Filtration des fumées de bois

[TheCommando]

Bonjour, je me nomme Alexandre et je suis étudiant en génie thermique et énergie.

Je m'interrogeais sur la possibilité de filtrer les fumées issus de la combustion du bois (granulé ou buche) afin de rejeter des vapeurs saines pour la santé directement dans un logement afin de maximiser le rendement d'un poêle à bois ou bien même d'une cheminée.
Je serais ravis de discuter des idées de chacun à propos de ce sujet pour essayer de trouver des solutions. À ma connaissance les fumées de bois dégagent principalement du gaz carbonique et du monoxyde de carbone mais aussi des composées organiques volatile dangereux pour la santé qui exposés à la chaleur se mélangent à la fumée sans brûler.
Pour résoudre mon problème je m'orientais vers des filtres spécialement conçu pour filtrer le gaz carbonique ainsi que le monoxyde de carbone. Pour les particules volatile je me demandais si faire passer les fumées dans de l'eau après la filtration précédente ou dans autre liquide pouvait justement les capturer ou les contenir.
Si une solution était amené à arriver il faudrait bien-sûr passer par quelques expériences avec le matériel de sécurité adapté mais je m'avance peut être trop pour le moment !

Je m'excuse d'avance si je n'ai pas posté dans la bonne rubrique mais le choix était compliqué entre la rubrique chauffage et celle de chimie...

Bien à vous, Alexandre
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[SK69202]

Je n'ai pas les liens, mais il y a plusieurs thèses accessibles en ligne sur le sujet.

J'ai gardé celui là, mais je n'ai que survolé. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01765854/document

[Gwinver]

Bonsoir.

En supposant que la dépollution soit faite, je me demande si le jeu en vaut la chandelle car, comme il y a combustion, le gaz rejeté dans l'appartement ne contient pas d'oxygène. Par ailleurs, la suppression d'une certaine quantité des gaz rejetés diminue le volume et risque de créer une dépression dans le logement, ce qui va aider l'air froid extérieur à entrer. Certes, cela apportera aussi de l'oxygène, mais améliorer le rendement pour au final avoir plus besoin de chauffer n'est peut-être pas gagnant.

[TheCommando]

J'ai peut être pas donné assez d'informations sur le système que j'imagine mais vous avez raison. Le but étant de transformer le poêle ou la cheminée comme une chaudière à fioul, on injecte la quantité d'air nécessaire pour avoir une combustion parfaite directement dans le foyer et on ajoute un peu plus haut une autre alimentation en air dans le conduit qui sera très chaud et non consommés par la combustion. Ce qui m'intéresse c'est de récupérer cet air chaud en éliminant les polluants dû à la combustion. Pour éviter une surpression il fait évidement pauser une extraction d'air dans le logement avec le même débit que l'air soufflé à l'intérieur.
Mais débattre de l'utilité n'est pas le sujet, ici seul la filtration des fumées m'intéresse

[A voir en vidéo sur Futura]

[TheCommando]

C'est très gentil, mes recherches sur internet n'ont personnellement rien donnaient de mon côté alors je vais jeter un coup d'œil à votre trouvaille !

[fonfred]

Avec un bon échangeur thermique tu vas pouvoir récupérer toute les calories des fumées sans avoir à gérer la dépollution. Ceci dit il peut être intéressant de filtrer les fumées qui sortent de la maison, mais de manière moins drastique que si elles reste à l'intérieur.

[TheCommando]

Effectivement ça serait une bonne idée qui pourrait aider l'environnement mais avec l'échangeur thermique tu parles de faire un système de chauffage à eau classique ?

[Fumeko]

Le pot catalytique est l'ancêtre de la "filtration". Si on étudie son fonctionnement, on se rend compte que nous avons un obstacle de taille : la suie de bois.

Il existe des thèses sur la formation de la suie sur internet. On comprend vite, pour en revenir à la filtration, que le problème du bois, c'est qu'il n'est pas raffiné. Les suies pourraient colmater ou saturer un filtre en quelques secondes, surtout au démarrage.

Le filtre à charbon, utilisé par exemple en restauration pour l'évaluation de l'air vicié et buées grasses de cuisine, est suffisamment efficace pour une évacuation en extérieur, mais clairement pas en intérieur. En outre, ces filtres doivent être remplacés régulièrement. Si ils fonctionnent, c'est grâce à un extracteur mécanique puissant et permanent. Ces extracteurs, gourmands en énergie, ne sont pas adaptés à la combustion du bois (syndrome du chauffage des oiseaux).

