Les généralités du chauffage au bois en maison individuelle

Le marché du bois domestique en France

Selon une étude réalisée par le cabinet Arthur Andersen, 45,2 % des ménages en résidence individuelle principale consomment du bois de feu, soit environ 6 millions de foyers. La consommation moyenne par maison est de 19 stères/an par chaudière bois et 4 stères/an par appareils divisés, pour une consommation totale de bois de chauffage de 7.5 MTep/an La consommation de bois de chauffage en France se répartit comme suit :

carte bois

Le taux d'humidité


L'humidité du bois conditionne le pouvoir calorifique du combustible. Elle varie continuellement, et dépend d'une multitude de paramètres tels que l'essence, l'époque d'abattage, le temps de stockage en forêt, le lieu de stockage, les conditions météorologiques, etc.
Outre une baisse du pouvoir calorifique, une teneur élevée en eau entraîne une dégradation de la qualité de combustion, notamment dans tous les foyers qui ne sont pas conçus pour brûler du bois très humide, tels que les chaudières à bûches, les inserts, les cuisinières et les poêles.

Il faut donc éviter de brûler du bois vert. Il faut le faire sécher au moins 18 mois pour les résineux, et 24 mois pour les feuillus, afin d’atteindre une humidité d'environ 20 %.

Plus un combustible bois est humide, plus il faut de l'énergie pour le sécher.

Hbrut% = Masse d'eau contenue dans le bois / masse totale du bois

Connaître l'humidité

- poids

- fente

- détacher plus facilement l'écorce

- flamme plutôt bleue lors de la combustion

L'humidité du bois peut être mesurée avec un appareil. Alter Energies peut lors de sa visite effectuer cette mesure d'humidité.


Le pouvoir calorifique du bois


Le principal critère de choix d'un combustible est son pouvoir calorifique, c'est-à-dire la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète de l'unité de masse du combustible. En général, afin de comparer des combustibles, on utilise le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur). 

Le PCI, c'est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'un kilogramme du combustible (sans prendre en compte la chaleur latente contenue dans la valeur d'eau produite)

Lors de la combustion, l'eau contenue dans le bois, en quantité plus ou moins grande selon la durée préalable de séchage, doit être élevée à sa température de vaporisation, et la vapeur produite doit être portée à la température des gaz du foyer. Cette phase, appelée phase de séchage, demande un certain nombre de calories et explique pourquoi le PCI varie en sens inverse de l'humidité.

Il faut noter que le PCI varie très peu d'une essence à l'autre

Voici quelques valeurs pour du bois à l'état anhydre (sans eau)

Feuillus : PCI = 5 kWh/kg

Résineux : PCI = 5,3 kWh/kg

L'humidité du bois conditionne le pouvoir calorifique du combustible

PCIboishumide = PCIsec - Energie consommée pour vaporiser l'eau

La masse volumique du bois


La masse volumique désigne la masse de combustible en kilogramme par unité de volume (en mètre cube) à une température de 15 °C. C'est la masse d'un volume de bois plein. Si la masse volumique du bois dépend sensiblement de l'essence de bois brûlé, elle dépend aussi principalement de son taux d'humidité.

FEUILLUS

RESINEUX

Essences

Kg/m3

Essences

Kg/m3

Bouleau

600 à 700

Épicéa

400 à 600

Charme

800 à 900

Mélèze

600 à 700

Châtaignier

600 à 800

Pin

500 à 700

Chêne

600 à 900

Sapin

400 à 600

Hêtre

600 à 800



Peuplier

400 à 600



Robinier

600 à 800



Tilleul

500 à 600



Tableau 1 : Masse volumique de différentes essences de bois

En pratique, c’est la masse volumique apparente du bois qu’il convient de connaître pour dimensionner le volume de stockage du bois, et non pas sa masse volumique. La masse volumique apparente désigne la masse volumique d'un Mètre cube Apparent (MAP) de bois. La masse d'un MAP est évidemment en fonction du volume réel de bois qu'il contient, et de la masse volumique de l'essence considérée.

Le conditionnement


Le stère : volume occupé par des bûches de 1m de long de façon à constituer un parallélépipède de 1m de côté. Si la longueur est différente, on utilise un coefficient multiplicateur :

1 stère dans une longueur différente de 1mètre ne signifie rien.

Coefficient correctif Longeur des bûches
1 1 m
1.25 50cm
1.43 33cm
1.67 25cm

1 stère = 1m3 en bûche de 1m soit 500kg
Le revendeur le découpe en bûche de 33cm = 0.7m3 soit 500kg

La combustion


La combustion est le résultat de la réaction chimique exothermique entre l'oxygène contenu dans le bois, l'oxygène de l'air comburant et les éléments carbonés du bois.

Elle s'effectue en trois étapes :

Le séchage : C'est la phase d'évaporation de l'eau contenue dans le bois. Domaine de température : jusqu'à 150°C.

La pyrolyse : C'est la transformation en molécules complexes des constituants du bois. Cette phase est     importante et va permettre aux réactions ultérieures de se dérouler pour assurer une bonne combustion (craquage thermique du bois en composants gazeux ou dégazage). Le produit issu de la pyrolyse est le charbon de bois. Domaine de température : de 150 °C à 600 °C.

