Poêle à bois et récupérateur de chaleur

Le poêle à bois situé dans le salon diffuse aussi sa chaleur à l'étage, par convection l'air chaud empruntant l'escalier. L'idée nous est venue de construire un système pour récupérer plus de chaleur et l'acheminer à l'étage directement dans les chambres situées au dessus. Il suffisait d'aspirer l'air chaud près du poêle par un moyen mécanique puis de le conduire par une gaine pour qu'il soit soufflé là où on le voulait.

Nous pensions d'abord plus intéressant que l'air soit soufflé dans chacune des chambres. Mais outre la complexité du circuit de gaine à créer, nous ne pourrions pas chauffer une des 3 chambres qui se trouve trop loin. Par contre le plus simple techniquement était de prévoir la sortie d'air chaud dans le couloir de l'étage. Chaque porte étant ensuite laissée ouverte pour chauffer la pièce.


La maison étant bien isolée, on profite longtemps de l'apport de chaleur, quel qu'il soit. C'est le cas pour le Rdc qui, une fois que le poêle a bien fonctionné les quelques heures (4h environ) que dure un chargement de bois ordinaire, va rester chaud longtemps (6 à 7 h de plus en tout) avant que la température ne commence à baisser significativement, soit plus de 3 à 4 degrés. Ex : on démarre à 17° ; au bout d'1h, il fait 21/22° ; cette température reste 6 à 7h ; elle commence à diminuer lentement ensuite. Ceci lors d'une soirée et nuit d'hiver avec 6/8° dehors.


Ainsi, ce système de récupération va nous permettre de chauffer tout l'étage en 2h environ. C'est à ce moment là qu'il vaut mieux laisser les portes des chambres ouvertes... Ce n'est plus nécessaire ensuite. L'apport de confort est important, le récupérateur étant bien plus efficace que le seul chauffage par convection. Plus rapide pour chauffer il souffle de l'air à 45°, voire plus au moment où le poêle est le plus chaud (55°C).

L'image ci-dessus montre le conduit qui est branché au plafond. A cet endroit nous sommes dans les placards des chambres. Une gaine isolée traverse les deux placards et débouche 5 m plus loin dans le couloir de l'étage. Le circuit est très simple puisque depuis le trou dans le plafond jusqu'à la sortie dans le couloir, c'est tout droit. Il a suffit de percer la cloison qui sépare les deux placards, puis celle du couloir.  
C'est dans un placard qu'est positionné un ventilateur qui aspire l'air depuis le récupérateur.

Ce ventilateur est alimenté sur le circuit électrique des radiants de l'étage qui passe aussi par les placards. Le ventilateur est de marque UNELVENT modèle TD 350, de 350m3 de débit, trouvé chez Leroy Merlin. Il a 2 vitesses (350/125), mais nous l'utilisons seulement sur la grande vitesse. Le seul petit souci : il est prévu pour fonctionner avec de l'air à 40°C maximum. Ici, l'air qui passe peut monter à 60°: mais pour l'instant, ça tient...

Le récupérateur est tout en cuivre - surtout pour une question d'esthétique - fabriqué à partir de 5 tuyaux de 20mm de diam. et de 50cm de long, une grande plaque de cuivre plus deux petites (achetées au récupérateur de ferraille 8€ le kilo), une naissance de gouttière et un coude de gouttière en 100 (pour une idée du prix : chaque coude coute 24,44 TTC). il fait 160 de large, comme le tuyau du poêle. Les tuyaux de cuivre sont rivetés ou vissés à la grande plaque et au deux petites - c'était beaucoup plus simple que de les souder. 

On voit qu'il est soutenue par un fil de cuivre attaché au plafond, et qu'il est maintenu contre le tuyau de poêle par un autre fil de cuivre qui fait le tour du tuyau. Ceci dit il ne doit pas dépasser les 2kg. Le conduit qui le relie à la gaine isolée n'est pas encore terminé. Trouver ou fabriquer un tube de cuivre de cette taille et de cette forme n'est pas chose facile.

Quand le poêle chauffe bien, le conduit sur lequel repose le récupérateur est à 160° dans sa partir haute (il est à 300° à la base prés du poêle). A la sortie de la gaine dans le couloir de l'étage, nous avons eu jusqu'à 55°.  
L'aérateur fonctionne pendant 3 heures environ à chaque allumage du poêle. Un bruit de vent se fait entendre, tout à fait discret - il est par contre plus important dans le placard où tourne l'extracteur d'air.

