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Ce réchaud à combustible amélioré , ou réchaud à fusée, est le projet final pour Engr305 à Cal Poly Humboldt . L'objectif du projet est de construire un poêle-fusée de démonstration pour le Campus Center for Appropriate Technology sur le campus de Cal Poly Humboldt. Le réchaud-fusée servira d'exemple de technologie et de développement de réchauds à combustible améliorés ; les étudiants et le public visitant le centre découvriront la conception, la fonction et le besoin de réchauds à combustible améliorés dans le monde entier.

Le poêle fusée permettra également aux résidents du centre de cuisiner avec de la biomasse traditionnelle , réduisant ainsi leur dépendance aux sources d'énergie à base de pétrole. Il est important de noter que les réchauds fusées sont conçus pour les populations du monde entier qui dépendent de la biomasse pour leur combustible de cuisson. L'utilisation de poêles à fusée dans les pays développés n'est pas nécessaire. Les pays développés utilisant des méthodes de cuisson modernes ne sont pas confrontés aux problèmes de santé et d'environnement liés aux méthodes de cuisson traditionnelles. Le réchaud à combustible amélioré a été conçu, construit et testé par Daniel Moyer et Tyler Jones.

Les populations dépendent de plus en plus de la biomasse comme combustible de cuisson, ce qui entrave la prochaine étape vers des méthodes de cuisson modernes. Les populations des pays en développement veulent le même poêle moderne, autonettoyant, à convection et à tirage descendant que l'on trouve dans les banlieues américaines. Beaucoup de gens soutiennent que les méthodes de cuisson modernes sont plus appropriées. Les méthodes de cuisson modernes sont efficaces pour la conversion du carburant et produisent moins de particules atmosphériques, mais la dépendance au pétrole entrave la pertinence des méthodes de cuisson modernes.

Les cuisinières améliorées sont une tentative de remédier aux effets environnementaux et sociaux négatifs des trois feux de roche. Les poêles améliorés augmentent l'efficacité de la consommation de carburant et réduisent la pollution rejetée dans les environnements de cuisson intérieurs. Les conceptions améliorées de poêles à combustible sont construites avec un boîtier métallique et des matériaux isolants entourant le feu. Les poêles à combustible améliorés améliorent le transfert de chaleur et la combustion du combustible, ce qui se traduit par un poêle à bois à combustion propre et efficace.

Conception

Principes de conception

1. Un poêle-fusée bien construit permettra à l'air de circuler. Dans cet esprit, il est important de fournir une voie uniforme pour l'air. La cheminée, la chambre de combustion et l'espace de la jupe doivent tous avoir la même section transversale.
2. À moins que l'oxygène ne circule, le feu s'étouffera. Lors de la construction de la chambre de combustion, il est nécessaire de prévoir une étagère pour le combustible. De cette façon, l'air frais sera aspiré sous le combustible en combustion.
3. La cheminée doit être courte et atteindre juste au-dessus de la marmite. Cela permet aux gaz chauds de circuler plus rapidement dans le système.
4. La chaleur rayonnera de la chambre de combustion. Pour une meilleure efficacité, isolez autour de la chambre.

Matériaux

Les matériaux utilisés dans la construction du corps principal d'un poêle à fusée sont fabriqués à partir de fûts métalliques recyclés. Un vieux bidon d'huile de citron a été coupé aux bonnes dimensions, devenant notre jupe de pot. La chambre de combustion isolée est composée de briques isolées en céramique achetées dans un magasin de fournitures de poterie local. La chambre est maintenue par un placage métallique en acier inoxydable de calibre 18 fixé avec du matériel de 3/8 de pouce. Le matériel utilisé pour construire le poêle fusée comprend des vis à métaux, des écrous, des rondelles et des vis à tôle; tout notre matériel utilisé a été acheté dans une quincaillerie locale.

Nomenclature

Étapes de construction

1

La chambre de combustion carrée a été construite en briques isolantes. Les briques ont été coupées et façonnées à l'aide d'une scie à métaux. Du mastic résistant à la chaleur a été utilisé comme scellant.

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Fig 2.1 : Support métallique

Un support métallique supporte un boîtier en tôle qui maintient la chambre de combustion en place. Le métal a été découpé avec des cisailles de ferblantier et fixé avec des vis sur les bords.

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Fig 1.2 : Chambre de combustion à l'intérieur du canon

Des perceuses et des cisailles à ferblantier sont utilisées pour découper un carré dans le fût correspondant aux dimensions de l'enveloppe métallique. Le boîtier de la chambre de combustion s'insère dans le trou, en saillie des deux côtés.

