Tutorial de Low-tech Lab | Catégories : Habitat, Énergie
Semi-removable inertia mass stove. A mass storage stove or ‘heat storage stove’ is a primary heating device. Its mass, which is made up of heavy material (stone, brick and concrete), stores energy from a fire that burns once during the day (lasting between 1 and 3 hours). Once the fire has gone out, it then continues to give out heat over a prolonged period (for up to 24 hours). Its mass provides thermal inertia which helps to keep an even temperature inside a building (which is why these stoves are often also called “inertia stoves”). The whole of the quantity of wood needed to heat the dwelling is burnt in one go, making it burn hotter which allows complete and more environmentally-friendly combustion. It is a storage device which is designed to absorb the bulk of the energy that is generated from combustion and exhaust gases, which cool down considerably once out of the stove. Accumulated heat is mainly diffused by radiation and, in a few cases, by convection. This particular type of heating, i.e. that uses radiation, is best located in the centre of the dwelling and therefore, most mass stoves these days are positioned in the main room which opens out onto the lounge, dining room and kitchen. As yield tends tend to be in the majority of cases higher than 80%, these stoves are considered to be one of the most efficient wood-fuelled heating devices. Watch the tutorial video here [1]
Semi-removable inertia mass stove. A mass storage stove or ‘heat storage stove’ is a primary heating device. Its mass, which is made up of heavy material (stone, brick and concrete), stores energy from a fire that burns once during the day (lasting between 1 and 3 hours). Once the fire has gone out, it then continues to give out heat over a prolonged period (for up to 24 hours). Its mass provides thermal inertia which helps to keep an even temperature inside a building (which is why these stoves are often also called “inertia stoves”). The whole of the quantity of wood needed to heat the dwelling is burnt in one go, making it burn hotter which allows complete and more environmentally-friendly combustion. It is a storage device which is designed to absorb the bulk of the energy that is generated from combustion and exhaust gases, which cool down considerably once out of the stove. Accumulated heat is mainly diffused by radiation and, in a few cases, by convection. This particular type of heating, i.e. that uses radiation, is best located in the centre of the dwelling and therefore, most mass stoves these days are positioned in the main room which opens out onto the lounge, dining room and kitchen. As yield tends tend to be in the majority of cases higher than 80%, these stoves are considered to be one of the most efficient wood-fuelled heating devices. Watch the tutorial video here [2]
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The Poelito is a wood-burning inertia stove for small and/or non-fixed dwellings (e.g. motor homes, yurts, caravans, mobile homes, narrow boats etc.). Such dwellings have the following characteristics: - they are less spacious inside and therefore only need a small amount of power to heat. Because of this, a conventional stove is often excessive as it heats the space up too quickly. It therefore needs to burn when it is not giving any real benefit which leads to pollution, soot deposits and poor performance. - Inertia is low which means that there is very little mass that can absorb excess heat and later release it. It therefore gets cold quickly once the source of heat has gone. A storage heater is the perfect answer to these problems.It stores a vast amount of heat and only needs to be burning for 2 hours every 12 to 24 hours; therefore the fire needs to be maintained for less time and heat can be given out over longer periods.
It works on the basis of combining “mass” with “portability”: the sand, which can be easily taken out, provides some of the inertia. If the stove is emptied out then it is easier to move. Whilst in use, the Rocket stove has a vertical feed mechanism which means wood can be supplied to it automatically using gravity. During combustion, the flame is sucked sideways across the bottom which allows air to be supplied from above the fuel. It is an original design guaranteeing efficiency but needs supervision when in use.
This tutorial has been produced by David Mercereau. This is a transcript of work carried out by Vital BIES, who are at the forefront of the idea behind the design of the Poelito and authors of the manual : https://drive.google.com/file/d/1SDJ3YHpDVMU- OoX5gND9xs4qdx8HZaNJ/view.
We would like to thank them for the work they have done for our community. Only the construction and operating instructions are included in this tutorial. Additional options are covered in the Vital manual which include the doors providing access for cleaning and adding extra features such as heated seating or a water heater. We will also not be covering the openings from which the sand is removed as this will add to the complexity of building it. The sand can be removed at any time from the top of the stove.