Alors qu'elle est la puissance de l'engin ?
Pour le savoir, l'excellent site suivant est très aidant... : http://gilbert.cabasse.free.fr/bricolage/3frame.htm (aller à la page calculs thermiques)

Le calcul donne dont : 

• Capacité calorique de l'air sec : 1004 J/m3.K
• Nombre de degrés obtenu : 25 (le récupérateur permet d'augmenter de 25° l'air qui passe à travers. Finalement l'air de la pièce dans laquelle est le poêle est à 20° et on le retrouve au bout de la gaine à 25° de plus soit : 45°. C'est une moyenne puisque parfois on a 55°. 
• Débit de la ventilation : 300m3 (on enleve 50 pour tenir compte des pertes). 

Donc : 1004 x 25 x 300 = 7 530 000 joules
Pour faire la conversion en kwh il faut diviser ce nombre par 3600 puis par 1000.
Résultat : 2,09 KWH (sauf erreur...)

Confort, chaleur... et calculs (2)

En matière de chauffage, il semble que les choses soient difficiles à présenter de manière un peu précise en tenant compte uniquement des chiffres de consommation. Dans une même maison, telle famille aura une consommation deux fois plus importante d'énergie qu'une autre, tout en ayant l'impression d'avoir tout juste chaud.

Les habitudes de vie, les sensations de chacun sur le confort et la chaleur ressentis, tout ceci doit aussi être pris en compte. Et puis certains préfèreront avoir la même température de 19° dans toute la maison. D'autres voudront avoir 30° ou 40° prés du poêle ou de la cheminée, quitte à avoir 17° dans  la pièce du fond de la maison.

Ceci dit, pour nous, le confort ressenti du fait des murs de bois est évident : aucune sensation de paroi froide ; une chaleur qui s'installe rapidement dans la maison... Et ce constat ne prend pas au pied de la lettre les si nombreux commentaires qu'on peut nous faire, du style : "Le bois, c'est chaleureux...", "Le bois c'est chaud...", "On se sent bien, mais il y a le chauffage ? (alors que non...)", etc. En fait, ce qui peut apparaitre comme des lieux communs ou des idées reçues n'en est pas,  même si au delà des qualités thermiques du bois, bien réelles, d'autres facteurs très subjectifs rentrent en jeu pour décider du confort thermique. Sur cette complexité on peut lire des choses intéressantes à bien des endroits sur internet, comme à cette adresse : maison des bioenergies.com

Passons aux chiffres qui permettent (par rapport aussi à l'article précédent) de se faire une idée de la question d'un autre point de vue.

Il n'est pas si simple quand on n'est pas pro. de proposer des calculs qui soient exacts pour faire des comparaisons précises avec des normes type Réglementation Thermique 2005 et autres. N'est présentée ici forcément qu'une approche d'amateur... (appuyée sur les bons conseils de certains qu'on trouve notamment au  forum maisons-et-bois.com )

Première étape : calcul de la globalité de la consommation d'énergie pour la maison (chauffage, eau chaude, lumière, appareil électrique, cuisson, etc. Nota : nous n'utilisons pas la clim réversible en refroidissement.) Les données sont celles calculées sur une consommation d'électricité de gaz et de bois mesurée pendant 2 ans.

• Électricité = 4120 kWh/an
• Gaz = 4291 kWh/an
• Bois : 3.5 stères/an (oui, pas plus ! Et encore c'est en comptant large...) Il faut multiplier ce chiffre par 2000kWh qui représente l'énergie moyenne qui est donnée pour une stère de bois, puis  tenir compte du rendement (rendement du poêle et qualité du séchage du bois) - il faut multiplier par 0.6 = 7000  x 0.6 = 4200 kWh/an

Total d'énergie consommée : 4120 + 4291 + 4200 = 12611 kWh/an. Ce chiffre est donc celui de l'énergie dite "finale"

On peut faire le calcul de ce que cela représente par m2 et par an. La maison fait 163m2 de SHON.

• Énergie finale ramenée au m2 : 12611/163=  77.36kWh/m2/an 

Financièrement, cela représente les sommes suivantes (abonnements compris à la date du 1er nov. 2009) :

• Électricité : 570 €
• Gaz : 400 € 
• Bois : 3.5 x 60 € la stère = 210 € 
• Total = 1180 €, pour un an de consommation.

• Rien que pour le chauffage cela donne donc 60% de 570€ (pour la part de l'électricité consommée pour le chauffage), ce qui fait 342€, auxquels il faut rajouter les dépenses de bois : 210€. 

         Total 552€ dépensés pour se chauffer toute l'année. .  

Cela donne une première petite idée, même si on sait que ce total peut varier suivant les années.

