Cette section expose le principe du poêle à accumulation et détaille les différents aspects du projet Qub.


Qub


L'idée
Le Poêle de masse est un appareil de chauffage au bois techniquement réjouissant car il est à la fois performant (haut rendement réel sur tout le cycle de combustion, donc propre) et rustique (robuste, fiable et de maintenance réduite sur le très long terme).
Son principe est simple: il est basé sur une bonne compréhension de la combustion du bois.
Cependant, les caractéristiques du poêle de masse (coût, poids, encombrement, alimentation manuelle, combustible) exigent des conditions bien spécifiques pour son installation et son utilisation, notamment comme mode principal de chauffage.
Par ailleurs, la construction d'un tel poêle est un chantier long et délicat.
D'où l'idée de concevoir une version plus légère, compacte, qui contribue à élargir la diffusion d'appareils efficaces et propres, capables de valoriser un combustible brut.

Caractéristiques
Qub allie les performances et la robustesse d'un poêle maçonné à une réalisation simplifiée et une bonne souplesse d'intégration du fait de son encombrement et de son poids réduits.



C'est le poêle le plus compact qu'on puisse concevoir, à partir d'un module de brique standard, qui réunisse les propriétés fondamentales des poêles de masse.

Principes


Un appareil de chauffage au bois efficace et durable doit assurer:
> Une bonne qualité de combustion.
> Une bonne restitution des calories produites par la combustion, dans le volume à chauffer, en quantité (rendement) et en qualité (rayonnement).
> Une bonne résistance aux sollicitations thermiques: usure des agrégats, dillatation.

Qualité de combustion
Le feu idéal est obtenu lorsque tous les produits combustibles du bois (solides ou gazeux) sont brûlés. Pour l'obtenir, il faut:
> Un bois sec, en petites sections
> Une alimentation adaptée en air comburant primaire et secondaire (idéalement une amenée d'air primaire extérieure).
> Une enceinte (le poêle) qui confine la chaleur dans le foyer pendant la flambée afin d'atteindre les très hautes températures auxquelles les ultimes produits combustibles du bois peuvent être brûlés et dont la géométrie permet un brassage efficace des gaz combustibles et de l'oxygène.
Le confinement est obtenu par:
> Une double enveloppe en briques réfractaires denses.
> Un foyer de petite dimension.
Le fractionnement du volume du foyer favorise le brassage turbulent des gaz combustibles et de l'oxygène et optimise la combustion.
> Une porte de dimension réduite qui limite les pertes convectives et permet l'alimention secondaire.

Capter et restituer les calories
Le rôle du foyer de masse est de différer la restitution des calories produites pendant la flambée, pour permettre la combustion la plus complète possible à haute température, tout en limitant les pertes par les fumées.
> Le différé est obtenu grâce aux propriétés des briques réfractaires denses:
   >> Capacité thermique élevée: La brique stocke l'énergie thermique.
   >> Conductivité thermique suffisante: L'énergie thermique est échangée par conduction avec l'enveloppe extérieure.
La restitution de chaleur se fait alors majoritairement par rayonnement de l'enveloppe (température de surface 90°C maximum).
> Le système de chicanes permet de récupérer une partie des calories des fumées en freinant le drainage vers le conduit de fumées.

Résistance aux sollicitations thermiques
En plus des critères précédents, qui déterminent en partie la géométrie du poêle, la conception doit soigneusement prendre en compte:
> Les niveaux de température dont dépendent:
   >> Le choix de la brique
   >> Le positionnement des accessoires (porte, buse de sortie)
> Les variations de température dont dépendent:
   >> L'assemblage des éléments structurels (désolidarisation/étanchéité)
   >> Le montage des accessoires (désolidarisation/étanchéité)