Conclusion : avant même de penser à un filtrage des résidus de combustion du bois non raffiné, il faut comprendre cette combustion et ses limites. Actuellement, le meilleur allié pour avancer est de contacter un fabricant de poêles à granulés, de présenter le projet, tout en ayant fait un stage avec un ramoneur, afin de comprendre l'étendue des obstacles.

[jiherve]

bonjour
on peut faire des échangeurs air air (tout le secret des VMC double flux).
JR

[feumar]

Le pot catalytique est l'ancêtre de la "filtration". Si on étudie son fonctionnement, on se rend compte que nous avons un obstacle de taille : la suie de bois.

Il n'existe pas de poêle catalyseur ? Il m'avait semblé que ça existait aux USA (enfin, c'est que j'ai compris quand j'habitais là-bas, mais ne m'intéressant alors pas aux économies d'énergie, j'ai peut-être mal compris). On m'avait présenté un poêle nouvellement installé et répondant alors aux dernières réglementation en vigueur. La maison concernée n'est chauffée qu'au bois. Le poêle en question était l'unique moyen de chauffage. Le réduit de nuit était activement pratiqué.

[Gwinver]

Bonjour.

Il existe des filtre à particules et catalyseur pour poêles à bois.

https://www.poelesabois.com/dossiers...atalytique.php.

[fonfred]

Oui pour rejeter l'air à l’extérieur mais pour l'injecter dans la maison ça ne sera pas suffisant.

[Gwinver]

Bonjour.

Quel niveau d'élimination serait requis?
Ces filtres annoncent 80%, les filtres des voitures 99% (de mémoire venant d'un rapport de l'ADEME).

[TheCommando]

Je pense qu'il faudrait des filtres capable de filtrer la totalité des gaz, pour les particules fines je pense qu'elles peuvent être capturé au moyen d'un solvant

[benlamb2]

Bonjour,

Si tu filtres la totalité des gaz, plus un solvant pour capturer les particules fines, ça commence à ressembler drôlement à une usine à gaz. Et tu ne peux plus récupérer la chaleur. Et que fais tu de ton "solvant", quel qu'il soit, une fois qu'il est plein de particules ?
Dans un souci de récupération d’énergie, le mieux est d'installé un échangeur...

[TheCommando]

Je parlais des polluants nocifs pour la santé

[TheCommando]

On pourrait aussi effectivement enrouler l'échappement des fumées autour d'une gaine d'extraction ou d'intraction d'air comme la représentation visuelle de de l'ADN.
Ça sera ma solution si filtrer les polluants d'un poêle n'est pas viable mais je suis persuadé que c'est possible de filtrer les mauvaises choses afin de tirer un maximum de chaleur comme j'ai pu l'expliquer plus haut !

[TheCommando]

Je ne vais pas le rapport avec une une usine à gaz même si le but est de tirer avantage de la chaleur produite par la combustion, les flammes atteignes facilement les 900°C donc après filtration et passage dans un solvant on peut espérer un soufflage à environ 50/60°C.

[Gwinver]

Il faut plutôt raisonner en rendement.

Les inserts sont donnés pour 75%.
La question est: à combien serait-il possible d'arriver, et avec quel investissement énergétique?
Par exemple, un insert délivrant 4 kW diffuse 3 kW. Si on arrive à extraire encore 500 W, quel sera la puissance à consacrer pour obtenir ces 500 W.

[TheCommando]

C'est pour ça que le sujet de ce topic n'est pas de discuter de l'utilité de ma question mais simplement de trouver une solution pour la filtration. Une fois fait je pourrais me lancer dans les calculs.

[SK69202]

Epuration centrifuge !
Rejeter l'eau crée par la combustion dans les logements devrait aussi avoir un effet intéressant sur les parois.
La démarche optimum de mon point de vue serait de réduire les "poussières" en amont, c'est à dire faire que tout cela ait brûlé avant de sortir.

[Bounoume]

tu veux filtrer des fumées chargées en goudrons.....
un posteur a comparé ton projet avec une usine à gaz.... et ça a dû te faire rigoler.....
Hélas, la comparaison est justifiée: dans les anciennes usines à gaz (distillant la houille) le gaz sortant des fours (des 'cornues') était chargé de goudrons, comme les fumées de combustion du bois.... et alors la filtration directe est impossible. Les goudrons vont se condenser dans les mailles du filtre et très rapidement le boucher complètement.....

Il faut d' abord condenser ces goudrons.... (dans le barillet de l' usine à gaz )... et alors nettoyer souvent le dit condenseur, mais c' est moins pire que remplacer très très souvent les filtres.....