Metalwork
* Pipework (tubes of differing diameters and T-tube)
Ironmongery:
Concrete:
Moulds:
Health and Safety:
For Marking/Measuring:
For the Metalwork:
Concrete:
Casting:
There are a number of items that are needed to build this stove, which can either be bought from new or salvaged.
NB 1: the 2 pipes that are used for the (fixed) ash tray and the (removable) feed pipe must have a male fitting at one of their ends to accommodate the stopper. NB 2: A rigorous approach must be adopted when producing the exhaust system, using pipes which are compatible with one another. It is important to avoid leaks (condensates as well as smoke) and also the risk of fire .
AVOID making concrete with ordinary cement or ‘black’ cement (unlike fire cement, it does not contain alumina)
The final thing to do for the ‘crash test’ is pour a glass of cold water over it. If there is no reaction, then it is specialist glass. Do not put it on the grass in case it breaks.
In this image, you will find the average supply costs for the different models. Taking the drum and the smoke exhaust out of the equation, the pipework will be a major part of the budget.
The idea behind the Poelito is to build a rocket stove inside a drum. The bottom of the drum is lined with an insulating mix of concrete; however the stove still needs to stand on a fire-proof support.The bottom part of the stove is cast in refractory concrete around a mould made of cardboard tubes. This is the area where the fire develops.Tubes are used to make the hollowed-out conduits: these are the routes which the smoke and fire take. The lower part forms the base of the fire pit and is a fixed body of material. The upper half is made up of removable metal pipes and is filled up with sand. This can either be left standing or transported separately. The fire pit can be closed to the outside either by a cast iron plate or by a pane of ceramic glass which can then be covered over by the drum lid as a finishing touch. The exhaust pipe is on the outside of the drum to which connection is made by a T joint with cap for cleaning out. Any pipes that go along the ceiling and to roof vents (or anything which goes outside of the dwelling) must be insulated.
In the picture, you can see the bottom of the vertical feed pipe and the ash tray at the front and, behind, the pipe where the fire is lit . This together forms the burner.
Towards the back, there are 2 pipes where the smoke is forced down. These are situated on either side of the pipe where the fire lit. These pipes join up underneath by means of a manifold which directs the smoke towards the back in the direction of the smoke exhaust which forms the manifold. Connection to the exhaust pipe is by means of a T with cap.
It is possible to make the Poelito in three different sizes which will be depend on the type of dwelling, the space that is to be heated, the exterior temperature and how well the dwelling is insulatedː
It is low power and low mass and is only suitable for small buildings with, at the very least, good insulation. As an example, in a large caravan (7m long), it is OK for temperatures down to 0°C but when the temperature drops to -5°C you cannot expect any more than 12°C in the morning if you lit a fire in the evening. Heavy use of an under-sized stove makes it less durable.The cooking area is fairly small and only allows use of small pans.
This is the best compromise in the terms of bulk v power and transportability. It also is suitable for a studio. It has a good cooking area with the possibility of a water heating option.
This design is most suitable for lightweight dwellings with a floor-space of more than 20 m² or for a solidly-built, moderately insulated dwelling with a floor-space of more than 35 m² .A device which does not need to be moved very often and requires options such as water heating and heated seating would be suitable for this size of dwelling
User’s responsibility
The authors of this guide and the organisation which makes it available disclaim all liability resulting from the use of the Poelito. You are solely responsible for the implementation of the proposed device. Take precautions, remain calm and composed when in action. Above all, question any so-called “good ideas” you may have (e.g. “that will be OK like that”...)
Safety during construction
Always use safety equipment required for the task undertaken. Metal can be a dangerous material to work with and cement may be toxic if inhaled. Ensure you have an suitable work plan and only use the right tools to assemble pieces when machining (clamp, vice, locking pliers)
Installing the stove
Like all stoves, it is important to respect safety rules in order to not put yourself or your dwelling at risk.