En résumé
Qub conjugue les propriétés d'un foyer de masse et d'un poêle métallique classique:
> La masse réduite limite la capacité thermique et le différé de restitution des calories. Contrairement aux "gros" PDM, combustion et restitution sont donc en partie simultanées avec deux conséquences:
   >> Une effacité thermique moindre, notamment en début de flambée.
   >> Une meilleure réactivité.
> Le volume réduit ne permet pas une recirculation optimale des fumées. Dans un gros PDM, cette recirculation contribue doublement à l'efficacité en captant les calories des fumées et en rechauffant le foyer. Qub restitue instantanément la chaleur résiduelle des fumées par le conduit de raccordement avec deux conséquences:
   >> A nouveau une efficacité globale moindre
   >> Une restitution rapide d'un grande quantité de chaleur par le conduit.
Globalement donc, les contributions conjuguées du foyer de masse et du conduit offrent un compromis efficacité/réactivité/puissance qui répond bien aux besoins dans de très nombreuses configurations.
Conception


Qub est conçu à partir d'un gamme de briques réfractaires moulées surpressées, assemblées par collage ou simplement superposées pour les parties mobiles.
> L'embase, le soubassement et l'enveloppe extérieure sont montés en briques collées.
> La table d'occlusion est un assemblage composite de béton dense, allégé, et de briques collées. Elle est posée sur le couronnement de l'enveloppe extérieure et désolidarisée par un joint réfractaire.
> Le fond de foyer, la boite à feu et les chicanes sont constitués de briques superposées, avec un léger jeu pour éviter le report des contraintes, dues à la dillatation, sur l'enveloppe. Ces éléments sont directement exposés aux fortes chaleurs. Ils doivent donc être aisement nettoyables, démontables et remplaçables.
> La porte est rapportée sur l'enveloppe extérieure par des brides désolidarisées du support (joints réfractaires plats). Elle est ainsi éloignée du foyer, ventilée par l'entrée d'air secondaire et donc modérement exposée aux températures les plus élevées. Le système de montage autorisant des petits mouvements différentiels limite également les risques de rupture aux liaisons soudées.
Implantation


Le choix de l'emplacement du poêle obéit à des critères spécifiques à chaque projet:
> Situation souhaitée dans le volume habitable en fonction de l'amménagement et des circulations.
> Contraintes techniques:
   >> Raccordement
   >> Amenée d'air
   >> Distances au feu
   >> Aptitude de la structure à supporter le poids du poêle
Sur ce dernier point, dans le cas général et notamment sur des planchers monolithiques, aucun renfort n'est à prévoir.
Par contre, il sera impératif de contrôler toute structure dont:
> Les charges d'exploitation sont déjà élevées.
> Les planchers et les éléments porteurs sont hors procédés standards: Bâti ancien, structures légères ou atypiques.
Fournitures


Il est essentiel d'assurer l'approvisionnement complet avant le démarrage du chantier car si la liste des fournitures est assez succinte, il s'agit de produits spécifiques qui ne sont pas largement distribués.

Brique réfractaire
Le matériau qui constitue le poêle doit résister aux sollicitations mécaniques et thermiques, avoir une capacité thermique élevée et une conductivité suffisante. Ces propriétés sont idéalement réunies dans des produits d'extraction comme la stéatite, réservée aux industriels.
Mais les briques manufacturées constituées d'agrégats réfractaires denses, silico-alumineux ayant un pourcentage d'alumine moyen (autour de 30%) conviennent parfaitement.
Par ailleurs, les briques surcomprimées, bien calibrées, autorisent un assemblage précis, à sec ou collé. Ce type de montage est idéal: il permet un parfait respect du plan de pose et affranchit des difficultés du scellement au mortier réfractaire.




Colle
On désigne ici par "collage", le montage des briques à joints minces avec une colle fluide qui assure l'étanchéité et le maintien par prise chimique (à l'air par exemple) puis éventuellement céramique.
Il existe des colles prêtes à l'emploi: Refracol, Refrajoint qui sont à base de silicates. Leur durée de vie est de six mois.

Il est aussi possible de faire sa propre colle à partir de composants de base. On maîtrise ainsi la formulation (on ne dépend pas d'un produit dont on ne connait pas complètement la composition), le coût, et, en général, les composants séparés n'ont pas de durée limite d'utilisation.
Exemple de formulation silicate de soude/charge réfractaire fine
Les solutions de silicate de soude sont composées de:
>30 à 40% de cristaux de silicate de soude (Na2O.xSiO2, x étant compris entre 3.2 et 3.5)
>60 à 70% d'eau
Trouvable chez Castotruc ou autre, idéal pour tester le dosage et vérifier la prise.