Un échangeur thermique air-air peut être conçu de manière à comporter en tête une partie nettoyable facilement, et apte à condenser les goudrons, et laisser écouler vers un exutoire la partie du goudron qui veut bien rester liquide....
SI cet échangeur (système classique à contre-courant) est bien dimensionner, le rendement final sera excellent...
Si un thermicien passe par là, il te fera les calculs de la surface d' échange nécessaire en fnction des débits et de la quantité de chaleur à transférer.....
Sans avoir besoin de filtres....

nb. l' idée de feumar:
diminuer la quantité de goudrons de combustion, .... c' est même facile lorsqu' on ne cherche pas la perfection:
j' ai 1 poêle Jotul, acheté il y a 20 ans.... qui a un gadget très simple: une plaque réfractaire en fond de foyer, disposée de telle façon que:
1) elle est exposée à la chaleur du foyer sans pertes par conduction vers l' habillement en fonte (qui a pour rôle de récupérer la chaleur interne et de la rayonner dans la pièce)
2) les fumées issues de la combustion lèchent la surface du réfractaire..... et il y a probablement apport d' un peu d' air extérieur - réchauffé au contact du dit réfractaire.....

Ainsi avec chaleur supplémentaire et oxygène supplémentaires, les composés carbonés (goudrons...) encore imbrûlés vont être oxydés et détruits....
La post-combustion.... qui débarrasse entre autres des goudrons....


pour la suite, question essentielle:
TheCommando, ton problème: c' est pour une installation industrielle? Chaufferie d' immeubles? Grosses centrales de chaleur?
Ou bien pour des poêles à bois classiques, et des petites chaudières à granulés?

Selon ta réponse, les modalités pratiques seront TRES différentes......
Un système complexe ou/et nécessitant un entretien spécifique répété est inenvisageable chez un particulier.....
En outre, une installation industrielle devrait être pilotée de manière à obtenir toujours une combustion complète... donc sans élimination de composés carbonés toxiques
(à part si le bois est dégeulasse, mélangé à des composés chlorés, ou fluorés entre autres....)

[TheCommando]

Ton commentaire m'est déjà plus utile que ceux de certains et bien plus complet et je te remercie pour ton temps. Ce serait appliqué sur un poêle à bois comme dit au début de cette conversation avec une combustion complète comme le fait les chaudières à fioul (récente) aussi dit dans le même commentaire que le poêle... Mais encore une fois vous ne répondez pas vraiment à la question du sujet.
Je suis actuellement des études en génie thermique et énergie donc je suis bien conscient de l'existence des échangeurs thermiques et des calculs associés à faire.

[Pateykrout]

Juste une question : pourquoi vouloir absolument "épurer" les fumées ?

Curiosité scientifique ?
Projet d'étude ?
Inventeur en quête d'une solution miracle ?

Sans animosité de ma part : tu sembles certain de ton "principe", mais en même temps tu cherches des réponses, tout en prenant un peu de haut les intervenants qui ne vont pas dans ton sens...

Peut etre qu'en nous disant ce qui te pousses a investiguer cette solution, celle-ci nous paraîtra moins "farfelue"

[Bounoume]

l' idée d' 'épurer' les gaz de combustion pour les ré-injecter dans la maison présente un grave défaut autre que ceux déjà évoqués: la sécurité......
Dans l' univers juridique actuel, personne n' admettrait que la ré-injection des gaz de combustion présente un risque supérieur à l' état 'sans' recyclage.
Or, dans certaines conditions de combustion, impossibles à éviter totalement sur un simple poële chez un particulier, la combustion peut dégager du CO, monoxyde de carbone, inodore, et mortel dès concentrations basses (voir wikipedia ou autre source du net).
Le gadget détecteur, même couplé avec une vanne automatique anti-recyclage, ne me semble pas une sécurité absolue.....

ce vice me paraît rédhibitoire..... et t' éviterait de te lancer dans une usine à gaz impossible à mettre en oeuvre en pratique....


ps pour l' échangeur .... ce n' est pas gagné non plus..... à cause des poussières de combustion, inévitables, et ... des dépôts de goudrons..... impossible à éviter totalement, parce que, dans ton poêle à bois domestique, tu ne peux pas contrôler parfaitement la combustion: il y aura forcément des moments où la température de combustion, les apports d' air, la qualité du bois..... seront tels que ça va donner des condensats....
Alors, à toi de concevoir l' échangeur qui tolère (et si possible élimine) une quantité raisonnable de dépôts......