Weight /foundations:This device is of a substantial weight.In a lightweight dwelling, it is imperative that you put something under the floor to withstand the weight and avoid it collapsing. As a minimum, you will need at least a block which stands on the hard surface to sufficiently support the floor. If needed, insert a transverse beam between existing supports (to form a joist) and a block for maximum effect. In conjunction with this, a ground protection mat is recommended as the floor can be relatively flexible and can become distorted in places due to the weight being concentrated in a given area (at points of bearing heavy loads). This means laying any such material on the floor that is sufficiently rigid and of a size to distribute the weight over a larger area than that on which the device normally stands.
Ground Protection: Where appropriate, it needs to be placed on a thick metal plate which is large enough to distribute the weight. If installing the device on top of combustible material e.g. a plank of wood, the device must be lifted up to allow air flow underneath or placed onto an additional mass or thick insulation.
Spacing between walls:The stove must be placed 15 cm minimum away from all walls. If there is less than 45 cm between the stove and nearest wall, it must be protected with fireproof insulation such as rockwool. It must not under any circumstances be in contact with combustible material.
Conduits:The smoke exhaust pipe must comply with current standards. These are basic standards and prevent fire from breaking out in the dwelling. There must be a safe distance of 30cm between any wall made of combustible material and a single-skin pipe. A double-skin pipe is to be used for going up inside the roofing and for outside (with a safe distance of 10 cm for it to go through the roofing). A build-up of heat must be avoided at all costs: the 10 cm collar which goes around the pipe where it goes through the roof should not be left unfilled. It will need to be filled with fire-retardant insulation. The temperature could rise sufficiently to catch fire in an empty space (especially if it is closed off from the outside).
Chimney Height: The layout will have an effect on air circulation. Obstructions which cause air disturbances should be avoided. The smoke exhaust pipe, in particular, must 40cm higher than the top of the roof. For flat roofs, it must be higher than 120 cm (in this case, it must be properly secured). According to standards, the pipe must also be higher than any obstruction which is less than 8m away (e.g. trees)
Choosing a place to put the stove:Where you put the stove will be often dictated by the possible paths in which the smoke ducts in the roof can take. Clearly, you need to take into consideration the layout of the room. Avoid raising the device up too much as the room should be heated at ground level. If it is placed next to a wall, you should not only pay attention to safe distances but also to the accessibility needed for drawing air in to light the fire and for cleaning out.
As part of the process of making the Poelito, you will need to make up concrete. Fire cement is corrosive to the skin and an irritant to the eyes and respiratory tracts: handle using gloves, wear goggles and an anti-dust mask.
You need to make two different mixesː
You can find details below on how to make it and what materials are needed.
Reference to this will be made at different times during this tutorial.
How to make up the refractory concrete
How to make up the dense refractory concrete
As with all binding agents which set hydraulically, losing moisture or drying out too quickly inhibits chemical reactions needed for it to set.
Décapage
Il est préférable de décaper le bidon avant de se lancer dans la construction. Dans tous les cas il faut le faire avant les premiers feux qui feront cloquer la peinture qui n’est pas prévue pour résister aux hautes températures. Le plus simple pour décaper est d’utiliser des disques à décaper sur une meuleuse. Il est également possible d’utiliser une ponceuse ou de mettre une brosse métallique sur une perceuse.
Découpage
A moins d’avoir un bidon à couvercle amovible avec cerclage, il faut découper le dessus du bidon. Le dessus du bidon sera le couvercle du poêle une foi finie. Il faut donc éviter de l’abimer, et choisir plutôt le fond du bidon (qui est complet) que le dessus (qui comporte des bondes). C'est-à-dire prendre le bidon à l’envers.
Muni d’une disqueuse et des équipements de protection pour les yeux, les oreilles, et les mains, découper juste sous le bourrelet, en prenant soin de ne pas couper la deuxième épaisseur de tôle. Ainsi le couvercle pourra être replacé. La scie à métaux fonctionne aussi très bien. Astuce : entamer le métal à la disqueuse (facile) et finir à la scie (précis). Il faut penser à protéger le sol avec une bâche car les restes de liquide présent dans le bidon risquent de s’échapper par la zone découper.