On obtient la colle à la consistance voulue (assez fluide) en incorporant à la solution une charge réfractaire très fine dans les proportions d'environ 1kg de poudre pour 0,5 à 0,7 litres. Cette charge réfractaire est une poudre de roche réfractaire (stéatite par exemple)

ou une chamotte réfractaire impalpable (0 à 0.2mm).
La colle faisant sa prise à l'air, elle est à préparer en petites quantités.
Les colles silicatées s'emploient sur briques sèches, ce qui évite le très fastidieux trempage en cas de montage au mortier réfractaire classique mais suppose de laisser sécher les pièces après sciage à l'eau (d'où l'intérêt d'un calpinage optimal et du plan de pose qui permettent de limiter le nombre de coupes et de les faire toutes à l'avance).
Dans ces conditions, on obtient à la fois l'étanchéité et une bonne résistance mécanique.

Granulats réfractaires
La table d'occlusion est constituée d'une dalle en béton réfractaire allégé et d'un habillage collé qui peut varier selon les goûts, les sollicitations thermo-mécaniques restant faibles: plaquettes et barettes réfractaires, carreaux de terre cuite, faillance...
Le béton réfractaire est composé de ciment alumineux (dit "fondu") et de granulats réfractaires (pouzzolanes et vermiculite).

Quincaillerie
> La porte (partie fixe, mobile et pattes de fixation) est constituée de profilés d'acier standard en cornière, assemblés par soudage.
> La buse de raccordement au conduit de fumées est en acier inoxydable (résistance aux condensats).
Pour cette dernière, les exigences sur le materiau, les tolérances, l'étanchéité et la tenue à la dillatation sont assez élevées. Il est préférable d'en confier la réalisation à une entreprise spécialisée.
> Le cendrier est un simple parallélépipède en tôle d'acier plié et soudé.


Tresse et joint plat réfractaires
Les tresses et joints réfractaires exempts de fibres céramiques se trouvent couramment et sont généralement fournis avec une colle spécifique pour supports métalliques.

Vitrocéramique
La vision du feu, outre qu'elle est plaisante, est un moyen de contrôle du bon déroulement de la flambée. Le vitrocéramique peut être commandé auprès des distributeurs d'appareils de chauffage au bois ou de fournisseurs de pièces et d'équipements de fumisterie. L'épaisseur standard est de 4mm avec ou sans traitement thermique.

Enduit de finition
L'enveloppe réfractaire reçoit une finition mince, idéalement après quelques cycles de chauffe: le poêle a alors trouvé son calage définitif.
L'enduit est constitué d'un mélange de d'argile, de chaux aérienne et de sable de granulométrie moyenne.
La formulation, la teinte de l'enduit et les détails de finition peuvent varier suivant la pratique et les goûts de chacun, les sollicitations étant faibles car la montée en température de l'enveloppe est lente et régulière.

Sites de fournisseurs et fabricants


Outillage


L'outillage de base pour la petite maçonnerie suffit (niveau, mailloche, truelles, spatules, auges...). Seuls la coupe des briques et l'assemblage soudé des éléments métalliques méritent une mention particulière.

Coupe des briques réfractaires
Le brique réfractaire l'est également...à la découpe. La location d'une bonne scie de table pour carrelage est très indiquée. L'arrosage automatique de la coupe limite considérablement l'émission de poussières et les projections. Il faut prendre toutes les mesures de sécurité d'usage (chaussures, gants, lunettes) et assurer un bon maintien des pièces à tronçonner.

Soudage
Un petit poste de soudure à l'arc suffit pourvu que les pièces soit bien préparées et parfaitement maintenues lors du soudage. Un peu d'expérience et de méthode sont requises pour garantir l'équerrage et la planéité des parties fixe et mobile de la porte.

