Un poêle à masse est un poêle extrêmement efficace et robuste qui irradie de la chaleur durant toute la journée. Aux USA, il a été introduit il y a seulement une vingtaine d’années, mais en Europe, la technologie date de presque un millénaire ; particulièrement en Russie, en Scandinavie et dans l’Europe Centrale, où il a une longue et riche histoire.
Au 18ème siècle, plusieurs gouvernement européens ont financé la recherche afin d’améliorer la technologie, cela dans le but de résoudre un problème de pénurie de bois. De l’écotechnologie avant l’heure en somme. Cependant, son développement ultérieur et sa production ont été contrariés par l’arrivée du charbon, du gaz et du pétrole. Les poêles à masse sont larges, lourds et lents, mais ils offrent tellement d’avantages qu’encore une fois, ils méritent d’être financés par le gouvernement.
La plupart des gens pensent que le poêle en métal était le successeur du feu de camp et de la cheminée, et si on regarde seulement les USA, c’est effectivement vrai. De l’autre côté de l’atlantique, le bois n’a jamais manqué et de fait, le besoin d’améliorer la cheminée peu efficace ne s’est jamais fait ressentir. Mais en Europe et dans le nord de l’Asie, il y a eu une relation importante entre la cheminée et le poêle en métal.
Il est connu comme le poêle russe, autrichien, finlandais, suédois ou allemand ; ou encore localement comme le « kakelugn » (suédois), « pechka » (russe), « kachelöfen » (allemand), « steinöfen » (autrichien) ou encore « tulikivi » (finlandais).
De façon plus générale, il est désigné comme poêle en faience, en brique, en céramique, ou encore comme radiateur en pierre à savon ou en maçonnerie. Cette technologie se rapproche plus d’un poêle traditionnel que d’un poêle en métal – ainsi, le terme allemand « kachelöfen » décrit le mieux ce dont il s’agit.
Les poêles à masse apparaissent sur les dessins et les peintures dès les années 1300 (voir les illustrations ci-dessus et ci-dessous). Ils sont en fait les premiers appareils de chauffage dans l’histoire. Auparavant, les romains avaient inventé l’hypocaust, un précurseur du chauffage central. Mais ce savoir a largement disparu suite à la chute de l’empire romain.
Les poêles à masse sont traditionnellement alimentés en bois, mais aujourd’hui, ils peuvent aussi être équipés pour fonctionner au gaz, ou alternativement sur les deux combustibles. Ils peuvent même être couplés avec un système de chauffage centralisé. Un poêle à mase peut prendre n’importe quelle forme et dimension: il peut être quasiment invisible, intégré dans un mur ou sous des escaliers, ou au contraire, être une véritable œuvre d’art qui trône au milieu du salon.
Pierre contre métal
La caractéristique la plus importante d’un poêle à masse est qu’il est fait à partir de pierre ou de brique, alors que tous nos appareils de chauffage modernes sont faits d’acier. Le métal chauffe rapidement, mais se refroidit tout aussi vite. De ce fait, un chauffage en métal doit être alimenté de manière continue.
La pierre demande plus de temps pour chauffer, mais une fois à température, elle retient la chaleur bien plus longtemps. Un poêle à masse est seulement alimenté pendant un court laps de temps, entre 15 minutes et deux heures, et cela seulement une à deux fois par jour. En moyenne, un poêle à masse irradie ainsi pour au moins 12 heures.
Canaux de fumée
La partie principale de ce système consiste en une succession de canaux et de chambres à fumée. Le but est de retenir les gaz chauds à l’intérieur du poêle le plus longtemps possible pour permettre à la pierre d’absorber la chaleur avant qu’elle ne s’échappe par la cheminée.
Le rendement énergétique d’un poêle à masse se situe entre 80 et 90%, tandis que celui des poêles en métal et des chauffages centraux tourne autour de 40-50%, et tombe à 10-15% pour les cheminées (où la plupart de la chaleur s’échappe par le conduit). Ce qui est le plus frappant dans un poêle à masse alimenté au bois, c’est la place dédiée à ce dernier, qui est ridiculement petite comparée au poêle lui-même.
Grâce à ce haut rendement, un poêle à masse de taille modeste (chauffant une pièce de 60 m²) nécessite seulement 6 mètres cubes de bois par an : soit l’équivalent d’un arbre. Si vous avez un petit jardin, vous pouvez facilement alimenter votre poêle avec votre propre bois – le bois fin est parfait cela, bien qu’il faille qu’il soit suffisamment sec.
