Pourquoi Brûler un Bois de Chauffage Humide n’est pas Efficace?

Le bois, c’est une ressource de chauffage locale, renouvelable et économique — à condition qu’il soit sec. Ici je montre pourquoi l’humidité « vole » la chaleur du bois, comment mesurer et quantifier la perte. Cet article répond à la problématique de Pourquoi Brûler un Bois de Chauffage Humide n’est pas efficace.

Le bois est mon unique source de chauffage hormis le solaire direct. Avoir un bois sec disponible est donc indispensable au confort de ma Maison Bioclimatique.
👉 Les lecteurs ont aussi lu : Retour d’Expérience de Ma Maison Bioclimatique

Sommaire

Qu’est ce qu’un bois sec?

Le bois est hygroscopique c’est-à dire qu’il gagne ou perd de l’humidité en fonction des conditions du milieu environnant. Un bois vert a donc la capacité de sécher dans un environnement sec et un bois sec se réhumidifie dans un environnement humide.

Bois de Chauffage de Chataignier — Bois de Chauffage de Châtaignier, sur pied et coupé, fendu et empilé

L’échange d’humidité entre le bois et l’air dépend de l’humidité relative et de la température de l’air et de la quantité d’eau dans le bois.

Le taux d’humidité (MC, pour Moisture Content) exprime la quantité d’eau contenue dans un matériau par rapport à sa masse.
Cette grandeur, essentielle pour comprendre le comportement thermique et mécanique du bois, du béton ou de la terre, se mesure facilement sur le terrain à l’aide d’un humidimètre à broche.

Suivant son taux d’humidité, un bois est dit :

imbibé : bois immergé pendant une certaine période, humidité à 200 % ;
vert : sur pied ou récemment abattu, 35 à 120 % grosse variabilité en fonction de l’essence et de la saisonnalité;
saturé : au point de saturation des fibres ; environ 30 % ;
sec à l’air : de 12 à 18 % selon la saison et le lieu de séchage ;
desséché : obtenu par un séchage artificiel, inférieur à 12 % ;

Humidité du bois, source https://fr.wikipedia.org/wiki/Humidité_du_bois

Comment mesurer le Taux d’Humidité de son bois de chauffage?

J’utilise un outil qui s’appelle un Humidimètre, c’est un outil très simple, portatif à piles et facile à utiliser.

Il suffit de bien enfoncer les 2 aiguilles dans le bois désiré et on peut lire directement le Taux d’Humidité (TH) en %, sur les version anglophone, nous aurons MC% (pour Moisture Content).

En version à broches, deux électrodes pénètrent dans le bois, mesurent la conductivité liée à l’humidité.

👉 Pour comprendre et exploiter les résultat d’un Humidimètre, les lecteurs ont aussi lu : Comment fonctionne un humidimètre à broche ?

Quelles sont les valeurs d’humidité remarquables?

Un bois étuvé dans un four peut atteindre 0% d’Humidité. Ce serait l’idéal pour avoir une chauffe parfaite. Le charbon de bois s’approche de cette valeur.

Ci dessous un tableau des valeurs que j’ai prises avec mon humidimètre sur le châtaignier qui pousse sur le terrain accueillant ma maison bioclimatique, et que je coupe régulièrement pour en faire mon bois de chauffage.

2. Châtaignier coupé fendu depuis 1 an TH37%

3. Châtaignier coupé depuis 2 ans TH19%

4. Châtaignier coupé depuis 3 ans TH18%

5. Châtaignier coupé depuis 3 ans sous la pluie TH50%

6. Châtaignier coupé depuis 3ans sous bûcher TH18%

Châtaignier prêt à être brule TH12% — Châtaignier prêt à être brulé TH12%

Chataignier	Taux d’Humidité en %
Vert sur Pied	80
Coupé il y a 1 an stocké en extérieur ouvert et ventilé	37
Coupé il y a 2 ans stocké en extérieur ouvert et ventilé	19
Coupé il y a 3 ans stocké en extérieur ouvert et ventilé	18
Coupé il y a 3 ans stocké en extérieur ouvert et ventilé mais soumis à la pluie	57
Coupé il y a 3 ans stocké en Bucher couvert et ventilé	18
Coupé il y a 3 ans stocké en intérieur prêt à être brûlé dans mon poêle de masse	12
Bois brûlé dans le poêle, proche d’un charbon de bois	0

Attention à ne pas confondre le Taux d’Humidité du bois (TH%) avec l’Hygrométrie ou Humidité Relative de l’Air (RH%). Bien que ces taux varient en parallèle, leurs ordre de grandeur peuvent être très différents.

Les limites de cet Humidimètre

L’humidimètre mesure l’humidité à profondeur d’enfoncement des broches, c’est à dire à 1cm dans un bois tendre. A coeur de buche, l’humidité peut être différente. Idéalement, il faudrait refendre la bûche juste avant de mesurer son humidité à coeur.

Par le type de mesure de cet humidimètre, voir l’article sur son fonctionnement, il ne peut pas mesurer des taux d’humidité très élevé. Le mien est limité à une fouchette de 4% à 80%. Il ne peut pas mesurer des bois très vert, riche en sève (comme le peuplier, le bouleau ou le saule) ou imbibé lors d’un séjour prolongé dans de l’eau (mare, étang, rivière, …)

Mon retour d’expérience

Comme le montre les valeurs du tableau en 2 ans de séchage en extérieur ventilé, la surface du bois de chauffage atteint les 18% de TH, il est considéré comme sec. Cependant en fonction de la grosseur de la bûche, il peut être plus humide à coeur, c’est pour cela que je le laisse sécher 1 année de plus, soit 3 ans de séchage.