Pour rentrer dans un autre détail, plus technique, il est possible de faire le calcul qui permet de connaitre la position de la maison par rapport à la  réglementation thermique en vigueur.
C'est notamment intéressant à savoir en tenant compte du fait que cette maison n'a qu'une VMC simple flux, pas de panneau solaire, pas de puits canadien non plus. Bref, elle est quand même plutôt basique dans sa conception et son équipement.

Selon cette réglementation thermique de 2005 (RT2005) une maison réglementaire ne doit pas consommer en moyenne, suivant sa région, plus de 120 à 220kWh/m2/an (chauffage, ECS (eau chaude sanitaire), ventilation, refroidissement). N'est donc pas pris en compte dans ce calcul l'énergie utilisée pour l'éclairage, les appareils ménagers, TV, ordinateur, etc. Voir le lien suivant : forum construire.com

Mais ces kWh/m2/an doivent être exprimés en énergie dite "primaire". Cela permet de prendre en compte toute l'énergie que consomme la maison, directement et indirectement, et donc y compris, celle qu'il a fallu consommer pour produire l'énergie qui arrive aux compteurs.

Pour l'électricité le facteur est de 2.58 ( vive les voitures électriques écologiques !) ;

Pour le gaz le facteur est de 1 (comme pour le fioul) ;

Pour le bois le facteur est de 1 ;

Voir ici sur le site Effinergie. org

• Électricité = 4120 kWh/an x 2.58 = 10629 kWh/an On ne garde que la partie qui concerne le chauffage (radiateur et clim réversible), soit 60% = 6377 kWh/an
  
• Gaz = 4291 kWh/an x 1 = ça bouge pas.On ne garde pour le calcul que la partie concernée par l'ECS, soit 80% = 3432 kWh/an
  
• Bois : 4200 kWh/an
• Total : 14002 kWh/an
  

Ce qui donne : 14002/163m2 =  86 kWhep/m2/an en énergie primaire.
En terme de diagnostique de performance énergétique (DPE), la maison se classerait en "B".

Pour plus d'informations aller voir ce document de Cardonnel ingénierie très détaillé

La RT 2005 exige que cette maison située à Toulouse (Zone H2c) ne consomme pas plus de 110 kWhep/m2/an.
Notre maison consommerait en fait 20% de moins que la norme en vigueur. Il semble donc qu'elle puisse recevoir (mais personne ne le demande...) le label THPE (Très Haute Performance Energétique).
Plus intéressant, la maison a un peu d'avance sur la RT2010, puisque si nos informations sont justes, la référence pour cette règlementation sera de 90 kWhep/m2/an.
Aux environs de 2012/2015, il faudra passer à 50kwhep/m2/an pour une maison neuve. Probable que les mêmes murs avec une isolation renforcée, plus de soin à l'étanchéité à l'air au moment de la construction, ou même un chauffe-eau solaire, ça passe.

Alors sans, VMC double flux, sans solaire, sans puits canadien, sans géothermie..., le résultat est plutôt satisfaisant. Il permet de s'interroger différemment sur l'intérêt de tels investissements (notamment pour le solaire, ou pour la géothermie) sous nos latitudes plutôt favorables d'un point de vue du climat.

Quel chauffage choisir pour une maison en bois massif ? (1)

Après plus de 2 années à vivre dans cette maison, nous disposons d'un peu de recul et de quelques relevés de consommation EDF et bois, pour pouvoir faire un 1er bilan sur le confort de chauffage et la consommation d'énergie.
La maison est donc chauffée au bois et à l'électricité. (L'eau chaude est produite par un Styx - cumulus au gaz.)


Commençons par le chauffage. 
Nos projets de géothermie et de chauffage par le sol ont été laissés de côté, au vu notamment de l'importance des investissements à faire. Fin 2006, le devis pour 100m² de chauffage par géothermie pour le rez-de-chaussée se montait à 15 000 euros. 
Comme nous ne voulions pas renoncer pour autant au plaisir que procure la chaleur d'un bon poêle à bois, et que de toute façon, il fallait équiper les pièces de l'étage avec des radiateurs électriques, le budget "chauffage" finissait par avoisiner les 22 000 euros d'investissement.


Par ailleurs, nous avions de plus en plus d'informations concernant la facilité à chauffer une maison bien isolée et dont l'ensemble des murs extérieurs et les plafonds sont en bois - les cloisons intérieures, elles, étant en placo. La décision de ne pas investir dans la géothermie a donc été prise. 
Aujourd'hui, on s'en félicite... Cela aurait été une grosse erreur de le faire. Par exemple, quand on sait que l'argent non-investi dans la géothermie - 15000€ donc - représente notre consommation de bois pendant plus de 50 ans ! ça peut donner à réfléchir. Et ce petit calcul ne tient compte ni de l'entretien, ni de la consommation électrique de l'appareil, ni du renouvellement du matériel qui n'aurait jamais tenu plus de 20 ans. Un choix écologique n'est pas forcément toujours là où on croit...


