EAU Combustion du bois Chauffage domestique bois Appareil

"EAU" Combustion du bois Chauffage domestique bois - Appareil bois raccordé au réseau Version janvier 2013 4

Sommaire 1. 2. 3. Présentation Charte QUALIBOIS Label Flamme Verte Image du bois Filière bois Réglementation Tableau récapitulatif Norme CEN 303. 5 Données techniques du bois énergie L’énergie en France La forêt française Le bois énergie dans l’habitat Les différents combustibles bois Approvisionnement en combustibles Les certifications Prix des énergies Composition chimique du bois La masse volumique Le taux d’humidité Le pouvoir calorifique 4. Combustion du bois Combustion Rendement Les rejets 5. Différents types de chauffage au bois Cuisinières Hydro Inserts/Poêles Hydro Chaudière à bûche Chaudière automatique Types de chaudière automatique Stockage (Granulés et plaquettes) Bi-énergie 6. Evacuation des fumées Réglementation Désignation des conduits Mise en oeuvre Calculs Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 1 : Présentation 2

Combustion du bois ¡Inflammabilité du bois En raison de sa forte teneur en gaz, le bois est le combustible solide naturel qui s’enflamme le plus facilement, c’est-à-dire à la plus basse température Le bois anhydre s’enflamme vers 275°C, mais pour des bois non desséchés, cette température varie suivant les essences et suivant la teneur en eau; elle est en moyenne de 300°C contre 500 à 800°C pour la houille et 600 à 800°C pour l’anthracite ¡Température de combustion On admet que la température maximale de combustion de bois desséché est de l’ordre de 1800°C. Elle diminue à mesure que la teneur en eau du bois augmente; dans le cas d’un bois 20% d’humidité, elle est de l’ordre de 1000 à 1200°C Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 3

Combustion du bois Séchage Pyrolyse Oxydation Evaporation de l’eau contenue dans le bois Les composés gazeux du bois sont libérés et il se forme du charbon de bois C’est le processus de combustion. Ce sont les gaz dégagés par la pyrolyse et le charbon de bois qui brûlent, produisant de l’énergie Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 4

Combustion du bois 380 280 - Acide Acétique - Goudrons légers - Méthanol - Acétone - Vapeur d’eau - Acide Acétique - Méthanol - Préchauffage - Séchage - Dégagement de vapeur d’eau Distillation Source de chaleur (mini 300°C) Oxyde de carbone Dioxyde de carbone Méthane Ethylène Acétylène - Oxyde de carbone - Dioxyde de carbone Gazéification Combustion des gaz (post comùbustion) Air secondaire préchauffé - - Goudrons épais Pyrolyse - Hydrogène Séchage Charbon de bois Air primaire Température de combustion en °C Limite de température de combustion des gaz 1 kg de bois = 5 -6 m 3 d’air (si combustion parfaite) Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 16: Annexes 5

Combustion du bois ¡Pour information, le résultat d’une carbonisation faite par le C. T. F. T (Centre Technique Forestier Tropical), pour 3 essences de bois Pour empêcher ces condensations, on assurera un retour chaud dans le corps de chauffe (>65°C – pas de condensation de l’eau dans le foyer) et une combustion à haute température (l’acide acétique chauffé au-delà de 440 °C se décompose en dioxyde de carbone et méthane principalement) Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 16: Annexes 6

Combustion du bois Résidus de combustion : Le bois brûle en donnant comme résidus : Des cendres Des fumées Les cendres ¡Elles sont constituées essentiellement de matières minérales telles que : Chaux Potasse Silice Magnésie Acide phosphorique ¡Elles sont incombustibles ¡La quantité de résidus est très variable en fonction de la qualité de la combustion. Une bonne combustion produira environ 1 à 2 % de cendres Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 7

Combustion du bois Résidus de combustion : Les fumées ¡Outre les effluents gazeux classiques de la combustion tels que CO 2, CO, NOx, H 2 O et N, les fumées provenant de la combustion du bois peuvent être chargées en goudrons, acide acétique et poussières. Leur concentration est conditionnée par les paramètres suivants : Conception de la chaudière et principe de combustion Qualité de la combustion Les phases de ralenti La qualité du bois Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 8

Combustion du bois Le rendement ¡Le calcul du rendement de combustion permet d’estimer la qualité de la combustion et ses performances. Le rendement instantané, aussi appelé rendement indirect tient compte des différentes pertes au cours de la combustion : Pertes par chaleur sensible des fumées (P 1), ce sont les plus importantes. Les fumées chaudes emportent avec elles une partie de la chaleur produite par la combustion Pertes par imbrûlés gazeux, essentiellement du CO (P 2) Pertes dues au carbone imbrûlé dans les cendres (P 3) ¡Le rendement indirect de combustion s’obtient par : ηc = 100 – P 1 – P 2 – P 3 Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 9

