Poêle de masse OXA-LIBRE

SZUMILO David

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Po%C3%AAle_de_masse_OXA-LIBRE

Dernière modification le 22/03/2023

Difficulté

Medium Moyen

Durée

7 day(s) jour(s)

Coût

3600 EUR (€)

Description

Anciennement appelé OXALIS par l'association éponymique l'ayant développé et diffusé en open source durant des années, ce poêle de masse désormais offert à la communauté se nomme OXA-LIBRE. Il est conçu pour être accessible au plus grand nombre d'auto-constructeurs grâce à une conception simple et à la mise à disposition de divers outils et services

Sommaire

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Introduction

Vous trouverez sur cette page les informations et documents utiles à votre projet, à savoir  :

- Une vidéo de construction (celle-ci date un peu et certaines techniques ont évoluées vers plus de simplification)

- Un support abordant une présentation générale, l'étude, la construction, l'ECS, la fumisterie et les fournisseurs

- Les plans et estimatifs des 3 modèles (LIEN)

- Une feuille de calcul pour dimensionner votre poêle

Et pour vous accompagner encore mieux  :

- Le ressencement des stages proposés

- Un forum sur lequel vous pouvez interroger (ou aider !) la communauté des autoconstructeurs

Youtube

Po_le_de_masse_OXA-LIBRE_Calcul_dimensionnement_PDM.ods

Po_le_de_masse_OXA-LIBRE_SUPPORT_DE_CONSTRUCTION_03-2023.pdf

Étape 1 - ETUDE

Implantation

Considérons l’habitation comme une boite isolée nécessitant un certain apport calorique : la stratégie thermique consiste à créer cet apport au bon endroit pour que la chaleur se répartisse idéalement.

Comme dit précédemment, le piège à éviter est d’assimiler la répartition de la chaleur du poêle de masse au poêle à bois traditionnel et de greffer à ce premier divers systèmes de récupération d’énergie (eau, air, accumulateurs désolidarisés…)

Avoir recours à ces artifices est généralement lié à une faiblesse de l’isolation de l’habitation, entraînant une consommation de bois trop élevée pour ne pas devenir une véritable corvée : le fendage du combustible représente un travail non négligeable.

Implantation par rapport aux destinations des pièces

S'arrêter à la fonction chauffage du poêle de masse simplifie le choix de son emplacement, il suffit de le centrer au rez de chaussée. Si la maison est parfaitement isolée, il peut même être décentré : les températures de part et d'autre s'égaliseront grâce à la stratification naturelle de la chaleur.

Mais si l'on prend en compte la dimension utilitaire d'un PDM, l'implantation idéale est de surchauffer la pièce d'eau de façon à ce que les cloisons de celle ci rayonnent en basse températures (il s'agit du meilleur ressenti) vers le reste des pièces.

En plus de permettre le séchage du linge dans une pièce appropriée, la proximité du poêle et du ballon permet un fonctionnement en thermosiphon, fortement conseillé pour sa simplicité de montage et sa fiabilité. L'emplacement du cumulus dans une pièce d'eau est logique pour éviter les pertes thermiques du ballon vers l'extérieur en hiver, limiter la longueur des réseaux et ramener un peu de chaleur à ce local.

La cuisine trouvera logiquement sa place à proximité de cette salle d'eau pour limiter les longueur et les surcoûts superflus de canalisation, pertes énergétiques et risques de fuites

Une configuration idéale ! : Le poêle encastré dans la salle de bain surchauffe cette pièce dont les cloisons rayonnent à basse température vers les autres pièces de vie. Le déphasage thermique à travers ces cloisons participent à augmenter la durée de restitution globale

Un emplacement sèche-linge est ménagé à l'arrière du poêle et le cumulus à proximité assure la production d'eau chaude sanitaire en thermo-syphon. Les points d'eau se trouvent dans un périmètre maximum de 2 mètres autours du ballon

Le foyer est à proximité de la cuisine pour les petits plats et la vue du feu est dirigée vers le salon. Les chambres situées à l'étage sont à bonne température grâce à la stratification de la chaleur

Principe de chauffe

Il se dit que poêle de masse ne chauffe que ce qu'il voit.