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Fig 1.1 : Boîtier métallique

Le boîtier est solidement fixé à une poutre métallique qui s'étend à travers le canon. Cette poutre est fixée des deux côtés avec des supports en L.

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Fig 2.2 : Baril rempli de vermiculite

De la vermiculite est coulée dans le canon afin d'isoler la chambre de combustion. Cette isolation remplit l'espace entre la chambre et le canon et est remplie jusqu'au sommet de la chambre.

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Fig 3 : Étagère en tôle

À l'ouverture supérieure de la chambre de combustion, nous avons construit une étagère en métal. Cette étagère est circulaire et s'intègre parfaitement à l'intérieur du tonneau. Il comporte une découpe carrée correspondant à l'ouverture supérieure de la chambre de combustion. Cela permet aux gaz de passer à travers, mais les isole de la moitié inférieure du canon. L'étagère est solidement fixée à l'extérieur du baril avec des supports en L et des vis.

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Fig 4.1 : Jupe

Dans la moitié supérieure du canon, nous avons construit une jupe. Cette jupe entoure la marmite en laissant un petit espace sur le fond et les côtés. La jupe a été construite à partir d'une boîte de conserve. Nous avons utilisé des cisailles de ferblantier pour couper une ouverture carrée dans le fond pour canaliser les gaz chauds. Le haut de la boîte a été complètement ouvert avec un Sawzall. La jupe est fixée à l'étagère avec des vis et des rondelles.

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Fig 4.2 : Jupe à l'intérieur du fût

Le pot est inséré dans une ouverture dans le haut du baril. Ici, nous avons découpé un cercle avec des cisailles de ferblantier, puis soigneusement plié le métal à angle droit à l'aide d'une pince carrée et d'un maillet. De cette façon, le pot est plus scellé et l'ouverture n'est pas déchiquetée ou pointue.

9

Fig 5.1 : Couvercle

Fig 5.2 : Réchaud Rocket complet

Nous avons découpé un trou dans la partie supérieure du canon et fixé une cheminée métallique circulaire sur le trou à l'aide de vis.

dix

Fig 6 : Casserole en acier inoxydable

Pour utiliser notre poêle à fusée, brûlez du carburant à l'intérieur de la chambre de combustion et placez le pot à l'intérieur de la jupe.

Essai

Les tests sont essentiels pour les projets de poêles-fusées. Les tests doivent avoir lieu tout au long de la vie d'un projet de poêle. L'évaluation des foyers améliorés aide à déterminer si le modèle est commercialisable, si les coûts de production sont aussi bas que possible et si des améliorations sont nécessaires. "Des tests minutieux des poêles ont permis de mieux comprendre comment fabriquer un meilleur poêle. Sans expérimentation ni test, le développement d'un poêle est basé sur des conjectures". Les avancées techniques en matière d'efficacité énergétique ne suffiront pas à elles seules à assurer le succès. Les programmes de réchauds doivent être complétés par une conception de projet appropriée, la mise en œuvre et un soutien institutionnel approprié. Sans tests appropriés, les programmes de foyers auront des attentes irréalistes quant à l'efficacité des foyers améliorés. Les programmes de réchauds peuvent surestimer l'efficacité des réchauds améliorés lorsqu'ils sont testés dans un environnement de laboratoire contrôlé. Les foyers améliorés ne fonctionnent jamais aussi bien dans les vrais ménages. "Les économies de carburant qui peuvent être réalisées dans un laboratoire ont souvent peu de rapport avec les économies possibles dans des conditions de terrain"^[1] . De nombreux programmes de réchauds dans des environnements de laboratoire contrôlés ont permis de réduire de 75 % la consommation de combustible. Après examen des premiers programmes de réchauds, les attentes en matière d'efficacité énergétique des réchauds améliorés ont été considérablement réduites. "La plupart des gens dans la communauté des réchauds conviennent maintenant qu'une diminution de 50 % de la consommation de combustible doit être considérée comme une réalisation majeure et qu'elle doit se contenter d'une économie de 25 % ou même moins". ^[1] Les paramètres de laboratoire peuvent être précieux pour la conception et les tests initiaux de foyers améliorés ; des tests dans des conditions de terrain peuvent garantir que le produit final est construit et conçu correctement. Produire une conception de poêle qui adhère et se conforme à la culture locale est essentielle pour assurer la réussite d'un programme de poêle.

Types de tests

En testant notre poêle, nous voulions savoir combien de temps il faudrait pour faire bouillir de l'eau et combien de bois était utilisé. Nous avons également inspecté les cendres pour déterminer si le bois était entièrement brûlé. Finalement, nous avons fait trois types de tests.

