Combustion
Quand on veut tirer le maximum du chauffage au bois, il faut avoir une idée de ce qui se passe durant la combustion.
Le bois lui-même est un composé chimique complexe. Ses composantes combustibles sont le carbone et l'hydrogène.
Associée au bois, nous retrouvons toujours de l'eau: environ 20% d'humidité quand on parle de bois sec et de 50% à 150% d'humidité quand on parle de bois vert.
Pour qu'une bûche brûle entièrement, elle doit passer par quatre étapes:
L'évaporation de l'eau, la décomposition du bois par la chaleur (pyrolyse) , la combustion des gaz de décomposition (flammes), la combustion du charbon de bois (braises).
Diag. 1-1 Toute bûche contient un pourcentage d'eau.
Diag. 1-2 Première étape: l'évaporation de l'eau. Toute eau contenue dans le bois doit être évaporée, à même la chaleur du feu, avant que le bois ne brûle complètement.
Considérons ces étapes plus en détails:
1) L'évaporation de l'eau:
Une bûche peut être considérée comme un contenant en bois plus ou moins rempli d'eau. Avant que la bûche ne soit complètement brûlée, l'eau doit être évaporée. L'eau est chauffée à la température d'ébullition, puis évaporée pour ensuite être dégagée par la cheminée.
Puisqu'une bûche de cinq kilogrammes (10 lbs) peut contenir au moins un kilogramme (2 lbs) d'eau lorsque sèche et plus de deux kilogrammes et demi (5 lbs) d'eau si le bois est vert, on peut facilement inclure cinq litres (1 gai) d'eau dans le poêle à chaque remplissage.
L'évaporation de cette eau représente l'équivalent de la chaleur de combustion d'un kilogramme (2 lbs) de bois.
Toute eau contenue dans le bois doit être évaporée, à même la chaleur du feu, avant que le bois ne brûle complètement et constitue donc une perte de chaleur importante, tout en étant une cause majeure de production de Créosote.
2) La décomposition du bois par la chaleur (pyrolyse) :
Le bois devenu sec continue à être chauffé et se décompose avant de brûler. Les premiers produits de la décomposition sont des gaz et des gouttelettes de "goudron". On nomme ces produits des volatiles. Ils sont principalement formés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène.
Une fois le bois chauffé à un peu plus de 260°C (500°F), il commence à produire un peu de chaleur, par lui-même, sans brûler (ni flamme, ni braise). Après le dégagement des volatiles, il reste un produit solide, le charbon de bois.
Diag. 1-3 Deuxième étape: la décomposition du bois par la chaleur. Troisième étape: combustion des gaz de décomposition .
3) La combustion des gaz de décomposition (flammes):
Les volatiles s'enflamment à mesure qu'ils sont générés pour dégager des quantités considérables de chaleur. Cette combustion, si elle était complète donnerait deux gaz propres: du bioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.
Malheureusement il est très difficile d'avoir le mélange d'air adéquat ainsi que les hautes températures nécessaires pour tout brûler.
C'est pourquoi une partie des volatiles non brûlés se dépose dans les conduits de fumée: ce produit, la créosote, est inflammable. A mesure qu'elle s'accumule dans les conduits, les dangers de feu de cheminée augmentent.
Pour réduire le plus possible ces dépôts, il est important que le feu ait toujours une quantité d'air suffisante pour entretenir une combustion complète et pour maintenir les gaz de cheminée à des températures d'au moins 200°C (400°F), à la sortie du poêle.
4) La combustion du charbon de bois (braises):
Lorsque les gaz de décomposition achèvent d'être générés rapidement, l'air peut atteindre le charbon de bois maintenant chauffé à de hautes températures.
C'est alors que nous commençons à avoir de la braise. La braise brûle à une température de plus de 1100°C (2000°F) et dégage beaucoup de chaleur. Ce lit de braises dans un bon poêle hermétique peut durer plusieurs heures et constituer une bonne base pour le prochain allumage.
Diag. 1-4 Quatrième étape: les braises. Les volatiles sont échappés et il ne reste que du charbon de bois.
Ces quatre étapes de combustion se retrouvent souvent simultanément dans le poêle.
Diag. 1-5 Les quatre étapes de la combustion: certaines parties du bois produisent déjà des flammes ou même sont en braises alors que d'autres sections sont encore en train de sécher.
Certaines parties du bois produisent déjà des flammes ou même sont en braises alors que d'autres sections sont encore en train de sécher.
Si nous voulons favoriser au maximum une bonne combustion, nous devons donc respecter certaines données.
(1) Pour commencer un feu, il faut des petits morceaux secs qui franchissent rapidement toutes les étapes de combustion pour donner assez de chaleur pour allumer les gros morceaux.
Ces morceaux d'allumage (papier, éclisses et brindilles de bois) doivent être assez près les uns des autres pour se réchauffer mutuellement, et assez loin pour laisser l'air les rejoindre. C'est pourquoi on froisse le papier d'allumage: l'air rejoint mieux tout le papier.
(2) Pour favoriser la combustion:
a) le moins d'humidité possible dans le bois: 20% ou moins est à recommander. Cela permet de maintenir la chaleur générée dans la réaction à la plus haute température possible pour la combustion des volatiles.
b) une chambre de combustion compacte où les bûches sont rapprochées. Il est aussi avantageux que les parois soient doubles (doublure métallique ou brique à feu) de sorte que de hautes températures y soient maintenues.
c) une entrée d'air suffisante, mais pas trop grande, pour permettre une combustion complète des gaz sans pourtant fournir trop d'excès d'air qui pourrait refroidir les flammes. Cette entrée d'air devrait favoriser une turbulence, c'est-à-dire un mélange de l'air avec les combustibles, partout dans le poêle.
d) une sortie des gaz très près des braises, pour favoriser un allumage des volatiles.
Donc pour résumer: pour obtenir une bonne combustion et le maximum d'efficacité et de sécurité, il faut un feu de bois sec, dans une boîte à feu avec parois doubles, alimenté par une quantité suffisante d'air turbulent.
