Les bois de feu

Le « bois de feu » se présente sous quatre formes essentielles : les bûches, les plaquettes forestières, les granulés de bois ou pellets, et les briques de bois reconstituées.

• Les bûches :

• Les feuillus durs : Le chêne, charme, hêtre, etc., donnent le meilleur bois de chauffage.
• Les résineux : Les résineux même avec un meilleur pouvoir calorifique, ont une combustion plus rapide et se conservent moins bien, tout comme les feuillus tendres moins denses (peuplier, tremble, saule, frêne…). Les résineux sont néanmoins appréciés des utilisateurs de fours traditionnels à bois pour leur montée rapide en température. Certaines essences, comme le châtaignier, provoquent en brûlant des éclats de bois incandescents (escarbilles). Ils sont déconseillés pour les foyers ouverts.

Le bois déchiqueté ou plaquettes forestières :
	Sont des copeaux de bois qui résultent du broyage des rémanents de l’exploitation forestière ou de bois ne pouvant être valorisés autrement. Les plaquettes doivent être régulière (45mm max de long) et avec une humidité maximale de 25-30% pour les chaudières des particuliers (les chaudières des collectivités supportent des plaquettes plus grossières et plus humides). Le pouvoir calorifique dépend essentiellement du taux d’humidité : Plaquettes forestières vertes : 2 200 à 2 800 kWh par tonne pour une humidité de 40 à 50 %. Plaquettes forestières fines et sèches : 3 300 à 3 900 kWh par tonne pour une humidité de 20 à 30 %.
Les granulés ou pellets :
	Les granulés ou pellets sont des sciures de bois, broyées puis compactées en granulé de 6mm de diamètre et 5 à 30mm de long. Leur taux d’humidité est très faible (<10%) d’où un fort pouvoir calorifique, minimum 4600 kW / tonne  (+/- 0,7 tonne / m3) Ce combustible est adapté au milieu urbain ou péri-urbain. Il permet des rendements élevés et une autonomie importante. C’est un produit facile à transporter, à stocker et à utiliser. Il est cependant plus onéreux que les autres combustibles bois. Les granulés s’utilisent uniquement dans des poêles automatiques et des chaudières automatiques de puissance.
Les bûches compressées:
	Les bûches (ou bûchettes) compressées sont produites par compactage de sciures et se présentent sous la forme de bûches de 20 cm de long environ. Son taux d'humidité est faible (4 à 10 %) et leur pouvoir calorifique comparable à celui des granulés en font donc un excellent bois de chauffage, qu'il faut néanmoins mélanger avec des bûches classiques pour produire un lit de braise permanent indispensable à la bonne tenue du feu.

L’unité d’achat

Le bois de chauffage est généralement vendu au volume et la principale unité de mesure est le mètre cube apparent bois (MAB).

La stère de bois occupe 1 mètre cube et est composée de buches de 1 mètre de long mais si on coupe ces bûches en 2 bûches de 50 cm de long, elles occupent 0.8 m3 car il est plus facile de combler les vides, donc le volume apparent est plus faible.

En résumé, on a :

• Stère = Unité de volume apparent à l’état brut (vide d’air compris) de bûches de 1m de long empilées sur 1m x 1m x 1m - (1 stère = 0,65 m3 de bois réel en moyenne  ou 1 m3 réel = 1,3 à 1,6 stère (moyenne : 1,5).

• MAP =  Unité de volume apparent (vide d’air compris) d’une stère de bûches de 1m transformées en bois déchiqueté ou autres – (Déchiqueté en plaquettes, 1 stère = 1,5…1,7 MAP environ et 1 m3 réel = 2,5  MAP environ).

• M3 = Unité de volume réel de bois plein (sans vide d’air)

Vente au volume :

Les feuillus durs sont plus denses, donc plus lourds que les résineux et les feuillus tendres. Ils contiennent en conséquence plus d’énergie et  peuvent être vendus plus cher.

Vente au poids :

Par rapport au bois sec, les différentes essences ne présentent pas de grandes variations de pouvoir calorifique. La différenciation des essences n’est ici pas nécessaire. La détermination de l’humidité est par contre indispensable.