Chaleur radiante
Tous nos appareils de chauffage modernes chauffent une maison ou une pièce par convection, c’est-à-dire en chauffant l’air. Un poêle à masse le fait en irradiant la chaleur, de façon comparable au soleil. Dans une pièce qui est chauffée par un poêle à masse, un thermomètre peu à peine mesurer une quelconque différence de température.
L’effet est comparable à celui d’un skieur qui siroterait un schnapps en prenant un bain de soleil à la montagne, et ce malgré les températures négatives. La chaleur radiante ne chauffe pas tant l’air mais surtout le corps du skieur directement.
Un poêle à masse agit de la même manière que le soleil: il ne chauffe pas seulement l’air, mais aussi le sol, les murs, les meubles et les personnes dans la pièce. Ces objets irradient à leur tour la chaleur qu’ils ont reçue pour chauffer leur environnement proche – comme pour une ville après un long jour d’été, où les murs et les trottoirs relâchent doucement la chaleur accumulée durant la journée.
Cela peut sembler bizarre pour les technophiles du 21ème siècle, mais jusqu’à il y a 150 ans, chauffer ne se faisait par définition que par irradiation. Chauffer par convection est une invention très récente, qui comporte plus d’inconvénients que d’avantages.
Ballon d’air chaud
La convection engendre un mouvement constant de l’air dans la maison, car l’air chaud est poussé vers le haut (le principe du ballon remplit d’air chaud) et l’air froid est aspiré (tous les convecteurs ont besoin d’un apport constant d’air). L’air chaud monte vers le plafond, tandis que les personnes sensées être chauffées se trouvent sur le sol, ce qui n’est pas très efficace. Par ailleurs, il fait toujours trop chaud près du radiateur ou du poêle and trop froid de l’autre côté de la pièce.
Deuxièmement, la convection n’est pas très saine. La poussière dans la maison se met à flotter dans l’air, ce qui irrite les voies respiratoires. Ajoutez à cela l’air qui devient sec en se réchauffant et les surfaces métalliques des radiateurs qui brûlent les poussières, et vous obtenez un air désagréable et alcalin qui peut causer des migraines.
Ces problèmes sont en grande partie résolus par les humidificateurs d’air ou les chauffages électriques à eau, qui rejettent un mélange de vapeur et d’air dans la pièce. Malheureusement, cela engendre aussi les conditions idéales pour le développement des mites et des champignons. Enfin, il n’est pas possible d’ouvrir la fenêtre pour ventiler car l’air chaud s’échapperait rapidement.
Dormir sur le poêle
Un poêle à masse n’a aucun de ces désavantages. Par le fait qu’il chauffe à peine l’air, il n’y a aucune circulation de la poussière. En outre, la surface du poêle n’étant pas aussi chaude qu’une surface en métal, la poussière n’est pas chauffée par cette surface.
Enfin, comme l’air ne monte pas, la chaleur est distribuée de façon homogène dans la pièce, au lieu de monter au plafond (ou aux étages supérieurs en cas d’escalier ouvert). Cela signifie qu’il est possible d’ouvrir la fenêtre pour ventiler la maison sans perdre d’énergie.
L’extérieur du poêle à masse n’étant pas aussi chaud que son homologue en métal, il n’y a pas de danger de se brûler. Cet avantage est parfois même utilisé pour intégrer un banc ou une banquette au poêle. Un luxe qu’aucun autre système de chauffage ne peut offrir. En Russie, c’était une habitude d’installer un lit sur le poêle à masse.
Grâce à leur extérieur chauffé à la bonne température, les poêles à masse offrent plus de possibilités. Ils sont parfaitement adaptés pour garder les casseroles et les poêles chaudes, ou pour sécher le linge – ceux en métal sont beaucoup trop chaud pour cela. Un poêle à masse peut ainsi être équipé avec des plaques chauffante et un four afin d’être utilisé comme appareil de cuisine.
Combustion complète
Les poêles à masse sont une alternative aux chauffages modernes, mais comparés aux poêles à bois, ils offrent également un autre avantage majeur. De plus en plus de gens choisissent le bois comme moyen pour se chauffer, ce qui leur permet ainsi de ne pas être dépendants de la fluctuation des prix du pétrole et du gaz.