C'est vrai dans le cas d'une vieille habitation, mais ça ne l'est pas dans le cas d'une maison suffisamment isolée : la chaleur se répartira naturellement, les cloisons déphaseront ce transfert mais ne l'arrêteront pas.

Comme signalé précédemment, cette transmission douce de la chaleur véhicule plus loin les calories qu'une émission vive et rapide car elle pénètre les masses de l'habitation.

Une autre idée reçue est que poêle de masse rayonne plus que le poêle à bois traditionnel. Or, le ratio convection/rayonnement de chacun est presque identique (60 % de rayonnement et 40 % de convection). Un poêle traditionnel puissant génère beaucoup de convection et de mouvements d'air, mais sa part de rayonnement est aussi très importante.

Néanmoins, à puissance égale, le rayonnement sera perceptible plus loin avec une émission de grande surface en basse température : le meilleur confort est obtenu avec un mur chauffant, puis un poêle de masse, et en dernière position un poêle traditionnel.

Répartition de la chaleur dans la hauteur

• Une habitation très bien isolée risque d'avoir des températures élevées aux étages, la VMC peut-être utilisée pour descendre ces calories

• Une habitation moyennement isolée a des températures plus homogènes entre les étages (mais au détriment de la consommation de bois par rapport au cas précédent)

• Une habitation non-isolée n'a pas ses étages chauffés avec la plupart des appareils de chauffage situés au rez de chaussée, la chaleur monte mais l'apport thermique est insuffisant pour contrer les pertes

On choisit de positionner le poêle plus ou moins proche de la cage d’escalier ou de la mezzanine afin de ramener ou non de la chaleur aux étages : on l'en éloignera dans une maison très bien isolée et à l’inverse, on le positionnera sous la mezzanine d’une habitation mal isolée.

Répartition latérale de la chaleur

La répartition latérale de la chaleur est directement liée à la qualité de l’isolation de l’habitation : les écarts de température entre le poêle et les pièces éloignées seront en rapport avec cette dernière. Les cloisons déphaseront le transfert thermique, mais dans une boite parfaitement isolée, les températures finissent par s’égaliser.

Par contre, l’apport d’un poêle à travers cette même cloison risque de ne pas compenser les pertes d’une pièce attenante non isolée : par exemple, un poêle dans une maison en pierre non isoléé ne chauffera pas à travers un mur de refend en pierre.

Règle des 8kW  : Jusqu'à la puissance charnière de 8kW, un poêle correctement positionné (central, au niveau bas et sans obstacles importants) distribuera de manière homogène la chaleur.

Un besoin de puissance supérieur à 8kW générera des écarts de températures en raison de la taille ou du manque d'isolation de la maison. Plutôt que d'installer des systèmes de distribution secondaires, il est conseillé de mieux isoler ou de réduire son habitat.

Mouvements d'air

Les mouvements d’air interne à l’habitation sont à prendre en compte, voire à utiliser pour égaliser les températures. Ils peuvent être causés par une VMC, par une mauvaise étanchéité de la maison, par des flux d'air de différentes températures… L’idéal est de les détecter afin de les utiliser pour ramener des calories vers des pièces froides.

Par exemple, les mouvements d'air d'une VMC peuvent véhiculer la chaleur des pièces hautes vers le bas de l'habitation . Cette technique peut même être utilisée pour ramener quelques degrés à un niveau inférieur, par exemple dans le but de tempérer une chambre située sous la pièce de vie où se trouve le poêle.