1. Nous avons fait bouillir de l'eau à partir d'un démarrage à froid et d'un démarrage à chaud. Le démarrage à chaud signifie que nous avons commencé le test alors qu'il y avait déjà une combustion du bois. La température de départ de l'eau était de soixante-trois degrés.
2. Nous avons maintenu une ébullition pendant 30 minutes. Nous n'avons pas démarré l'horloge tant que tout le bois qui avait initialement porté l'eau à ébullition n'avait pas brûlé. Cela nous a donné des résultats plus précis.

Résultats

1. Il a fallu 13 minutes et 0,36 livre de bois pour chauffer quatre litres d'eau à 108 ^o F. Cela a été fait à partir d'un démarrage à froid (rien ne brûlait initialement). La température de départ était de 62 ^o F et la température finale était de 170 ^o F.
2. À partir d'un démarrage à chaud, il a fallu 10 minutes et 0,56 livre de bois pour chauffer le même volume d'eau à 149 ^o F. La température de départ était de 63 ^o F et la température finale était de 212 ^o F.
3. À partir d'un démarrage à chaud, il a fallu 11 minutes et 0,72 livre de bois pour chauffer six litres d'eau à 146 ^o F. La température de départ était de 64 ^o F et la température finale était de 210 ^o F.
4. Pour faire bouillir six litres d'eau pendant une demi-heure, il a fallu 18 livres de bois. La température de départ était de 212 ^o F et la température finale était de 210 ^o F.

Conclusion

Les résultats de nos tests ont démontré que le projet était un succès. La première chose que nous avons remarquée, c'est que la circulation de l'air est excellente. Nous n'avons jamais eu de problème pour faire entrer suffisamment d'air dans le feu ou pour faire sortir la fumée de la chambre de combustion. Cela rend l'allumage d'un feu très facile. De plus, nous étions heureux de voir qu'il ne restait presque plus de cendres. Le bois brûlait et brûlait complètement. Bien que le dessus du poêle devienne chaud lorsque le feu brûle rapidement, la vermiculite isole très bien la partie inférieure. La moitié inférieure du poêle n'a jamais été trop chaude au toucher et la base même n'a jamais été chaude. Une fois qu'un feu est allumé, il faut l'entretenir régulièrement. En plus d'ajouter du nouveau bois au fur et à mesure que le feu brûle, il est important de pousser constamment les pièces en feu jusqu'au fond de la chambre. Notre poêle est très efficace. Faire cuire des spaghettis dans notre poêle nécessiterait environ une livre de bois et ne prendrait que quelques minutes de plus qu'un poêle ordinaire. En utilisant beaucoup de bois et en créant une grande flamme, il est possible de faire bouillir l'eau rapidement. Avec moins de bois, la même quantité d'eau peut être bouillie mais cela prend plus de temps. Au départ, il faut beaucoup de bois pour chauffer l'eau, mais pour la maintenir en ébullition, il faut très peu de bois. Une livre de bois permet de faire bouillir six litres d'eau pendant environ deux heures et demie. Lorsque notre poêle brûle, la marmite et la jupe reçoivent beaucoup de suie. Périodiquement, il sera nécessaire de nettoyer cette suie. la même quantité d'eau peut être bouillie mais cela prend plus de temps. Au départ, il faut beaucoup de bois pour chauffer l'eau, mais pour la maintenir en ébullition, il faut très peu de bois. Une livre de bois permet de faire bouillir six litres d'eau pendant environ deux heures et demie. Lorsque notre poêle brûle, la marmite et la jupe reçoivent beaucoup de suie. Périodiquement, il sera nécessaire de nettoyer cette suie. la même quantité d'eau peut être bouillie mais cela prend plus de temps. Au départ, il faut beaucoup de bois pour chauffer l'eau, mais pour la maintenir en ébullition, il faut très peu de bois. Une livre de bois permet de faire bouillir six litres d'eau pendant environ deux heures et demie. Lorsque notre poêle brûle, la marmite et la jupe reçoivent beaucoup de suie. Périodiquement, il sera nécessaire de nettoyer cette suie.

En construisant un poêle-fusée, nous avons appris des choses importantes. Premièrement, il serait possible de construire ce type de poêle en utilisant uniquement des matériaux recyclés. Le matériel serait le plus difficile à trouver. Il serait également possible de construire notre poêle fusée sans l'utilisation d'outils électriques. Nous aurions pu utiliser un marteau et une pointe au lieu d'une perceuse. Nous aurions également pu utiliser une scie à métaux au lieu d'un Sawzall. Nous n'avons utilisé cet outil qu'une seule fois, pour découper la jupe. Comme nous l'avions prévu, le dessus du poêle est devenu chaud. Si notre poêle était placé à l'intérieur d'un autre baril et isolé, il serait plus convivial. Personnellement, je préfère m'occuper de la surface chaude que de mettre plus de travail dans le poêle. Dans une situation où des enfants utilisent le poêle, le métal chaud peut être dangereux.