Nettoyage
Maintenant que le bidon est ouvert, il faut le nettoyer car il contient surement encore un peu d’huile. Utiliser de la sciure ou du sable pour éliminer le plus gros du résidu de contenu. Traiter ce déchet selon sa composition, probablement comme un déchet toxique à placer en déchetterie.
Le bidon doit être percé de deux trous diamétralement opposés permettant d’introduire des tuyaux. À l’avant le tube de diamètre 100/130/150 mm servira d’entrée d’air et d’évacuation des cendres. À l’arrière le tube de 80/100/130 mm servira à connecter le tuyau d’évacuation des fumées (respectivement les diamètres du modèle Pito 60/120/200).
Les deux tubes doivent être à 6 cm du fond du bidon. C’est l’épaisseur de la couche de béton du socle. Il faut faire attention au rebord extérieur pour prendre la côte (c’est 6 cm depuis le fond, auxquels il faut ajouter l’épaisseur du rebord, soit environ 1,5 cm).
Côté cendrier
Côté évacuation des fumées
Côté évacuation des fumées il faut fixer de la même manière une manchette courte avec emboitement femelle. L’emboitement femelle donne à l’extérieur.
Les coffrages qui seront réalisés prochainement risquent de bouger lors des coulées de béton, il faut donc les arrimer pour maintenir de bonnes épaisseurs.
Les fils de fer doivent pointer à l'intérieur du bidon
Ce bouchon permet de fermer le cendrier et de régler l'entrée d'air primaire.
Le système de réglage de l'air primaire (au cendrier) doit être précis et efficace. Il permet de contrôler la puissance de combustion.
Le fond du poêle est composé de 2 couches différentes : 3 cm de mélange isolant puis 3 cm de mélange dense. Elles ont pour rôle d’isoler le fond du fût de la chaleur pour protéger le sol.
Mélange isolant
Attention à bien faire ressortir les fils de maintien du moulage. Attendre deux heures que la première couche soit sèche en surface pour couler le mélange dense.
Astuce : une fois que le mélange a commencé à prendre, scarifier la surface du béton pour que la seconde couche accroche bien.
Mélange dense
Attention à bien faire ressortir les fils de maintien du moulage. Attendre 24h avant de couler le reste
Il va falloir maintenant faire les coffrages perdus pour couler le béton réfractaire. C'est-à-dire créer les conduits pour la circulation du feu et des gaz. Pour cela, à l'aide de cartons il faut réaliser les moules des différents conduits. Une fois le béton coulé, il faudra les retirer. Il faut donc les faire suffisamment solides pour qu’ils résistent à la pression du béton tout en étant le plus simple à retirer une fois l’ensemble sec.
L'épaisseur minimum de béton entre les différentes pièces et entre les pièces et le fût doit être de 3 cm. En dessous, le béton risque de fissurer et de rendre le poêle peu durable. Il y a aussi le risque d’une mauvaise circulation des fumées, donc un poêle qui marche mal. Il faut donc penser à ça lors de la construction des moules et surtout lorsqu’ils sont placés dans le bidon pour couler le mélange.
Découpe
La découpe se fait à la scie pour le carton épais (voir à la scie sauteuse, très pratique) et au cutter.
Assemblage
Attention à bien couvrir les jonctions pour que le béton ne pénètre pas dans les tubes.
ASTUCE : Pour la connexion avec le cendrier ou l’évacuation des fumées, faire une réduction avec un autre morceau de carton assez rigide. Enlever une bande pour le réduire en diamètre pour pouvoir l’enfiler dans le moule en carton.
ASTUCE : Prévoir 2 cm de marge en hauteur afin de conserver une prise pour le retrait des coffrage
ASTUCE : Une fois le collecteur et le tube horizontal de départ de flamme réalisés (les plus durs à retirer) il est possible de les découper dans le sens de la longueur, en 2 ou 3 morceaux puis de les ré-assembler. Ils seront plus faciles à retirer.
Une fois les coffrages perdus en carton finis et enveloppés, il faut les placer dans le fût et les fixer.Commencer par l’évacuation des fumées :
Faire de même avec le coffrage du cendrier
Le retrait des coffrages peut se faire 12h après le coulage. C’est une étape assez fastidieuse.