Dans un sens, ce n’est pas une mauvaise chose car, contrairement à ces deux derniers, le bois est une énergie renouvelable et neutre en CO² (celui qui est émis par le bois brûlé a été auparavant absorbé par l’arbre). Le problème est que ces poêles à bois ne sont pas très efficaces et extrêmement polluants.
Le bois peut être brulé sans causer trop de pollution de l’air, mais la température doit alors être suffisamment élevée : entre 1100 et 1200 °C. Dans ce cas, 99% du bois est converti en CO² et vapeur d’eau, sans quasiment aucune fumée. Un poêle à bois en métal atteint à peine une température de 650-700 °C, avec donc une combustion du bois incomplète.
Le bois est constitué aux 2/3 de gaz combustibles pour 1/3 de matériaux combustible. Dans le cas d’une combustion incomplète, ces gaz s’échappent sous forme de fumée par la cheminée. Dans les régions où les gens se chauffent au bois, la qualité de l’air diminue drastiquement (une combustion incomplète de bois est plus polluante que du pétrole ou du gaz qui brûle).
Sur-chauffage
Dans un poêle conventionnel, le feu est contenu en réduisant l’apport en air, sans quoi la pièce surchaufferait à cause de la quantité de chaleur émise par la paroi en métal du poêle. En raison du fait que le poêle à masse ne relâche pas immédiatement la chaleur, mais la stocke temporairement dans la structure en maçonnerie, le bois peut être alors brûlé à une température très élevée sans pour autant surchauffer la pièce.
Un poêle à masse fonctionne toujours au maximum, même si on ne veut pas trop chauffer. Dans ce cas, il faut simplement l’alimenter avec une plus petite ration de bois, ou l’alimenter moins souvent.
Une combustion totale n’est pas seulement avantageuse pour la qualité de l’air et l’efficacité énergétique ; c’est aussi plus sûr. Dans le cas d’une combustion incomplète, la cheminée se tapisse de créosote, ce qui peut déclencher un feu dans la cheminée si le poêle fonctionne à pleine puissance (c’est la raison pour laquelle une cheminée doit être régulièrement nettoyée).
Chaleur instantanée
Cependant, les poêles à masse ont aussi des inconvénients, bien qu’aucun ne soit insurmontable. Le plus problématique est le fait qu’il ne délivre pas instantanément la chaleur, confort auquel nous nous sommes habitués avec les systèmes modernes.
En allumant un poêle à gaz, la chaleur est instantanée, tandis qu’un poêle à masse prend plusieurs heures avant d’irradier de la chaleur. Ce n’est pas forcément un problème durant les longues périodes froides, car une fois le cycle entamé, il suffit d’alimenter le poêle chaque matin pour garder la maison chauffée en permanence.
C’est toutefois moins évident pour les périodes avec des fluctuations de températures plus importantes, ou lorsqu’on voyage régulièrement. Cela se compense assez facilement, puisqu’il suffit de s’habiller plus chaudement par exemple. Ou alors, dans une optique moins low-tech, d’installer un chauffage supplémentaire (comme un poêle à gaz) dans la même pièce.
Ce second chauffage peut lui aussi être un poêle en faïence ou en céramique, mais de taille beaucoup plus réduite (dédié uniquement à la cuisine par exemple). Il peut alors être utilisé pour chauffer la pièce relativement rapidement pendant que le plus gros est en train de se réchauffer. Un poêle à masse avec deux chambres pour le bois, une grosse pour le chauffage et une petite pour la cuisine, offre les mêmes possibilités.
Sur-chauffage
Un autre inconvénient est qu’un poêle à masse ne permet pas un ajustement aussi fin que les autres systèmes. Si un poêle à bois ou gaz surchauffe la pièce, il suffit simplement de diminuer sa puissance et la température diminue rapidement. Avec un poêle à masse, c’est impossible à faire.
Si trop de bois est brûlé le matin, c’est irréversible et le poêle chauffera trop pendant la journée. Il n’y a ainsi pas d’autre option que de laisser les fenêtres ouvertes, ce qui impacte le rendement du poêle. Chauffer une pièce à la bonne température demande ainsi un peu de pratique, surtout dans un climat plus tempéré, pas comme en Russie ou en Finlande.
