Il permet de construire des poeles à bois de cuisson ou de chauffage avec des rendements de combustion moyens supérieurs à 98%.

Un "moteur"

Un rocket stove bien conçu atteint quasiment la combustion parfaite (saint graal de tout poelu) sur une bonne partie de chaque flambée !

Malheureusement sa puissance de chauffe est très limitée, ce qui le limite aux petits habitats et à la cuisson.

Le Batchrocket a été conçu pour le remplacer.

Excellent, simple mais peu puissant

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Rocket stove de chauffage. Réalisation par Feufollet.
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Rocket stove de cuisson.
Réalisation par Les outils de l'autonomie.
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1. Les origines du rocket stove

Améliorer la combustion du bois permet de diminuer la pollution liée aux fumées ainsi que la quantité de bois nécessaire pour une chauffe donnée.

Très tôt, les hommes ont réalisé qu'un coeur de chauffe en forme de "L" permettait une meilleure combustion du bois.

 

On retrouve encore aujourd'hui des traces de l'utilisation de ce principe sur les vieux fours à chaux ou encore sur des fourneaux très simples utilisés pour la cuisson dans divers endroits du monde.

Des coeurs de chauffe en "L" 

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Coeur de chauffe en "L" utilisé pour raffiner du sucre, Laos, H. A. Wirtz.
Source : The Book of Masonry Stoves, David Lyle, 1984, p. 31.
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Schéma d'un four à briques avec des coeurs de chauffe en "J".
Source : The Self-Reliant Potter: Refractories and Kilns, Henrik Norsker, 1987, p. 50.
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Pour certaines applications, les quantités de bois nécessaires sont telles qu'il devient très important de bien maîtriser la qualité de la combustion.

Par exemple, les fours à briques artisanaux en Amérique latine ou en Inde peuvent facilement avoir une capacité de plusieurs dizaines de milliers de briques par cuisson, ce qui nécessite plusieurs dizaines de tonne de bois à chaque fois !

On retrouve donc des coeurs de chauffe à la conception soignée dans ces constructions.

Notamment des coeurs de chauffe en "J" qui sont une amélioration des versions en "L". On peut l'observer sur l'image ci-contre : voilà la base des rocket stoves modernes.

Puis des coeurs de chauffe en "J"

 "coeur de chauffe : moteur des poeles à bois" -- dictionnaire des poelus, 1837. 

 

2. L'apparition du rocket stove moderne

Le rocket stove dans sa forme actuelle est issu du travail initial réalisé par Ianto Evans à la fin des années 70.

Le coeur de chauffe qu'il a développé s'approche des deux exemples précédents, mais la combustion est améliorée grace à l'utilisation de matériaux réfractaires isolants et SURTOUT un travail sur les proportions optimales du "J".

Autour de ce coeur de chauffe, un bidon métallique et des bancs en bauge permettent la récupération de la chaleur des fumées.

Une évolution brillante

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Schéma : Vue en coupe d'un Rocket Stove moderne.
Source : Rocket Mass Heaters, I. Evans et L. Jackson, 2014, p. 18.
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3. Les résultats de combustion du rocket stove

En 2011, le néerlandais Peter van den Berg arrive dans le développement du Rocket Stove.

 

Armé d'un analyseur de combustion, de beaucoup d'inventivité et d'encore plus de patience.. il va réussir à stabiliser la combustion du Rocket Stove et à améliorer encore sa combustion !

Ci-dessous se trouve le compte rendu de l'analyse de combustion d'un Rocket Stove classique que nous avons construit d'après les plans de Peter.

Le maitre Peter

Les résultats de cette flambée sont :

  • O2 moyen : 13%

  • Rendement total moyen (PCI) : 95% [1]

  • CO dilué moyen : 332 ppm

  • CO non dilué moyen : 1357 ppm

  • Température moyenne des fumées à la sortie du poêle : 70°C.

Le rendement total (combustion x récupération) moyen est de 95%, ce qui est absolument excellent. Le taux de monoxyde de carbone est extrêmement faible sur la plus grande partie de la flambée. En moyenne, le Rocket Stove émet 332 ppm (particules par million) de CO (monoxyde de carbone) dilué, ce qui indique une combustion de très bonne qualité.

NB : Les résultats auraient certainement été meilleurs si nous avions été moins expérimentaux dans notre construction (notamment la cheminée déportée à 2m...), mais c'était le début !

Une combustion excellente

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Vue en coupe du Rocket stove conçu par Peter van den Berg.
Construit et vendu par Dragon Heaters aux États-Unis.
Tous les droits de la photo leur sont réservés.
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8inch_rocket_stove_dragon_heaters
Rocket stove conçu par Peter van den Berg.
Construit et vendu par Dragon Heaters aux États-Unis.
Tous les droits de la photo leur sont réservés.
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analyse_combustion_rocket_stove_082016
Résultats de l'analyse de combustion d'un rocket stove de 180 mm sur une flambée à pleine puissance.
Source : Analyse effectuée avec le Testo 230-2LL en Août 2016 (une de nos premières analyses : le schéma n'est pas très clair)
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Pour le test correspondant au graphique précédent, 6 kg de bois très sec (à 15% d'humidité) ont été brulés.

 

Le fagot était composé de 1 kg de petit bois et 5 kg de bois fendu à un diamètre de 5-10 cm. La flambée a duré un peu moins de 2h avec une surveillance régulière pour rajouter du bois au fur et à mesure qu'il se consommait.

D'après ces mesures, la puissance d'un Rocket Stove de 180 mm de diamètre interne est d'environ 900 W en considérant une flambée d'environ 2h par jour.

900W, c'est très faible par rapport aux besoins de chauffage des habitations classiques en France qui sont plutot de l'ordre de 3000 à 15000W pendant l'hiver.

On pourrait bien sur obtenir trois fois plus de puissance de chauffe avec un Rocket Stove en faisant une flambée de 6h par jour, mais.. c'est contraignant !

Mais une puissance trop faible

4. Le gros défaut : une puissance trop faible

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Rocket Stove de 180 mm utilisé pour le test. Réalisé par l'association UZUME, Juin 2016.
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6. Références

  1. On ne prend en compte pour le calcul que la partie de la flambée entre 9h50 et 11h environ, parce qu'après la combustion est quasiment finie (taux de O2 > 16.8%).
    C'est le protocole de mesure classique utilisé pour tous les poêles à bois d'après la norme EN15250.