Utiliser de l’alcool à bruler facilite la combustion des éléments à retirer, attention cependant à ne jamais mettre d’alcool sur le feu. Une fois le feu démarré, utiliser des petits bouts de bois secs pour continuer la combustion.
La longueur du conduit d'alimentation bois doit être ajustée pour que son extrémité supérieure traverse le couvercle et puisse recevoir un bouchon. Néanmoins il doit être le plus court possible, car l’effet de tirage qui se produit ici à l’allumage s’oppose à celui de la ligne d’évacuation. Plus il est court, plus c’est facile à allumer.
Pour le conduit d’alimentation il faut procéder de même manière que pour celui du cendrier sans ajouter d’entrée d’air :
Pour ajuster l'air secondaire il suffit de poser le couvercle entrouvert. En fonctionnement le couvercle ne sera jamais totalement fermé. A l’arrêt il est fermé, il évite que le poêle chaud continue d’aspirer de l’air dans la pièce, de le chauffer, et de l’évacuer dehors.
Le système marche d'autant mieux que le foyer est équipé d'une grille, avec l'air primaire arrivant dessous (sur le cendrier). Cela permet de réduire les braises au fur et à mesure que tu recharges.
Pour faire ce tube en béton il faut fabriquer un moule à l'aide de 2 tubes de carton placés l’un dans l’autre. Le diamètre du tube intérieur doit correspondre au coulage (100/100/80). Le tube extérieur doit avoir un diamètre d'environ 6cm de plus que celui de l’intérieur pour permettre d'avoir un tube d'épaisseur 3cm. Il devra être plus court que la cloche de 2 à 3 cm afin de laisser un espace sous la vitre pour la circulation des fumées.
ASTUCE : Si vous n’avez pas de tube en carton du bon diamètre vous pouvez les réaliser en roulant du carton sur lui-même. Roulez-le en ayant les « veines » du carton dans la hauteur.
ALTERNATIVE : Pour les Pito 60, il est possible de faire un coffrage en mélange isolant ou sinon découper un tube dans du métal épais, par exemple dans un extincteur (pas en aluminium) car l’espace est très étroit.
La cloche doit faire le tour de l'ensemble du tube de remontée des flammes et des deux tubes d'aspiration des fumées. Il faut essayer de faire la cloche la plus petite possible pour pouvoir mettre un maximum de sable autour.
Mise en forme
Attention : Éviter de lui donner une forme de haricot car elle risque de se déformer dans le temps. Avec les cycles de chauffe et refroidissement, le sable se compacte et exerce une forte pression sur les éléments métalliques. La cloche peut alors être comprimée et se déformer si sa forme n’est pas simplement ovale.
Si la cloche est trop grande il faut la rétreindre (découper et visser) pour l’ajuster aux éléments.
Ajustement en hauteur
La vitre doit recouvrir toute la cloche. Avant de la faire découper, vérifiez les cotes sur votre poelito, il est important de s’assurer que le patron soit de la bonne taille.
Ce doit être un verre vitrocéramique, qui résiste aux hautes températures. Voir Etape n°1 - Approvisionnement matériel
Si vous l’achetez dans un magasin de bricolage (400 – 700 €/m²) faites la découper sur place.
(PATRONS)
Le couvercle ferme le haut du poelito, il n’a pas de rôle particulier dans le système.
La construction du poêle est terminée, avant de l’installer dans son futur habitat, il mérite un coup de peinture.
La construction du Poelito est terminée! il est l'heure de le sortir de l'atelier pour lui trouver une place à long terme pour en profiter durant les longues soirées d'hiver.
Attention à bien respecter les règles de sécurité rappelée dans l'Etape n°4
Une fois l’appareil installé au bon endroit, sur un socle approprié, avec son tuyau installé, il faut commencer par mettre en place la cloche et le conduit d’alimentation.