Configuration

Déterminer les besoins thermique

Les critères à prendre en compte sont la surface de la maison en contact avec l’extérieur, son volume, sa qualité d'isolation, la localisation géographique, son altitude, la présence et le type de VMC et la température intérieure souhaitée

Contrairement aux poêles à bois traditionnels, mieux vaut sur-dimensionner que sous-dimensionner son poêle de masse car il est toujours possible d’y brûler très peu de bois, donc de générer très peu de chaleur

Poussé à l'extrême, une cagette de 200 grammes brûlée dans un foyer de 8 kW (soit 8000 Watt) génère une puissance de … 40 Watt !

Courbe de restitution thermique

Le choix de la courbe de restitution du poêle dépend de l’inertie de la maison, l'objectif étant d'obtenir une température intérieure constante :

Une maison avec beaucoup d’inertie (par exemple un mur de refend en pierre) lisse les températures intérieures. La courbe de restitution du poêle au profil d’une vague offre alors puissance (possibilité d’enchaîner les feux plus rapidement car le poêle se décharge plus vite) et réactivité autant lors d’allumage à froid (retour de vacances) que à chaud (pic de puissance après le feu).

Cette courbe est obtenue grâce à une simple épaisseur de l’habillage du poêle (11cm, largeur d’une brique).

La puissance maximale est atteinte 4h après l'allumage, sa moitié à 12h et son quart à 24h.

Une maison avec une inertie moyenne (maison des années 80) réclame un poêle avec plus de déphasage : il faut rajouter 5 cm d’épaisseur supplémentaire. Le torchis peut être utilisé pour ce rajout de matière.

Une maison sans inertie (chalet ou plaques de plâtre isolées) lègue la totalité de cette tâche au poêle dont la courbe de restitution doit être continue : l'épaisseur totale de l'habillage doit être de deux largeurs de briques

Ainsi, contrairement à une idée reçue, plus le poêle de masse est gros, moins il est puissant, et plus il distribuera lentement l'énergie emmagasinée et restera tiède longtemps

Inversement, plus son habillage sera fin (tel que certains poêles du commerce ayant des cloisons de 5cm), plus il sera puissant et il faudra faire plusieurs feux par jour

Accoler le poêle à un mur de refend

Accoler un poêle à un mur épais modifie sa courbe de restitution : la surface concernée perd puissance et réactivité mais offre une réserve calorifique pouvant tempérer l'habitation pendant un week-end d'absence de ses occupants.

La dilatation du poêle est faible mais existante. Pour prévenir tout risque structurel, on décolle le poêle du mur par un carton lors de sa construction. Le carton est retiré au fur et à mesure du montage.

A propos de la cuisinière de masse

Beaucoup d'auto-constructeurs désirent une plaque de cuisson pour cumuler toutes les possibilités en un seul appareil.

Or, une plaque accentue la courbe de restitution car contrairement au poêle isolé en partie haute, elle laisse s'échapper la chaleur. Aussi, il vaut mieux considérer la cuisinière comme un appoint au chauffage que d'espérer lui faire porter une lourde responsabilité qu'elle risque de ne pas assumer !

Distances de sécurité

L'écart au feu entre fumées et matériaux inflammables du bâti doit être de 16cm minimum et contenir une lame d'air mobile ou un isolant réfractaire.

Le cas fréquent est le polystyrène sous la dalle : en plus d'éloigner à bonne distance le passage des fumées, il faudra en plus intercaler entre les deux un isolant porteur résistant à la chaleur. Le béton cellulaire est souvent choisi.

Les coussins permanents sur banc représentent eux aussi un danger car ils isolent une grande surface par laquelle la chaleur ne peut s'évacuer, en particulier près du poêle, zone la plus chaude. Recouvrir l'assise de briques plâtrières creuses permettent d'intégrer discrètement une lame d'air entre les deux.

Piège à calories  : Lorsqu'une grande surface du poêle est recouverte d'un matériaux isolant et inflammable (coussin, bois...), la chaleur ne s'évacue pas et augmente, risquant de consumer ce matériaux. Une lame d'air ventilée ou un isolant réfractaire entre les deux supprime ce risque

Étape 2 - FONCTIONNEMENT

Combustion

Principe théorique

Une partie de l'air de combustion à pour rôle de décomposer le bois en gaz et particules fines et une autre partie celui de les enflammer : il s'agit du phénomène de post-combustion.