Un troisième problème est la conséquence directe de la chaleur radiante. Un poêle à masse ne chauffe la pièce qu’à l’endroit où il est positionné. Ouvrir la porte de la pièce d’à côté ne la chauffera pas, car elle sera en grande partie « cachée » des rayons émis par le poêle.
Encore une fois, cet effet est comparable à celui du soleil un jour d’hiver : si vous vous mettez à l’ombre, la chaleur disparaît et vous vous mettez à ressentir la température de l’air. Un poêle à bois ou à gaz ne sont pas forcément plus efficaces dans ce domaine, mais un système de chauffage centralisé est imbattable sur ce point. Cependant, il est possible d’intégrer un tel système avec un poêle à masse.
Murs chauffants
Les murs ou planchers chauffants sont une autre façon d’utiliser la chaleur radiante. Dans ces cas-là, l’eau chauffée ne circule pas dans des radiateurs classiques (comme dans un système de chauffage centralisé) mais dans des tuyaux en plastique qui sont intégrés aux murs (ou à de faux murs). En raison de sa surface poreuse, un mur en pierre ne peut pas chauffer l’air ; il irradie comme un poêle à masse.
Les murs chauffants peuvent être combinés avec ce dernier. Le poêle est connecté à un système de chauffage d’eau qui la distribue via des tuyaux dans les murs ou le plancher. De cette façon, un seul poêle (sous réserve qu’il soit suffisamment puissant) suffit à chauffer toutes les pièces de la maison, ce qui n’est pas envisageable autrement. Et de la même façon, un poêle à masse peut servir à chauffer de l’eau dans la maison.
Les murs chauffants peuvent aussi être combinés avec un système de chauffage centralisé existant. C’est déjà un pas dans la bonne direction car la consommation d’énergie diminue alors (l’eau n’a pas besoin d’être aussi chaude que dans le cas d’un système centralisé classique car la chaleur est irradiée sur une surface importante) et on obtient un air de meilleur qualité.
Comme troisième possibilité, le poêle à masse peut être connecté à une série de radiateurs en métal (comme dans cette église) mais dans ce cas, on perd l’avantage de la chaleur radiante puisque ces derniers chauffent l’air.
Lourd, large et cher
Un autre inconvénient, et pas des moindres, est celui du poids et de la taille d’un poêle à masse. Un de taille modeste pèse au moins 800 kilos et les plus gros (notamment aux USA et l’ex-URSS) peuvent aller jusqu’à 5 tonnes, voire plus. De modèles plus petits existent mais ils perdent quelques avantages par rapport aux gros (ils doivent être alimentés plus souvent et n’atteignent pas toujours une combustion totale du bois, ni le même rendement énergétique).
Un poêle à masse se doit d’être gros et lourd, c’est un critère non négociable. Les systèmes de chauffage en métal ont indéniablement l’avantage dans ce domaine-là.
En outre, un poêle à masse coût environ 2 à 3 fois plus cher qu’un autre système. Cependant, compte-tenu du fait que la consommation d’énergie est moindre et qu’un poêle à masse bien conçu dure toute une vie, l’investissement est rentabilisé à terme, même s’il faut avoir les moyens de réaliser l’achat dans un premier temps.
En Finlande, gros producteur de poêle en pierre à savon, l’achat d’un poêle à masse est subventionné par le gouvernement. De fait, 90% des nouvelles habitations en disposent.
Les poêles à masse sont chers car ils sont des produits issus de l’artisanat. Ils ne sont pas adaptés à la production de masse (bien que des efforts dans ce sens-là soient en train d’être faits) et n’intéressent ainsi pas l’industrie du chauffage, qui préfère ventre, entre autres, des poêles à granules.
Poêle à granules
Un poêle à granules est le seul poêle à bois qui atteint une combustion complète comme peut le faire un poêle à masse. Une technologie avancée est utilisée pour atteindre ces résultats – ce qui en fait aussi son point faible.
Un tel pôele nécessite de l’électricité pour alimenter la technologie dont il a besoin (la courroie de transmission, la ventilation, le régulateur de température etc.) ce qui signifie que cette électricité doit être prise en compte lors du calcul de l’impact environnemental. De plus, un poêle à granules ne délivre plus de chaleur en cas de coupure de courant.