Acheter le bois au poids est moins judicieux car le bois humide, non content de chauffer moins bien que le bois sec, est aussi beaucoup plus lourd.

Valeurs énergétiques des différents bois

En pratique, la quantité d’énergie que peut fournir un lot  de bois se calcule à partir de sa masse totale et de son humidité qui déterminent le pouvoir calorifique inférieur (PCI) exprimé en kW/h par tonne brute de bois ou kW/h par kilogramme.

Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) du bois varie peu d’une essence à l’autre. Le contenu énergétique des résineux et des feuillus est sensiblement le même : à l'état anhydre (0 % d'humidité, c'est-à-dire pas de présence d'eau dans le bois). Il est de :

• Pour les résineux, PCI (0% d'humidité) = 5,2 kWh/kg
• Pour les feuillus, PCI (0% d'humidité) = 5 kWh/kg

Cependant, le critère de l'humidité est essentiel car il intervient directement sur le contenu énergétique. Entre un bois sec prêt à l'emploi (moins de 20 % d'humidité rapportée à la masse brute) et un bois fraîchement coupé (45 % d'humidité rapportée à la masse brute), l'énergie est deux fois moindre !

Valeur énergétique d’un kilo de bois en fonction de son humidité (kWh/kg)

Tableau de synthèse des principales caractéristiques des bois utilisés à la combustion

Le pouvoir calorifique inférieur du bois sec au kilo est un peu près le même (4 kWh/kg à 20% d'humidité) pour tout type de bois, écorce comprise, mais certaines variétés bois sont plus denses que d'autres, ce qui fait que la quantité d'énergie varie par unité de volume.

Ce tableau montre quelle qu'en soit l'essence, le pouvoir calorifique des bois est peu différent d'un bois à l'autre par rapport à son poids (Kg) et selon son taux d'humidité. Donc à partir d'un même volume (quand on le paye au volume), il vaut mieux acheter des bois denses et le plus sec possible.

Rendements énergétiques des appareils de chauffage au bois

La chaleur produite par la combustion de la biomasse n’est pas récupérable à 100 % avec les technologies actuelles car il y a des déperditions à prendre en compte. Le rendement énergétique est le rapport entre l’énergie récupérée et l’énergie produite lors de la combustion.

Rendements énergétiques obtenus par différentes types d'appareil de combustion de bois

Les performances des chaudières se sont beaucoup améliorées ces dernières années (chaudières turbo, chaudières automatiques à plaquettes ou à granulés).

Le rendement thermique est le rapport entre la quantité d'énergie restituée et celle consommée, plus le rendement augmente plus la consommation de bois diminue pour une puissance de chauffage donnée.

Puissance nominale des appareils de chauffage au bois

Contrairement aux appareils de chauffage gaz ou fuel ou le débit de combustible est contrôlé, la puissance des appareils de chauffage utilisant des combustibles solides (charbon, bois comme en particulier les bûches ou briquettes) varie fortement sur la durée car l'énergie dégagée par la combustion d'un feu de bois par exemple n'est pas du tout constante.

Energie utile produite par une charge d'un appareil de chauffage au bois sur la durée de fonctionnement

Au travers de cette courbe lors de la combustion d'un feu de bois comme par exemple dans un foyer, un insert ou un poêle, on constate que l'énergie maximale émise peut atteindre 250% par rapport à la valeur de la puissance nominale de l'appareil indiquée par le fabricant. Par exemple un appareil d'une puissance nominale de 20 kW, peut atteindre sur un temps relativement court une puissance éphémère maximale de 50 kW pour ensuite décroître progressivement sur quelques heures.

La puissance nominale est la seule valeur qu'il faut retenir lors d'un achat d'une chaudière bois, d'un insert, d'un poêle, etc. – Normes EN 13229 (foyer fermé), EN 13240 (poêles à bois) et EN 14785 (poêles à granulés de bois).

On peut induire en erreur l'acquéreur d'un foyer, d'un insert ou d'un poêle en se référant à la puissance maximale ou instantanée puisque ces puissances sont très limitées sur la durée.

Avec des appareils de chauffage au bois automatisés (Utilisation de pellets par exemple dont le débit est régulé), le probleme se pose moins car en est plus proche dans le cas d'un appareil fonctionnant à énergie liquide ou gazeuse (Possibilité de moduler la puissance thermique).