[Fumeko]

Reprenons. Notre problème N°1, c'est d'avoir une combustion à au moins 1300 degrés constante dans le corps de chauffe, afin de limiter les particules de suie qui satureront n'importe quel filtre. 1300 degrés dans un poêle à granulés, c'est bon à 90% du temps, mais pas dans un poêle à bois. Et on en est très loin.
On ne cherche pas à fabriquer une solution avant de comprendre comment contourner les problèmes de base.
Le problème N°2, c'est d'assurer un tirage thermique pour permettre à l'air de rentrer dans le poêle. Il faudra bien se poser la question du problème de rejeter de l'air à 200 degrés dans une pièce.
Le problème N°3, c'est que la problématique du point de rosée sur du bois n'a pour le moment aucune solution pour de faibles puissances. Ça va bistrer à mort si on tente un système de refroidissement des fumées pour récupérer l'eau (20% du bois brûlé en moyenne). Car oui, balancer des litres d'humidité dans une pièce, ça va poser un sérieux problème.
Bref. Avant de concevoir un système de filtration, il faut d'abord réinventer le poêle à bois et raffiner les bûches, ou tout simplement se pencher exclusivement sur le poêle à granulés.

[NiggaPhil]

Je suis complètement inculte dans le domaine, mais je me demandais si utiliser un ioniseur ou un champ magnétique ne pourrait pas forcer les particules de fumée à être plaquées sur la paroi du dit filtre-ioniseur ?

Et pour ce qui est de récupérer la chaleur du conduit afin de maximiser le rendement, est-ce que faire un conduit d'air pulsé "autour" du conduit d'évacuation des fumées, donc avec un air sain, avec une entrée basse et une sortie haute pourrait être intéressant ?

[SK69202]

Et pour ce qui est de récupérer la chaleur du conduit afin de maximiser le rendement, est-ce que faire un conduit d'air pulsé "autour" du conduit d'évacuation des fumées, donc avec un air sain, avec une entrée basse et une sortie haute pourrait être intéressant ?

En partie oui, le conduit nu rayonne déjà fortement et la convection y est présente. Un système à flux forcé complique sérieusement l'affaire pour un gain qu'il faudrait voir dans chaque cas. Ces solutions sont /étaient valable sur les poêles à faible rendement où les fumées sont très chaudes. On trouve des solutions sur le WEB, mais pas leur performances prouvées.
Maintenant ça marche, j'en ai la preuve à chaque flambée.

[Fumeko]

pour ce qui est de récupérer la chaleur du conduit afin de maximiser le rendement, est-ce que faire un conduit d'air pulsé "autour" du conduit d'évacuation des fumées, donc avec un air sain, avec une entrée basse et une sortie haute pourrait être intéressant ?

C'est une fausse bonne idée dans la grande majorité des cas. Le refroidissement des fumées est, de base, une mauvaise chose. Le calcul de dimensionnement d'un conduit cherche à éviter le phénomène de condensation, qui est l'ennemi juré de la sécurité (bistre : risque d'incendie).
Tout le problème de récupérer la chaleur est donc d'avoir une température des fumées trop froide. Au passage, l'installation de ces bidules fait perdre le bénéfice de la décennale de l'installateur, car cela invalidera son calcul de dimensionnement.
Autre problème : baisser la température des fumées, c'est baisser le tirage thermique et donc potentiellement, c'est baisser le rendement de l'appareil. En récupérant la chaleur du conduit, on en produit moins dans l'appareil. Fâcheux...

[Bounoume]

oui... et NON......
Quand la température d' fumées contenant des vapeurs de goudrons condensables baisse, elles se condensent.... c' est évident.......
Mais....
si la température est déjà très abaissée à la sortie du dispositif, (par exemple vers 100 °C !) il en reste très peu à condenser quand la 'fumée' va encore se refroidir avant de sortir en haut du conduit.....
par contre, il faut savoir se débarrasser des condensats dans l' échangeur!

et, remarque perso: je suis chauffé par une chaudière à granulés Hargassner: RAS..... sur la chaudière.....
Ce qui est intéressant, c'est le conduit de fumée: je n' ai pas mesuré la température de sortie de la chaudière.... (je vais le faire demain si je retrouve mon capteur de T°) mais,ce qui est tout à fait correct, le conduit est à double paroi, donc bien calorifugé... et court (4 m en vertical...) . La température de sortie est nécessairement TRES BASSE, puisque il y a condensation d' eau dans le tube, eau qui goutte en permanence en dessous du Té de connexion..... Même si cette eau est chargée en bistre, suis pas sûr du tout que ce soit dangereux..... Qui pourra me faire croire que les fumées sortantes sont très au-dessus de 100 ° C?

ps2 pour le tirage thermique..... c' est effectivement 1 problème si le conduit est mal foutu, tordu avec trop de parties pas verticales, pas calorifugé.... mais les tirages forcés par ventilo, ça existe dans ce cas.... (et systématiquement pour les chaudières à granulés )