L'oxydation : C'est la réaction chimique proprement dite entre les gaz produits par la pyrolyse et l'oxygène d'une part, le charbon de bois et l'oxygène comburant d'autre part. L'énergie calorifique est libérée au cours de l'oxydation. Domaine de température : de 400 °C à 1300 °C.

schema_combustion

La combustion théorique d'un combustible consiste à brûler tous les éléments de ce combustible conformément aux équations stœchiométriques, c'est-à-dire avec un excès d'air nul. Cette combustion théorique, également appelée combustion neutre, nécessite par kilogramme de bois anhydre, 4,5 m3 d'air, et produit 5,2 m3 de fumée.

Un excès d’air se traduit par une émission inutile de calories vers l'extérieur, par le biais des fumées (augmentation des pertes par chaleur sensible). A l’inverse, un défaut d'air génère une combustion incomplète et la chaleur recueillie est moindre (augmentation des pertes par imbrûlés gazeux).

Le rendement instantané de combustion


Le calcul du rendement de combustion doit permettre à l'utilisateur et à l'installateur 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.

Les pertes que l'on recense lors de la combustion du bois sont les suivantes :

Pertes par chaleur sensible des fumées : P1.

Pertes par imbrûlés gazeux, essentiellement CO : P2.

Pertes dues au carbone imbrûlé dans les cendres : p3

Pertes par les parois : P4.

schema_rendement_bois

Les pertes par chaleur sensible des fumées sont de loin les plus importantes. Les fumées chaudes emportent avec elles une partie de la chaleur produite par la combustion. 

Un débit d'air comburant plus important entraîne une augmentation des pertes par chaleur sensible des fumées et donc une diminution du rendement de combustion.

Les émissions


Lors de la combustion du bois dans les appareils de chauffage domestique, les émissions de polluants sont très variables. En effet, pour ce type d'appareils, la charge de combustible est discontinue et varie au cours des trois étapes de la combustion : le séchage, la pyrolyse et l'oxydation.

Dans le cas d'une alimentation en bois continue, pour les avant foyers par exemple, ces différentes phases ont lieu simultanément.

On peut classer par ordre d'importance les polluants issus de la combustion du bois.

Émissions plus importantes par rapport aux autres combustibles (fuel, gaz) :

- le monoxyde de carbone CO ;

- les hydrocarbures HC ;

- les particules.


Émissions moins importantes par rapport aux autres combustibles (fuel, gaz) :

- les oxydes d'azote NO.

- les oxydes de soufre SOx.


L’augmentation de l'excès d'air réduit les émissions de CO et de HC et augmente la production de NOx. Pour connaître le caractère polluant d'un appareil au bois, il est nécessaire de mesurer en priorité le monoxyde de carbone, les particules et les hydrocarbures poly-cycliques aromatiques. Des mesures sur les oxydes d'azote et les oxydes de soufre peuvent être effectuées en complément.

Obtenir une bonne combustion


1. Elever rapidement la température : petit bois sec + papier, puis petites bûches

2. Raccourcir la phase de séchage : utiliser en priorité un bois sec

3. Faciliter la combustion et le tirage
    - ouvrir les entrées d'air pour maximiser le tirage
    - avoir un conduit de fumées adapté (diamètre, hauteur, isolation)
    - prévoir des entrées d'air suffisantes dans la pièce

4. Adapter la quantié de bois à la demande
    - conserver un foyer chaud en limitant le nombre de rechargements à intervalles rapprochées
    - un chargement trop important à une allure réduite implique une humidité importante dans le foyer.

Contrôler la qualité de combustion


Contrôle de la combustion

1. Absence de noircissement des parois dans la pièce
    - au dessus des grilles sur la hotte d'un foyer fermé
    - au plafond à proximité du passage du conduit

2. Composition des cendres
    - cendre banche et fine : absence de charbon de bois

3. Absence de fumée dans la pièce

Contrôle du conduit 

1. Peu de goudrons lors du ramonage
2. Fumées en sortie de cheminée peu visibles

NF bois chauffage

Choisir son combustible : le marquage NF bois de chauffage

La marque NF est une garantie d'informations sur :
    - l'essence du bois acheté
    - l'humidité du bois acheté
    - les quantités (stères) achetées

Essences

    G1 = charmes, chêne et hêtre
    G2 = châtaignier, robinier, fruitiers
    G3 = autres feuillus, peupliers, bouleaux, platanes


Humidité

    H1 : < 20%
    H2 : entre 20 et 35%
    H3 : > 35%


www.afnor.fr (voir le référentiel et la liste des revendeurs)

Les combustibles


kWh volume Prix  ce/kWh
les bûches 1800 kWh/m3
60 €/stère
le bois déchiqueté ou plaquettes 3 300 kWh/t 900 kWh/m3 60 €/tonne 2ce/kWh
le granulé en sac 4 600 kWh/t  3200 kWh/m3 250 €/tonne entre 2.5 et 4.5 ce/kWh
en vrac



Le prix est donné à titre indicatif selon les lieux de ventes

liste revendeur granulé

liste revendeur copeaux

liste revendeur bûche