Les populations du monde entier vont continuer à utiliser la biomasse dans un avenir indéfini. L'utilisation de foyers améliorés peut aider à contrôler les coûts externes à la fois pour l'environnement et pour la société humaine. "Il semble inévitable qu'une quantité croissante de biocombustible soit achetée et brûlée dans des poêles achetés". ^[1] Les économies de combustible peuvent ne pas être le facteur déterminant dans l'adaptation des foyers améliorés. Les cuisinières améliorées fonctionnent parce qu'elles rendent la cuisson plus rapide, plus sûre et plus propre. Les réchauds améliorés protègent les enfants des dangers des brûlures causées par le feu ouvert, réduisent les maladies respiratoires et brûlent proprement et sans suie.

Mise à jour de septembre 2011

Logan Ward et Erik Rasmussen

Le 11 septembre, nous avons visité le poêle à fusée au CCAT pour vérifier comment ça marche et mettre à jour un peu la page. Le poêle est en bon état mais il y a quelques endroits où le poêle pourrait être amélioré. Le poêle-fusée a subi quelques modifications très mineures depuis sa création. Récemment, il a reçu un nouveau travail de peinture. De plus, la cheminée a été considérablement allongée. Comme vous pouvez le voir sur les photos précédentes, la cheminée d'origine était plutôt courte. La nouvelle cheminée est beaucoup plus haute et a un chapeau sur le dessus. Nous avons également laissé une pièce d'information plastifiée à accrocher autour de la cheminée et faire savoir aux gens ce qu'est le poêle-fusée et des informations sur les poêles-fusées en général.

Mise à jour des tests

Nous avons rencontré Dan et testé le poêle. Il semblait que le poêle n'avait pas été utilisé depuis plusieurs années.

• La première étape consistait à laver la marmite
• Ensuite, nous avons ramassé des morceaux de petit bois de 1' à 1,5' de long. Le bois d'allumage pesait un total de 0,44 lb
• Après cela, nous avons rempli le pot d'eau et l'avons placé dans la jupe
• Ensuite, nous avons commencé à brûler les morceaux de bois dans la chambre de combustion. Nous avons également ajouté de l'herbe morte au petit bois.
• L'eau est arrivée à ébullition rapide en 7 minutes et 25 secondes.
• La température de l'eau a été mesurée à 150 degrés Fahrenheit.

We observed a few problem areas. The vermiculite used to insulate the combustion chamber is old and could be replaced. Also, there are small gaps between the combustion chamber and the metal case of the barrel, which may have decreased the concentration of the heat around the pot and the low temperature of the boiling water. These gaps could easily be filled in by some kind of heat resistant sealant. Also, it was unclear if the addition of the longer chimney improved the flow of gasses or not. As noted earlier the chimney should be short, reaching just above the cookpot so the lengthened chimney might have actually hindered the flow of gases. Also, the bricks in the combustion chamber may need some replacing as well. If this stove was being consistently used, it would probably be a good idea to address these concerns as you would want your stove in prime running condition.

October 2014 update

Updated by Jacob Carroll-Johnson and Carlos A. Sanchez

It looked like the rocket stove has not been used in quite some time. Reasons for not using the rocket stove is easy of use. Its difficult to light and once it is lit it's hard to stay lit. The bottoms of pots get scorched. It also becomes very smokey when using. The weather has taken its toll on it. I was bummed out that we couldn't test it out and see actual results. We are planning on going back to do some testing and see how it compares with when it was first built.We will post results once we run some tests.

We proceed with the analytical analysis. The first thing that we noticed was the smoke flute and the laminated information were gone. Rust has taken its toll on the stove.The top and bottom have taken the most hit from it. There are some holes from the rust going all the way through the top. So the top will soon need to be replaced. The bottom also has been affected. It appears that the rust has eaten the metal, and is now really thin at the bottom. No holes yet but maybe in the near future. There doesn't seem to be much continuity of the rocket.Moving on to the combustion chamber. The heat resistant sealant that was used to seal the ceramic bricks is almost completely gone. The bottom brick is also in bad shape. When we wiggled the bottom brick we saw that only one big chunk moved. We also noticed that the back part of the combustion chamber had cracks.

See also

• Aprovecho Research Center
• Larry Winiarski's Rocket Stove
• WaterPod Rocket Stove

References