Combustion du bois - Rendement La formule de Siegert : ¡Dans une première approche, l’expression du rendement de combustion par la formule de Siegert constitue un moyen sûr pour évaluer les performances d’un appareil de chauffage. Cette méthode ne tient compte que des pertes par chaleur sensible. tf : Température des fumées tf – ta ηc = 100 – k x α' ta : Température ambiante a’ : teneur en CO 2 dans les fumées sèches [%] k : coefficient de Siegert lié au combustible considéré et sa teneur en CO 2 (k=0, 77 pour le bois) Ref. Climapoche FUMISTERIE Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 10

Combustion du bois Les rejets Vapeur d’eau H 2 O Monoxyde de carbone CO Composé Organique Volatile (COV) Oxydes d’azotes NOx Particules Source ADEME Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 11

Combustion du bois Remarque : 80% des appareils datent d’avant 2000 et leurs performances sont faibles Source : ADEME – Chauffage au bois, des progrès dans l’air Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 12

Combustion du bois Emissions: ¡Avec l’amélioration du parc des appareils en 2020 par rapport à 2001 les taux diminueraient de : 30% pour les métaux 38% pour les dioxines 58% pour les poussières totales 84% pour les composés organiques volatils (COV) 89% pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) Source ADEME 2005 Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 13

La combustion du bois Combustion montante & tirage naturel ¡Les chaudières à combustion montante Mode de combustion identique à celui de la majorité des poêles Mauvaise tenue de la braise en fin de combustion, nécessité de rallumer le feu si le chargement intervient après quelques heures. Aucune distinction entre les différentes phases de combustion, combustion non optimisée Prix bas, pas de consommation électrique Pas d’électronique, ni de ventilateur Pas de bruit Rendement de l’ordre de 70 à 80% Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 14

La combustion du bois Combustion horizontale & tirage naturel ¡Les chaudières à combustion horizontale Première évolution technologique des modèles précédents Développement des flammes au dessus de la grille du support du bois Distinction des phases de séchage et de combustion du bois Mauvaise tenue de la braise en fin de combustion Prix bas Pas d’électronique, ni de ventilateur Pas de bruit Rendement de l’ordre de 75 à 85% Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 15

La combustion du bois Combustion inversée & tirage naturel ¡Les chaudières à combustion inversée Développement des flammes au travers de la grille de support du combustible (combustion inversée) Séchage du bois au dessus du foyer hors de la zone de combustion Mauvaise tenue de la braise en fin de combustion Bonne combustion Pas d’électronique, ni de ventilateur Pas de bruit Rendement de l’ordre de 80 à 90% Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 16

La combustion du bois Combustion inversée & tirage forcé ¡Les chaudières à combustion inversée, foyer en dépression avec extracteur Mode de combustion similaire au précédent Ajout d’un ventilateur d’extraction mettant le foyer en dépression Permet d’avoir des surfaces d’échanges plus importantes d’où une augmentation de la quantité de chaleur récupérée (donc du rendement) Très bonne tenue de la braise (12 à 14 h après allumage) Très bonne qualité de la combustion Prix plus élevé, consommation électrique Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 17

La combustion du bois Chaudières à bûches fonctionnant en tirage forcé (suite) • Présence d’une carte électronique et d’un ventilateur. • Bruit dans le conduit plus ou moins important • Rendement de l’ordre de 85 à 92% ¡ Attention: ce type de chaudière nécessite également une dépression naturelle à la buse. La valeur est donnée par le fabricant. Le ventilateur ayant pour fonction de vaincre les pertes de charge supplémentaire dues aux parcours des fumées rallongés. Ce tirage naturel permettra l’évacuation des produits de combustions même en cas de coupure de courant ou panne du ventilateur. Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 18

La combustion du bois Chaudières à bûches fonctionnant en tirage forcé (suite) ¡ Il existe également des chaudières à combustion inversée avec le foyer mis sous-pression. Cette solution donne un résultat équivalent en matière de combustion, avec l’avantage de ne pas exposer le ventilateur à la chaleur et aux poussières mais avec l’inconvénient en cas de désordre (perte d’étanchéité, conduit d’évacuation bouché…) d’avoir des sorties de fumée dans la chaufferie. Chauffage domestique bois - Module EAU – Chap. 4 : Combustion du bois 19