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Une histoire de coeur (1/3) : le rocket stove
"coeur de chauffe : moteur des poeles à bois" -- dictionnaire des poelus, 1837.
En résumé
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Article rédigé par
Un "moteur"
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.
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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%.
Excellent, simple mais peu puissant
Un rocket stove bien conçu atteint quasiment la combustion parfaite (saint graal de tout poelu) sur une bonne partie de chaque flambée !
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Malheureusement sa puissance de chauffe est très limitée, ce qui le limite aux petits habitats et à la cuisson.
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Le Batchrocket a été conçu pour le remplacer.
Rocket stove de cuisson concu par Larry Winiarsky et son équipe. Disponible sur la boutique
Rocket stove de chauffage. Réalisation par Feufollet.
1. Les origines du rocket stove
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.
Des coeurs de chauffe en "L"
Améliorer la combustion du bois permet de diminuer la pollution liée aux fumées ainsi que la quantité de bois nécessaire pour une chauffe donnée.
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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.
Puis des coeurs de chauffe en "J"
Pour certaines applications, les quantités de bois nécessaires sont telles qu'il devient très important de bien maîtriser la qualité de la combustion.
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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 !
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On retrouve donc des coeurs de chauffe à la conception soignée dans ces constructions.
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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.
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.
2. L'apparition du rocket stove moderne
Un parfait outil de cuisson
Le rocket stove dans sa forme actuelle est issu du travail initial réalisé par Larry Winiarsky au début des années 80.
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Le coeur de chauffe qu'il a développé est en forme de "L", ce qui reste la forme la plus adaptée à la cuisson.
Avec son équipe de l'association Aprovecho, il teste minutieusement la qualité de combustion et le rendement de ces cuiseurs rocket stove pour développer des modèles efficaces.
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Aujourd'hui c'est environ un million de cuiseurs rocket stove qui sont produits par an, et principalement utilisés dans les pays en développement pour remplacer les feux traditionnels qui asphixient tant les familles de ces pays.
Vue en coupe du cuiseur rocket stove développé par Aprovecho
Cuiseur rocket stove développé par Aprovecho. Disponible sur notre boutique.
Laboratoire de test de cuiseurs à bois développé par Aprovecho.
Une évolution vers le chauffage des petits habitats
C'est au tour de Ianto Evans de développer, à partir du travail de Larry Winiarsky, un rocket stove adapté au chauffage des petits habitats.
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Le coeur de chauffe qu'il a développé s'approche des rocket stoves traditionnels du 1er paragraphe, mais la combustion est améliorée grace à l'utilisation de matériaux réfractaires isolants et SURTOUT un travail sur les proportions optimales du "J".
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Autour de ce coeur de chauffe, un bidon métallique et des bancs en bauge permettent la récupération de la chaleur des fumées.
Vue en coupe d'un Rocket Stove moderne. Source : Rocket Mass Heaters, I. Evans et L. Jackson, 2014, p. 18.
Petit Rocket Stove sans banc de chauffe. Le foyer est à gauche. Photo et réalisation par Poki.
3. Les résultats de combustion du rocket stove
Le maitre Peter
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 de chauffage et à améliorer encore sa combustion !
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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.
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.
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.
Une combustion excellente
Les résultats de cette flambée sont :
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O2 moyen : 13%
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Rendement total moyen (PCI) : 95% [1]
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CO dilué moyen : 332 ppm
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CO non dilué moyen : 1357 ppm
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Température moyenne des fumées à la sortie du poêle : 70°C.
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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.
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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 !
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)
4. Le gros défaut : une puissance beaucoup trop faible
Mais trop peu puissant pour le chauffage
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.
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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.
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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 !
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Dans la réalité, on cherche plutot un coeur de chauffe avec une puissance 10 fois supérieure !
Rocket Stove de 180 mm utilisé pour le test. Réalisé par l'association UZUME, Juin 2016.
Et un foyer ouvert qui laisse des fumées dans la pièce
A cause de sa forme, le Rocket Stove laisse toujours passer un petit peu de fumées dans la pièce. C'est génant !
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En plus, ce défaut le rend impossible à homologuer tel quel pour le chauffage d'une maison car il est classé dans les "foyers ouverts" comme les anciennes cheminées ouvertes.
6. Références
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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.