• Si le premier (dit « air primaire », injecté au niveau du cendrier) est déficitaire, le feu n'est pas assez vif, les températures du foyer sont trop basses pour que la post-combustion ait lieu.
• Si l'air secondaire (injecté à hauteur de bûches) est insuffisant, une partie des gaz et des particules fines ne s'enflammeront pas faute de comburant.

Le ratio théorique entre les deux est de l'ordre de 10 % d'air primaire.

Le meilleur repère est visuel : un feu qui « dort » correspond au 1^er cas, un feu très vif au second. Les flammes doivent être entre les deux, claires, calmes et dansantes.

Si ce phénomène est parfaitement dissocié dans certains systèmes (moteurs gazogène par exemple), il l’est beaucoup moins dans les foyers de poêle à bois où les deux types de combustion ont lieu dans la même zone.

La condition nécessaire à une combustion de qualité est de répartir de façon homogène l'air autours du combustible.

Pour y parvenir, la plupart des foyers performants acheminent l’air dans la maçonnerie pour l’injecter à hauteur des bûches. Mais en plus d'être délicate à réaliser, cette conception est aussi encombrante à cause de la double rangée de briques destinée à canaliser l'air : cet ajout se répercute sur la dimension finale du poêle. De plus, les briques résistent mal à l'écart thermique entre l'air froid d'un côté et le rayonnement brûlant des braises de l'autre.

Ces deux raisons justifient l'introduction du métal dans le foyer en apportant un 3ème avantage, le pré-chauffage efficace de l'air de combustion.

La boite à feu

Il s'agit d'un module métallique amovible, un cylindre ovalisé perforé recevant le combustible, bridant l'air primaire et l'injectant préchauffé de façon homogène.

Il mesure 36cm de hauteur, le diamètre varie en fonction des modèles de poêles : au maximum, 26cm pour le 4kW, 29 pour le 6 et 34 pour le 8.

Il peut-être fait à partir de matériaux de récupération, il est aussi possible de se fournir auprès du chaudronnier local.

Il peut ou non être pourvu d'un fond : ceci facilite l'extraction des cendres et rigidifie le cylindre. Ainsi, un pot de peinture ou un bidon de 60 litres peuvent faire l'affaire, leur longévité sera de l'ordre de l'année, mais la réalisation est rapide et le coût nul.

Les températures de proximité des braises rendent inutiles l'utilisation d'un acier réfractaire de qualité : en contre-partie du changement régulier de cette pièce d'usure, la longévité du poêle est nettement augmentée et les risques de fissure diminués, les feux étant plus calmes et les briques foyères protégées du rayonnement des braises.

Faire des gros feux sans cet élément est à éviter, ils seraient trop vif et risqueraient d'endommager rapidement le poêle.

Le nombre de trous se détermine lors des premières utilisations : pas assez, le feu est instable, trop, il est trop vif. Ce nombre varie en fonction de la qualité du tirage et de la densité du combustible. 200 trous de 8mm est une bonne base de départ, on en rajoute par la suite si l'on constate un feu trop mou ou trop de charbons à l'utilisation.

Provenance de l’air

Il est canalisé de l’extérieur ou pris à l’intérieur de la maison.

Le premier cas est généralement conseillé pour des raisons de sécurité et de confort, et non pas d''un point de vue thermique : prendre l’air extérieur n’amène certes pas d’air froid dans l’habitation mais en amène dans le poêle qui chauffera un peu moins. Par contre, canaliser l’air extérieur est conseillé pour éviter les mouvements d’air susceptibles de créer une sensation de froid.

Certaines circonstances peuvent amener à une prise d'air intérieure, tel que par exemple l’impossibilité de trouver une zone de pression neutre autours de la maison (on choisit tant que possible le côté sous vent dominant) ou une mise en œuvre complexe pour amener le tube.