Dimensionnement des appareils de chauffage à bois à charge manuelle (Bûches ou autres)

Dans certains pays on considère que le facteur primordial de dimensionnement des chaudières à bûches n'est pas la puissance de la chaudière mais l'énergie utile produite par une charge.

Le surdimensionnement double par exemple des chaudières à alimentation manuelle correspond à une pratique courante, mais il n'a lieu que si l'installation comporte un ballon hydroaccumulateur et encore.

En fait c'est la taille du foyer qui détermine l'autonomie de fonctionnement sur la quantité d'énergie restituée lors d'une phase de combustion. Un grand foyer sera plus adapté avec un chauffage associé à un système à hydroaccumulation (Stockage d'énergie).

Par ailleurs en général, pour une installation notamment sans accumulateur de chaleur , le taux de charge moyen sur une saison de chauffe est inférieur à 45% par rapport à la période de l'hiver la plus rigoureuse.

Marche à suivre :

• Quantifier les besoins de chauffage (Déperditions) sur la température de base extérieure de référence + Rajouter les besoins énergétique ECS si nécessaire.
• Définir le confort d'utilisation (Nombre de remplissage du foyer de la chaudière)
• Sur la base des instructions du fabricant, choisir la chaudière qui pour le type de bois donné pourra restituer par charge, la quantité de chaleur utile nécessaire c'est à dire qui présentera le volume utile de chargement bois dans le foyer.

Exemple de calcul :

• Besoin chauffage de base (déperditions) : 10 kW
• Nombre de remplissage du foyer par jour : 2
  

Le volume utile de chargement du foyer de la chaudière sera : 103 litres

Sélectionner sur le catalogue du fabricant, une chaudière disposant d'un volume utile de chargement de 103 litres (Plus ou moins), la puissance nominale de chaudière sera largement supérieure à 10 kW. On peut donc recalculer si nécessaire le nombre de charges réelles en fonction du volume utile du chargement bois de la chaudière sélectionnée :

Par exemple en sélectionnant une chaudière avec un volume utile de 80 litres de chargement en bois (Limitation du coût d'investissement), on aura à effectuer par jour, 2,6 fois le remplissage du foyer de la chaudière durant la période la plus froide de l'hiver.

Il existe 2 grandes principales familles de chauffage au bois :

• Les appareils de chauffage indépendants (Il s'agit d'insert, foyer fermé, poêle, poêle de masse, cuisinière, etc.) chauffant directement la pièce où ils sont installés et éventuellement d'autres pièces par conduction et/ou convection. Les puissances varient entre 3 et 25 kW
• Les chaudières fonctionnant au bois, manuelles ou automatiques dans le cadre d'un chauffage central à eau chaude.

On peut également rajouter une 3ème famille, tels que les poêles bouilleurs ou (poêle hydro) ou comme par exemple des cuisinières bouilleurs (Echangeur foyer/eau) ou (cuisinière chaudière), raccordés sur un réseau hydraulique de distribution de chaleur pour alimenter des radiateurs, plancher chauffant, ou autres et couplés à un ballon d'hydroaccumulation de chaleur faisant office de chauffage central mais avec des puissances plus faibles que les chaudières mais acceptable comme notamment dans des habitats performants de type BBC (Faibles besoins en chauffage) pour un investissement moins important.

Chauffage indépendant au bois

On parle d’appareils de chauffage indépendants pour des systèmes non pourvus de dispositifs de distribution de chaleur comme par exemple un circuit hydraulique alimentant des radiateurs ou des planchers chauffants (Chauffage central). C’est le cas des poêles, des inserts et des foyers fermés. Ils chauffent un nombre limité de pièces et sont utilisés plutôt en chauffage d’appoint (mi saison notamment) et permettent de diminuer la consommation de la chaudière principale en réalisant des économies.

• L’insert : il peut être défini comme un poêle vitré encastré dans une cheminée existante.
• Le foyer fermé : il s’agit d’un poêle habillé d’une cheminée non existante auparavant.
• Le poêle à bois : il existe une large variété de poêles à bois se différenciant par différents critères tels que le rendement, l’autonomie, les matériaux constitutifs.