Raccordement


Idéalement, un poêle doit être raccordé à une prise d'air extérieure pour l'alimentation primaire et à un conduit isolé pour l'évacuation des fumées par tirage naturel. Pour l'alimentation secondaire, l'air est prélevé dans le volume chauffé par le dessus de la porte. Qub est prévu pour fonctionner dans cette configuration:
>Les conditions de tirage sont optimales
>le fonctionnement du poêle est indépendant des caractéristiques du volume (hormis la température).

Prise d'air
Selon la nature du chantier, il peut être difficile d'amener une arrivée d'air frais à l'emplacement du poêle. L'air primaire doit alors être prélevé dans le volume. Ce n'est pas la situation idéale mais les besoins sont tout à fait compatibles avec les débits des entrées d'air réglementaires.

Evacuation
Le dispositif d'évacuation des fumées doit faire l'objet d'une attention toute particulière : la sécurité des usagers et de l'entourage est en jeu. Avant tout travaux, il faut poser ou faire poser un diagnostic précis sur l'existant, puis procéder à la création ou à la mise aux normes du conduit en attente du raccordement. Alors seulement peut débuter la construction du poêle.

En images


Qub en situation

Utilisation


Le combustible
Le combustible idéal pour les poêles à accumulation se présente sous la forme de tasseaux de bois de petite section. Ce sont des sous produits de l'activité des scieries, de l'industrie du meuble ou du parquet qui restent, pour l'instant, peu valorisés. Conditionnés en paquets de 2m ou 3m de longueur, de sections variables généralement comprises entre 1 et 15 cm², il faudra les débiter en tronçons de 20 à 30cm. Cette opération peut être réalisée rapidement, sans effort et en toute sécurité avec une bonne scie de table.
Les conditions de stockage du bois sont déterminantes. Une fois sec à l'air libre, le bois a un taux d'humidité de 20% environ. Ce taux peut être abaissé à 10% si le combustible est convenablement entreposé, à proximité du poêle.

La question de l'approvisionnement en combustible est à traiter en priorité. Il existe des alternatives au bois brut de petite section comme les bûches de bois compressé, mais elle ne sont pas totalement satisfaisantes sur un certain nombre de points.

Conditions d'usage
Pour un bon tirage, il est impératif que la température intérieure soit supérieure à la température extérieure.
Dans toutes les situations ou cet écart peut être faible voire inverse (aux mi-saisons, en cas de redoux brutal), il faut être très prudent et savoir renoncer plutôt que de risquer un refoulement massif des effluents dans la maison.

Le feu
Un feu classique doit être conduit de la façon suivante:
Pour notre poêle, la quantité de bois pour une flambée typique est de 5kg environ à répartir en trois fournées. On dispose la première charge d'un kilo environ, constituée de petites sections, en formant un tas bien aéré et on place un allume-feu sur le dessus. Cette méthode d'allumage inversé (dite Top-Down par nos amis anglophiles) est à la fois pratique et très efficace pour le départ du feu: le point chaud étant au sommet du tas, on peut brûler un maximum de gaz combustibles drainés par le tirage, dès l'allumage. Quand la flambée est bien installée et qu'un lit de braise s'est formé, placer la deuxième charge. Sur le lit de braise, placer la dernière charge. Dans le cas de ce petit modèle de poêle, il est ensuite possible de poursuivre le feu en l'alimentant par de petites quantités de bois, suffisamment espacées pour éviter une surchauffe inefficace.

Budget


Le budget total sur la base des prix publics, hors raccordement, est de l'ordre de 300€ à 500€ selon le type de brique et les conditions d'approvisionnement.
Avertissement


Ce type de chantier demande des connaissances et une pratique suffisante pour mesurer les difficultés aux différentes étapes de la réalisation. Il faut impérativement vérifier que les conditions d'installation et de raccordement sont réunies et apporter ou faire apporter les modifications nécessaires:
   >> Plancher apte à recevoir une surcharge
   >> Création ou adaptation du conduit et raccordement conforme aux normes de sécurité
   >> Amenée d'air conforme aux besoins