Dans le cas d'une maison sans VMC

Une maison sans VMC est non-étanche et ventilée naturellement. L'air de combustion canalisé de l'extérieur est justifié car une maison à étage crée un phénomène de cheminée interne en hiver : le rez-de-chaussée risque d’être dans une zone en dépression par rapport à l’extérieur, ce qui perturbe le tirage lors des allumages.

Ouvrir une fenêtre du rez-de-chaussé pallie à ce problème en équilibrant la pression intérieure et extérieure de l'habitation.

Avec VMC simple flux

La maison étant mise en dépression, les répercussion sont les même que précédemment.

Avec VMC double flux

La maison est mise en légère surpression. Dans le cas d'une prise d'air intérieure, ceci ne perturbera pas l'allumage du feu et aura même tendance à le faciliter. De plus, les risques d'émissions de gaz toxiques après le feu pour cause de dépression sont inexistants. Par contre, des perturbations et dysfonctionnements de la VMC sont à prévoir lorsque le feu sera à pleine puissance.

Tube d’arrivée d’air extérieur

Voici quelques consignes dans l'hypothèse où l'air est canalisé de l'extérieur :

• Une gaine souple est préférable à un tube rigide dont les coudes manqueront d'aérodynamisme
• Une gaine de ventilation en aluminium est possible, une gaine inox de fumisterie a l'avantage d'être plus résistante s'il faut par exemple l'enterrer. De plus, ce diamètre est facile à trouver d'occasion
• Des braises peuvent tomber dans le tuyau d’arrivée d’air, aussi, il est judicieux de choisir un matériau ininflammable et de le décaler de la zone de chute des braises
• Acheminer l'air par le haut est parfois plus simple. Ceci est à éviter car en cas d'inversion de tirage produite par un coup de vent dans la cheminée, la prise d'air peut devenir un conduit et provoquer de graves dégâts. Si de plus elle traverse la maison, elle sera chauffée et créera une résistance aux allumages (l'air chaud ayant tendance à s'élever)
• Le système de fermeture (appelé registre à câble) peut être installé à tout endroit du tube, même à l’extrémité extérieure de l’habitation. Les sections de cet appareil sont standards à celles des gaines de ventilation en aluminium, encourageant l'utilisation de ces dernières
• Pour ne pas avoir à creuser une tranchée dans sa maison, l'air extérieur peut rentré dans le poêle sur un côté

Étape 3 - CALENDRIER DES STAGES 2023

Oxalis (73630 École en Bauges)

Téléphone  : 06 09 78 44 95

Mail  : info@oxalis-asso.org

• Du 26 au 28 janvier
• Du 23 au 25 février
• Du 23 au 25 mars
• Du 27 au 29 avril
• Du 24 au 26 mai
• Du 29 juin au 1er juillet
• Du 19 au 21 juillet
• Du 31 août au 2 septembre
• Du 20 au 22 septembre
• Du 12 au 14 octobre

La Maison en Paille, près d’Angoulême

Tel : 05 45 66 27 68

Site : www.lamaisonenpaille.com

Mail : contact@lamaisonenpaille.com

• Du 18 au 20 janvier
• Du 4 au 6 février
• Du 8 au 10 mars
• Du 19 au 21 juin
• Du 19 au 21 août
• Du 4 au 6 octobre
• Du 10 au 12 novembre

Lécomaison (46260 Varaire) :

Site et contact : https://poeledemassesudouest.com/

• Du 24 au 26 février
• Du 7 au 9 avril

Dans le Jura à Lowtonom, par Christophe Modoux (39310 Lamoura) :

Téléphone  : 06 70 58 61 07

Mail  : christophe.modoux@free.fr

• Du 6 au 8 juillet
• Du 7 au 9 septembre
• Du 5 au 7 Octobre
• Du 9 au 11 Novembre

Dans les Vosges à Liffol-le-Petit (52), par Franck LAMY

En attente de dates

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