Pour résumer, on trouve le plus souvent :

	Récupérateur de chaleur à air pour cheminée ouverte : Le ventilateur aspire l'air de la pièce et l'envoie dans la gaine souple, puis dans le corps de chauffe placé au cœur des braises ; l'air absorbe là un maximum de chaleur et la diffuse ensuite dans la pièce.
	Insert de cheminée : Un insert est destiné à équiper un foyer ouvert existant, Les appareils récents permettent d’allier performance énergétique et agrément. La combustion n’est pas toujours bien contrôlée. Budget : 450 à 4000 € (Selon modèle choisi) Rendement : 40 à 70% (Très variable selon modèle) Gamme de puissance en 5 à 20 kW. Température difficilement réglable (Inconvénient)
	Cheminée à foyer fermé : Les foyer fermé est une cheminée équipée dès l'origine d'un corps de chauffe intégré. Le rendement varie beaucoup selon le modèle (40 à 70%). La combustion est plus ou moins bien maîtrisée Budget : 450 à 4000 € (Selon modèle choisi) Rendement : 40 à 75% (Très variable selon modèle) Gamme de puissance en 5 à 20 kW Combustible : bûches, briquettes Ajout possible d'un récupérateur de chaleur Température difficilement réglable (Inconvénient) Aménager un habillage (Inconvénient)
	Poêle à bûches On trouve sur le marché différents modèles de poêles à bûches, classés par niveau de performance Les poêles de conception ancienne Les poêles à combustion améliorée, dits « TURBO » Les poêles performants « classiques » à double combustion --------------------------------------------------------------------- Budget : 500 à 5000 € (Selon modèle choisi) Rendement : 50 à 80% (Selon modèle choisi) Inertie thermique limitée, mais chauffe rapidement Gamme de puissance de 5 à 30 kW Amélioration et multiplicité des designs Autonomie réduite (Inconvénient)
	Poêle de masse : Poêle accumulateur de chaleur. Très lourd (plusieurs tonnes), il consiste à brûler du bois à vive allure et à très haute température. La chaleur est stockée dans le matériau réfractaire qui compose le poêle de masse puis est diffusée par rayonnement dans la pièce. Une à trois heures de combustion deux fois par jour suffisent pour avoir une émission de chaleur pendant 24 heures. Ce concept n’est pas adapté aux usages occasionnels ou lorsque l’on cherche une montée en température rapide. On peut y brûler du résineux sans encrassage du conduit d'évacuation des fumées grâce à son haut rendement de combustion. Budget : 4000… 15000€ Très grande autonomie : 12 h maxi Rendement : 80 à 95% 80% de rayonnement (confort thermique) Faible émission de polluants Econome en bois Alimentation semi-automatique possible Poids et volume important (Inconvénient) Intransportable une fois assemblé sur place (Inconvénient) Ils sont longs à chauffer (Plus de 2 heures) pour atteindre un niveau de restitution de la chaleur (Inconvénient)
	Poêle massif à stéatite : Poêle accumulateur de chaleur. Plus légers (environ 700 kg) que les poêles de masse, ils sont à mi-chemin entre convection et rayonnement grâce à la stéatite qui les constitue et qui accumule la chaleur. Quelques heures de combustion 2-3 fois dans la journée suffisent pour obtenir 24h de chaleur. Remarques plus ou moins similaires aux remarques précédentes concernant le poêle de masse
	Poêle à granulés : Le poêle à granulés est d'abord constitué d'un réservoir à combustibles dans lequel on verse ces petits granulés en bois. Les granulés sont amenés un par un par une vis sans fin qui alimente le brasier (l'alimentation en combustibles est donc automatique) La plupart des poêles à granulés sont équipés d’un ventilateur qui va souffler dans la pièce la chaleur récupérée par un échangeur thermique (on parle alors d'air pulsé ou de convection forcée) Budget : 2500 à 6000 € ou plus. Très grande autonomie : 12 à 72 h Rendement : 75 à 90% Evacuation possible des gaz de combustion par ventouse Démarrage automatique Modulation de la température Faible émission de polluants Nécessite une alimentation électrique (Inconvénient) Granulés plus cher que les bûches (Inconvénient)