Calculer la Perte de Chaleur dûe à l’Humidité, pas à pas.

Cas pratiques de combustion de bois plus ou moins sec

Le bois de chauffage contient toujours de l’eau, même après plusieurs années de séchage.
Or, une partie de l’énergie libérée lors de la combustion sert à vaporiser cette eau, avant même de chauffer la maison, cela répond à Pourquoi Brûler un Bois de Chauffage Humide n’est pas efficace.

Plus le bois est humide, plus la part d’énergie « perdue » est importante.

Dans mon Jardin-Forêt, j’ai le choix de plusieurs tas de bois de châtaignier pour faire un Feu dans mon Poêle de masse. Quelle est la chaleur qui sera restituée par chaque type de bois?

Du bois vert d’un arbre fraîchement abattu, son taux d’humidité est de 80%
Du bois fendu et empilé depuis 1 an, son taux d’humidité est de 37%
Du bois fendu et empilé depuis 3 ans, protégé de la pluie par mon Bûcher, son taux d’humidité est de 18%
Du bois fendu et empilé depuis 3 ans, stocké sur la masse de poêle de masse, son taux d’humidité est de 12%

Formules (base sèche)

Je décide de brûler 1kg de chaque tas de bois.

$m_{b} = 1 , \text{kg}$ → masse totale du bois (eau + bois sec)
$m_{e}$ → masse d’eau contenue dans le bois
$m_{s}$ → masse de bois sec contenue dans 1 kg de bois humide

Voir Comment fonctionne un Humidimètre à Broche pour faire la différence entre un calcul en base sèche et un calcul en base humide

🪵 Masse de bois sec contenue dans 1 kg de bois humide

Taux d’Humidité en base sèche $H_s=\dfrac{m_e}{m_s}\times100$

À partir de $m_b= m_s + m_e =1$ on obtient :
$m_s=\dfrac{1}{1+\dfrac{H_s}{100}}$

🌳 Masse d’eau contenue dans 1 kg de bois humide

la masse d’eau dans le bois est donc de

$m_e=1-m_s$

⚡ Pouvoir calorifique du bois sec

Selon les études techniques, un bois bien sec (Taux d’Humidité à 0%) présente un pouvoir utile d’environ 5 kWh/kg. Attention : cette valeur varie légèrement selon l’essence de bois, sa densité, et la méthode de mesure.

Tout bois brûle, pourvu qu’il soit sec
Pouvoir calorifique du bois sec à 0% de TH: 5 kWh/kg

On considère bois de châtaignier sec à 0 % HR

$E_{sec} = 5 \text{kWh/kg}$

source https://fr.wikipedia.org/wiki/Bois_Energie#Pouvoir_calorifique

💧 Énergie perdue à évaporer l’eau

L’eau a la chaleur latente d’évaporation la plus élevée de tous les liquides (44,22 kJ/mol soit 2 454,3 kJ/kg ou 0,627 kWh/kg.

Le passage d’eau liquide à eau gazeuse demande une énergie de 627 Wh par kg d’eau. Cette énergie n’est pas restituée en chaleur.

Chaleur latente de vaporisation de l’eau (à 100 °C) :
$L_{v} = 0{,}628 , \text{kWh/kg}$
L’énergie nécessaire pour vaporiser toute l’eau contenue dans 1 kg de bois humide est : $E_{evap} = m_{e} \times L_{v}$

source https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

🔥 Énergie totale dégagée par 1 kg de bois humide

$E_{totale} = m_{s} \times E_{sec}$

♨️ Énergie utile réellement disponible

$E_{utile} = E_{totale} - E_{evap}$

📊 Tableau récapitulatif

Cas de châtaignier	Taux d’humidité H (%) en bas sèche Hs	Masse d’eau $m_e$ (kg eau)	Masse de bois sec $m_s$ (kg bois sec)	Energie Totale $E_{totale}=m_s E_{sec}$ (kWh)	Énergie perdue $E_{evap}=m_e L_v$ (kWh)	Énergie utile $E_{utile}$ (kWh)	Rendement relatif (% de 5 kWh)
Bois vert (abattu)	80	0,44	0,55	2,78	0,29	2,50	50 %
Bois fendu, empilé 1 an	37	0,27	0,73	3,65	0,17	3,48	70 %
Bois fendu, empilé 3 ans (bûcher)	18	0,15	0,85	4,24	0,09	4,14	83 %
Bois fendu, empilé 3 ans (sur masse)	12	0,11	0,89	4,46	0,07	4,40	88 %

Pourquoi Brûler un Bois de Chauffage Humide n’est pas efficace est donc très largement illustré par ces chiffres : un bois vert de châtaignier ne fournit que la moitié de sa capacité calorifique en chaleur exploitable!

👉 Les lecteurs ont aussi lu : Comment Stocker le Bois de Chauffage pour qu’il Chauffe Efficacement en Brûlant?

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Brûler un bois vert n’apporte pas beaucoup de chaleur, car 50% de l’énergie est utilisée pour sécher le bois.
Brûler un bois très sec permet d’apporter beaucoup de chaleur, car 90% de l’énergie est fournie sous forme de chaleur.

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Comment s’assurer d’un bois sec, donc efficace à la chauffe?

Il découle donc de nos calculs qu’il faille s’assurer d’utiliser un bois de chauffage bien sec.

Cet article a répondu à la problématique de Pourquoi Brûler un Bois de Chauffage Humide n’est pas efficace.

Dans l’article suivant, Comment stocker le bois de chauffage pour qu’il chauffe efficacement en brûlant?, je vous partage mon retour d’expérience dans ma maison bioclimatique pour avoir un poêle masse efficace.

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