Il ne peut être alimenté que par des granules, ces petites pastilles faites de bois fabriqués en usine. Du bois taillé ou scié n’est d’aucune utilité pour ce type de poêle, et produire ces pellets nécessite beaucoup d’énergie.
Une autre conséquence est qu’encore une fois, vous devenez dépendant de la fluctuation des prix du fournisseur. Enfin, un pellet stove chauffe principalement l’air et n’irradie quasiment aucune chaleur. Il n’y a donc aucun avantage pour la qualité de l’air par rapport aux poêles à bois, à gaz ou aux systèmes centralisés. Et cerise sur le gâteau, grâce à toute la technologie embarquée, un pellet stove coûte environ aussi cher qu’un poêle à masse.
Faux poêles à masse
Maintenant que les poêles à masse commencent à regagner en popularité, les fabricants de chauffages en métal veulent leur part du gâteau. Quelques-uns commencent à proposer aux particuliers les services de maçons qui peuvent façonner le poêle à masse de vos rêves.
Cependant, la plupart se servent de la chaleur radiante comme une stratégie de greenwashing. On peut maintenant trouver sur le marché des poêles qui ressemblent à des poêles à masse mais n’en sont pas. Ce ne sont que des poêles en métal classiques, enveloppés de faïence. Il est facile de les reconnaître car ils disposent de grilles qui laissent passer l’air froid, ce dont un véritable poêle à mase n’a pas besoin (voir l’image ci-dessous).
Bien évidemment, l’extérieur devient chaud quand il fonctionne, mais il refroidit aussi vite quand il est éteint. Ces systèmes sont vendus comme la combinaison parfaite des deux technologies, mais ce ne sont en réalité que des poêles à convection classique. Ils n’émettent que très peu de chaleur radiante, remuent la poussière dans l’air et n’ont pas un rendement très élevé. Et pourtant, ils se vendent.
Un autre exemple est ce poêle à bois allemand, illustré ci-dessous. Il est vendu comme une variante du poêle à masse, et attirera certainement les adeptes du steampunk et du survivalisme. Mais dans les faits, ce n’est qu’un simple poêle à bois, pas très efficaces et très polluant.
Le feu au lac
Le poêle à masse est l’unique technologie permettant une combustion du bois propre sans aucun intrant d’énergie autre que le bois lui-même et de fait, la seule technologie qui propose une véritable alternative écologique au pétrole et au gaz.
La question essentielle reste la suivante : la terre peut-elle produire suffisamment de bois pour chauffer un nombre de personnes en constante augmentation. La crise énergétique d’aujourd’hui n’est pas la première dans l’histoire de l’humanité. Au début du 15ème siècle, quelques pays en Europe faisaient déjà face à de sérieuses pénuries de bois et le problème devenait de plus en plus préoccupant aux 17ème et 18ème siècles. Problème qui n’a été « résolu » que par l’arrivée du charbon.
Il semble impossible que la population européenne actuelle puisse une nouvelle fois se chauffer uniquement au bois, car la population est bien plus importante qu’à l’époque. Mais il reste toujours l’espoir que le potentiel soit sous-estimé.
La déforestation massive qui a eu lieu au moyen-âge était la résultante des feux de cheminée, qui nécessitent 10 fois plus de bois qu’un poêle à masse (le bois étant à l’époque également le matériaux du poêle). Mais même si le poêle à masse a presque 10 siècles d’âge, il ne s’est développé à une large échelle qu’à partir du 19ème siècle, et seulement dans quelques pays européens.
Cette technologie n’a jamais était vraiment développée en raison de la révolution industrielle et de l’abondance du charbon. La recherche doit encore révéler tout le potentiel du bois s’il est utilisé dans un poêle à masse, mais il est certain c’est bien plus important qu’avec un poêle à bois classique.
Thanks to De Twaalf Ambachten
Images:
- Medieval oven stoves: Furnologia
- Russian oven stoves: Kuznetsov’s Stoves / Flickr: 1 & 2
- Swedish oven stoves: Stockholms Läns Museum
- Swiss oven stoves: Albert Iten
- Irish oven stoves: Biofire
- German & Austrian oven stoves: Bernthaner & Co / LEHMO / Peter Nikol / Flickr
- American oven stoves: The Masonry Heater Association of North America / Gimme Shelter Construction / Masonry Stove Builders
- Graphics: here and here.