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Bois de chauffage

Combustion primaire

Porté à haute température le bois brûle en produisant des fumées composées d'eau, de gaz carbonique, de composés organiques volatils (en majorité du méthane), et de nombreux autres composants en quantité plus faible. Plus la teneur en eau du bois est élevée, plus la quantité de fumées par unité d'énergie produite est élevée, et plus les composés organiques produits sont lourds. En l'absence de combustion secondaire les fumées se condensent dans la cheminée provoquant des dépots de suie et de créosote qui peuvent l'obstruer et/ou provoquer des feux de cheminée. La fraction des fumées qui ne condense pas est rejetée dans l'atmosphère pouvant conduire à une pollution importante avec des conséquences sanitaires.

La combustion primaire est observée dans les cheminées ouvertes, les foyers fermés (poêles, cuisinières , chaudières, ...) anciens, le foyer des gazogènes, la phase d'allumage des foyers fermés à combustion secondaire. Son rendement est toujours faible (inférieur, voire très inférieur, à 50%).

Combustion secondaire

Les gaz émis par le bois chauffé brûlent à très haute température avec un rendement qui est potentiellement très proche de 100%. Dans les poêles modernes, une fois passée la phase d'allumage, l'arrivée d'air primaire est coupée, et le chauffage du bois n'est produit que par la combustion secondaire. Dans les poêles à pellets il n'y a pas de combustion primaire, le chauffage initial du bois est obtenu par une résistance électrique. Dans les équipements les plus performants la combustion secondaire est effectuée dans un compartiment séparé.

Teneur en eau

Pour brûler correctement le bois doit être sec. Pendant la combustion du bois une grande partie de l'énergie produite est consacrée à chauffer et vaporiser l'eau (contenue dans le bois) dont la capacité thermique et la chaleur latente sont particulièrement élevées. Le bois vert contient plus de la moitié de son poids en eau. Un bois en équilibre avec l'air ambiant (équilibre obtenu au bout de plus de deux ans pour des bûches non fendues) a un taux d'humidité de l'ordre de 20%. Les pellets et briques de bois compressé sont vendus à un taux d'humidité inférieur à 10%, qui, malgré une énergie grise nettement supérieure, leur donne un bilan écologique plus favorable, à condition d'être stockés dans un local particulièrement sec pour éviter toute reprise d'humidité. Pouvoir calorifique inférieur (PCI) du bois:

  • 1,7 kWh/kg à 60% d'humidité
  • 4,0 kWh/kg à 20% d'humidité
  • 4,4 kWh/kg à 11% d'humidité

Ce pouvoir calorifique est indépendant de l'essence et même de la partie de la plante considérée (écorce comprise). Toutefois la densité du bois étant très variable, le pouvoir calorifique par unité de volume varie fortement, considération importante compte tenu du fait que le bois est en général vendu au volume.

Rendements

On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois (par moderne on entend un appareil à combustion secondaire) :

  • Cheminée ouverte : inférieur à 10 %4 (rendement lors de la combustion. Sur une année, le rendement peut être négatif, du fait des pertes thermiques importantes lorsque la cheminée n'est pas utilisée)
  • Insert ancien fermé par une vitre : 30 à 50 %4
  • Insert moderne fermé par une vitre : 70 à 85 %4
  • Poêle à bûches ancien : 40 à 50 %4
  • Poêle à bûches moderne : 70 à 85 %4
  • Chaudière de cheminée : 70 à 80 %5
  • Chaudières à bois : 60 à 80 %
  • Chaudières à gazéification de bois : 75 à 95 %
  • Chaudière et poêles à granulés de bois (Pellet): 85 à 95 %5
  • Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90 %
  • Réseaux de chaleur : fonction de la chaudière utilisée et de la distance

D'une façon générale les chaudières ont un rendement sensiblement inférieur aux poêles de même technologie en raison de la présence dans le foyer, ou à proximité immédiate du foyer, d'un bouilleur dont la température est pour des raisons de sécurité comprise entre 50° et 80° en fonctionnement normal. La température du foyer lui même est abaissée par cette source froide, ce qui diminue l'efficacité de la combustion secondaire.