Mortier d'argile : terre argileuse (qui colle) et du sable en proportions variables. Généralement 1 argile pour 3 à 5 sable, avec ce qu’il faut d’eau pour en faire des boules qui se tienne et qui collent. Si pour un enduit ou de la maçonnerie il vaut mieux s’assurer d’avoir les proportions idéales, ici ça n’a aucune importance.
Poser la vitre sur la cloche sans joint.
Il faut du bois très sec sans quoi le poêle chauffera mal et s’encrassera. Il faut 2 types de combustibles :
Si les 10 à 15 cm de section du conduit d’alimentation (selon le modèle) sont remplis avec une seule grosse bûche ça ne brûlera pas bien du tout ! Il faut des diamètres variés et complémentaires afin de bien remplir le conduit. Le bois tordu empêche un bon remplissage, il faut donc s’arranger pour recouper les branches là où elles sont tordues, quitte à avoir des longueurs différentes. Sinon toute essence fera l’affaire, à condition que le bois soit bien sec.
Placer dans le conduit d’alimentation, depuis l’ouverture supérieure, dans cet ordre-là :
==== Chargement ==== Dès que la charge de préchauffage est bien allumée, ajouter par-dessus, sans tasser, suffisamment de bois pour remplir l’intégralité de la section d’alimentation. C’est une condition importante pour que le bois brûle correctement : la combustion est meilleure si tu remplis toute la section. Le feu se développe d'avantage dans la zone de flamme, et moins dans le conduit d'alimentation.
Attention à ne pas trop serrer le bois qui doit pouvoir descendre naturellement au fur et à mesure qu’il brûle.
Vérifier de temps en temps que le bois brûle seulement en partie inférieure et ne se bloque pas. Secoue ton bois pour l’aider à descendre au besoin. Réglage du tirage : il faut conserver une petite ouverture sur le cendrier pour éviter l’accumulation de braises. Si cette ouverture est trop grande le feu peut s’emballer jusqu’à remonter et fumer par en haut. L’essentiel de l’air doit arriver par le haut du conduit d’alimentation : la réduire de moitié au maximum mais jamais d’avantage !
Si la vitre noircit 3 possibilités : le bois n’est pas sec, le régime de combustion est trop intense (trop d’air au cendrier), l’arrivée d’air par en haut est trop faible.
<u>ATTENTION : </u> Pendant la flambée, l’appareil demande peu de surveillance et d’entretien. Mais avec du bois très long la combustion peut remonter le conduit d’alimentation et s’emballer, surtout avec du résineux (palette). Si c’est le cas, vaporiser un peu d’eau dans le conduit d’alimentation pour le refroidir.
Le seul entretient à effectuer régulièrement est le vidage des cendres. Si le niveau de cendres est trop important une accumulation de braises va se produire, jusqu’à boucher le départ latéral vers la zone de flammes : c’est l’arrêt d’urgence assuré, après un bon enfumage !
Entretient annuel La loi oblige tout utilisateur de poêle à bois à ramoner le conduit d’évacuation des fumées 2 fois par an dont une fois en période de chauffe. Pour ramoner le conduit glisse un hérisson nylon de diamètre approprié par le tampon de ramonage. Va jusqu’en haut puis redescend. Si tu fais ça dans un poêle encore chaud le tirage va inciter les poussières à sortir par en haut plutôt qu’à sortir vers l’habitat. Il est aussi important de vider le dépôt de cendres qui va se produire en pied de circuit de flamme et surtout au fond du collecteur de fumées. C'est l’endroit préféré des cendres volantes pour se déposer, d'où l'utilité des trappes de ramonage en face du collecteur.
Retrouvez tout et même plus encore sur le site de l'association des2mains :
* https://sites.google.com/site/assodes2mains/poele/le-poelito
* https://drive.google.com/file/d/1SDJ3YHpDVMU-OoX5gND9xs4qdx8HZaNJ/view?usp=sharing
plein d'autres informations sur l'usage du poelito et d'autres solutions sur le site de David :
* http://david.mercereau.info/
et
* https://fr.wikipedia.org/wiki/Po%C3%AAle_de_masse_rocket
* https://fr.wikipedia.org/wiki/Po%C3%AAle_de_masse
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