La combustion du bois

Tout le monde a déjà fait du feu, tout le monde se chauffe, ou connaît quelqu’un qui se chauffe au bois. C’est une habitude ancestrale que d’utiliser cette ressource locale et renouvelable qu’est le bois pour se chauffer.

 

Tout le monde sait qu’en se chauffant au bois, on respecte l’environnement mais que c’est beaucoup de travail. Mais tout le monde n’a pas conscience que le chauffage au bois peut être une source de pollution et que, vu son mode de développement diffus, l’ensemble des petites sources de pollution fini par ne plus être négligeable. 

La combustion du bois se déroule en trois phases :

  • une phase d’évaporation
  • une phase de décomposition
  • une phase de carbonisation

 

L’évaporation

Le bois contient de l’eau. Lors de cette première phase , l’énergie produite par la combustion va être utilisée non pas pour produire de la chaleur, ce qui est le but recherché, mais pour évaporer l’eau contenue dans le bois. Ainsi, plus un bois est humide, moins sa combustion apportera de chaleur, d’où l’intérêt de brûler du bois sec. Brûler du bois humide, c’est :

  • consommer l’énergie potentielle du bois pour le sécher,
  • avoir une température de combustion plus faible,
  • avoir plus de gaz imbrûlés qui partent dans la cheminée, donc encore une perte d’énergie,
  • avoir une production de suie et de bistre dans la cheminée, donc augmenter la fréquence de ramonage,
  • augmenter les risques de corrosion et de percement de la chaudière,
  • brûler plus de bois pour se chauffer, c’est-à-dire faire plus de manutention et avoir une facture plus importante. Ainsi, il convient de brûler du bois avec une humidité la plus faible possible pour avoir des performances optimales. On conseille usuellement un bois avec une humidité relative de l’ordre de 15 à 20%. Ce résultat est obtenu en laissant le bois sécher pendant 1 à 2 ans, l’idéal étant de l’empiler fendu dans un endroit sec, aéré et ensoleillé.

La phase d’évaporation se produit à partir d’une température de 100 °C. Cette phase de séchage doit durer le moins longtemps possible pour atteindre une température suffisante à la poursuite de la combustion du bois.

La décomposition

 

Si l’on chauffe du bois jusqu’à une température de 240 °C environ, ce dernier va s’enflammer. Il s’agit en fait de l’inflammation des gaz combustibles libérés par la décomposition du bois. Cette phase est aussi appelée gazéification du bois.

La décomposition du bois produit des gaz combustibles comme l’oxyde de carbone, l’hydrogène ou des hydrocarbures. En l'absence d’une quantité d’oxygène suffisante (apportée par l’air) et si la température est trop faible, la combustion de ces gaz est incomplète et ils partent dans la cheminée (fumée). Il est donc important d’avoir un apport d’air suffisant pour assurer une combustion complète des gaz issus de la décomposition du bois.

 

Une combustion incomplète se traduit par une perte d’énergie, une plus faible température de combustion et une pollution de l’atmosphère (par la production de composés comme l’acide acétique, de phénols ou de formaldéhydes) ou même de l’environnement proche (intoxication au monoxyde de carbone).

 

Au sujet de la pollution de l’air, il va sans dire qu’il ne faut brûler que du bois « propre » (sans peintures, colles ou produits fongicides) dans les équipements domestiques sans quoi les dégagements de fumée seront nocifs.

La carbonisation

La troisième étape de la combustion du bois est la carbonisation ou gazéification du carbone. A partir d’une certaine température (de l’ordre de 500 °C) il ne reste plus que du carbone incandescent (les braises). Il se produit alors une réaction d’oxydation du carbone qui libère de la chaleur. Cette réaction nécessite suffisamment d’oxygène et une température élevée pour être complète. Dans le cas contraire, on aura des gaz imbrûlés qui s’échapperont par la cheminée, d’où une perte d’énergie et le rejet de monoxyde de carbone.

 

Lorsque cette phase se déroule dans de bonnes conditions, la température générée peut atteindre les 1500 °C. La combustion ne génère alors que du CO² et de la vapeur d’eau.

 

Ainsi un appareil de chauffage au bois bien conçu devra permettre un apport d’air (primaire) suffisant pour la phase de décomposition du bois, mais aussi pour la phase de carbonisation (air secondaire) dans la chambre de combustion.

 

La combustion du bois met en jeu des phénomènes complexes. Les clés de la réussite passent tout d’abord par l’utilisation de bois sec. Il faut ensuite avoir un équipement de chauffage qui permette d’optimiser ces différentes phases de combustion, ainsi qu’un schéma hydraulique favorisant le fonctionnement à régime nominal.