Ainsi, nous nous sommes rabattus vers des choix plutôt basiques. A savoir : des rayonnants électriques dans les chambres et le bureau ; une climatisation réversible dans le grand salon/cuisine. Au centre de ce même espace, un poêle à bois de 9kw.


Le poêle est un Turbo Passion de chez France Turbo. Ce n'est donc pas un poêle de masse. Il chauffe rapidement les 50m2 du salon/cuisine. Nous n'avons pas fait de relevé très méthodique de son efficacité, mais il lui faut 1h de chauffe pour augmenter la température de la pièce de 3 à 4°. Par convection il chauffe aussi tout l'étage (3 chambres et 1 SDB)  ; les portes des pièces devant rester ouvertes pour profiter au maximum de la chaleur. (Voir ici l'article sur le récupérateur de chaleur) Bref... c'est le moyen de chauffage principal de la maison. Il est pour nous idéal.

Dans les chambres et le bureau nous avons placé des appareils électriques rayonnants (dits à "chaleur douce") avec corps de chauffe monobloc en aluminium, plutôt de qualité.
Et dans la salle de bain, ayant pris du retard pour l'équiper d'un système de chauffage, nous nous sommes rendus compte que c'était... inutile. La SDB est chauffée par convection par le poêle ; quand il n'est pas allumé, l'eau chaude d'une douche ou d'un bain suffit à la réchauffer. Bref, même sans appareil de chauffage, il n'y fait jamais bien froid.

Froid, chaud... c'est à dire ?
Quelque soit le temps dehors, et quand nous sommes dans la maison, nous maintenons une température qui oscille entre 18° et 23°. Quand on est devant le poêle, c'est plutôt 30°,  mais c'est bien comme ça ... Les hivers ne sont pas d'une rigueur extrême dans notre région toulousaine. Disons que quand il fait bien froid, on aura alors 4° à 6° en milieu de journée dehors.


Pour donner une idée de ce qui se passe pour le chauffage ce jour là, voici comment les choses s'organisent.
Retour à la maison vers 17h00. Il fait 17°/18°, parfois 16°, mais c'est rare. Allumage du poêle : une demi-heure après, il fait 20° dans le salon/cuisine (45m2). Deux heures plus tard, il y fait 23° et on a 20° dans tout l'étage (56m2) Cette température s'installe toute la soirée. Le poêle s'éteint lentement. Il n'est pas rechargé. Vers 23H, on peut poser la main dessus (pas avant...) Il ne fait plus que (!) 22 ou 21° en bas.


Dehors, au petit matin, le thermomètre indique quelques degrés ; parfois c'est négatif. Il fait 17° dans le salon-cuisine. Allumage de la climatisation réversible pour 3/4 d'heure environ. Souvent bien moins. Ça souffle chaud et la sensation de chaleur est là en 10 min. On s'active, il fait 18/19°. Cette clim réversible n'a jamais été allumée en même temps que le poêle. 
C'est l'heure de partir travailler. Tout est éteint. Souvent, les rayons du soleil prennent le relais par les deux baies vitrées (une au sud, une à l'ouest). La maison n'est pas chauffée dans la journée quand nous n'y sommes pas ; enfin pour l'instant il n'est jamais arrivé que ce soit nécessaire. Les hivers 2008 et 2009 n'ont pas été extrêmes. 


Une journée de vacances ou de week-end ne s'organise pas tout à fait de la même manière. La seule différence tient au fait que nous allumons le poêle dans la matinée et qu'il est alimenté une fois à la fin de la journée. Quand il fait bien froid dehors, qu'il gèle, (ne parlons pas de neige, ça fait au moins trois, voire quatre ans que nous n'en avons pas vu... mais elle est revenue un peu en 2010), il le sera aussi dans l'après midi.


Et les radiateurs ? En journée, sauf dans le bureau qui un peu excentré par rapport au poêle, ils restent éteint. Parfois - au grand maximum 10 fois dans l'année -, on les allume dans les chambres, en fin de journée, notamment quand il y a beaucoup de vent qui souffle par les aérations des fenêtres.


Quand on part 5/6 jours, le chauffage reste éteint. On ne vit pas en haute montagne, et il y a peu de risques de voir descendre la température de la maison en dessous de 13 ou 14°. Pour tenir les meubles au chaud, c'est largement suffisant...
La clim réversible est programmée pour s'allumer 5 heures avant notre retour. Et à notre arrivée, le poêle prend le relais.