Ce poêle à combustible amélioré , ou poêle-fusée, est le projet final de l'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 poêle-fusée servira d'exemple de technologie et de développement de poêles à combustible améliorés ; les étudiants et le public qui visiteront le centre en apprendront davantage sur la conception, la fonction et la nécessité de poêles à combustible améliorés dans le monde entier.
Le réchaud à combustible 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 à combustible sont conçus pour les populations du monde entier qui dépendent de la biomasse pour leur combustible de cuisson. L'utilisation de réchauds à combustible dans les pays développés n'est pas nécessaire. Les pays développés qui utilisent 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 freine l’adoption de méthodes de cuisson modernes. Les populations des pays en développement veulent les mêmes cuisinières modernes, autonettoyantes, à convection et à tirage descendant que celles que l’on trouve dans les banlieues américaines. De nombreuses personnes estiment que les méthodes de cuisson modernes sont plus appropriées. Ces méthodes sont efficaces en termes de conversion de combustible et produisent moins de particules atmosphériques, mais la dépendance au pétrole fait obstacle à la pertinence des méthodes de cuisson modernes.
Les poêles améliorés sont une tentative de remédier aux effets environnementaux et sociaux négatifs de l'incendie de Three Rock. Les poêles améliorés augmentent l'efficacité de la consommation de combustible et réduisent la pollution libérée dans les environnements de cuisson intérieurs. Les poêles à combustible améliorés sont construits avec un boîtier en métal et des matériaux isolants entourant le feu. Les poêles à combustible améliorés améliorent le transfert de chaleur et la combustion du combustible, ce qui donne un poêle à bois efficace et propre.
Contents
Conception
Principes de conception
- Un poêle-fusée bien construit permettra à l'air de circuler. Dans cette optique, il est important de prévoir un cheminement régulier pour l'air. La cheminée, la chambre de combustion et l'espace entre les jupes doivent tous avoir la même section transversale.
- Si l'oxygène ne circule pas, le feu s'étouffera. Lors de la construction de la chambre de combustion, il est nécessaire de prévoir un support pour le combustible. De cette façon, l'air frais sera aspiré sous le combustible en combustion.
- La cheminée doit être courte et arriver juste au-dessus de la marmite. Cela permet aux gaz chauds de circuler plus rapidement dans le système.
- La chaleur rayonnera depuis la chambre de combustion. Pour une meilleure efficacité, isolez la chambre.
Matériels
Les matériaux utilisés dans la construction du corps principal d'un poêle-fusée sont fabriqués à partir de barils métalliques recyclés. Un vieux bidon d'huile de citron a été coupé aux dimensions appropriées, devenant ainsi 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 le matériel utilisé a été acheté dans une quincaillerie locale.
Liste des matériaux
| Article | Coût |
|---|---|
| Briques céramiques isolées | 29,60 $ |
| Marmite de 8 litres | 19,99 $ |
| Ciment pour brique céramique | 3,95 $ |
| 2 pieds carrés de tôle | 19,99 $ |
| Divers écrous, boulons et fixations | 20,00 $ |
| Marmite de 8 litres | 8,49 $ |
| Fût de 16 gallons | Gratuit |
| Total | 84,02 $ |
Étapes de construction
La chambre de combustion carrée a été construite à partir de briques isolantes. Les briques ont été coupées et façonnées à l'aide d'une scie à métaux. Un mastic résistant à la chaleur a été utilisé comme matériau d'étanchéité.
Un support métallique supporte un boîtier en tôle qui maintient la chambre de combustion en place. Le métal a été découpé à l'aide de cisailles à tôle et fixé à l'aide de vis sur les bords.
À l'aide d'une perceuse et d'une cisaille à tôle, on découpe dans le canon un carré correspondant aux dimensions de la douille métallique. La douille de la chambre de combustion s'insère dans le trou et dépasse des deux côtés.
Le boîtier est solidement fixé à une poutre métallique qui traverse le canon. Cette poutre est fixée des deux côtés par des supports en L.
De la vermiculite est versée dans le tonneau afin d'isoler la chambre de combustion. Cette isolation remplit l'espace entre la chambre et le tonneau et est remplie jusqu'au sommet de la chambre.
Au niveau de l'ouverture supérieure de la chambre de combustion, nous avons construit une étagère métallique. Cette étagère est circulaire et s'adapte parfaitement à l'intérieur du canon. Elle présente une découpe carrée correspondant à l'ouverture supérieure de la chambre de combustion. Cela permet aux gaz de passer, mais les isole de la moitié inférieure du canon. L'étagère est solidement fixée à l'extérieur du canon à l'aide de supports en L et de vis.
Dans la moitié supérieure du tonneau, nous avons construit une jupe. Cette jupe entoure la marmite, 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 pour découper une ouverture carrée dans le fond afin de canaliser les gaz chauds. Le haut de la boîte a été complètement ouvert avec une scie sauteuse. La jupe est fixée à l'étagère avec des vis et des rondelles.
Le pot est inséré dans une ouverture au sommet du tonneau. Ici, nous avons découpé un cercle avec des cisailles à tôle, puis nous avons soigneusement plié le métal à angle droit à l'aide d'une pince carrée et d'un maillet. De cette façon, le pot est bien scellé et l'ouverture qui lui est destinée n'est ni irrégulière ni tranchante.
Nous avons découpé un trou dans la partie supérieure du canon et avons fixé une cheminée métallique circulaire sur le trou à l'aide de vis.
Pour utiliser notre poêle fusée, brûlez du carburant à l'intérieur de la chambre de combustion et placez le pot à l'intérieur de la jupe.
Essai
Les essais sont essentiels pour les projets de poêles-fusées. Ils doivent être effectués tout au long du cycle de vie d'un projet de poêle. L'évaluation des poêles améliorés permet de déterminer si le modèle est commercialisable, si les coûts de production sont aussi bas que possible et si des améliorations sont nécessaires. « Des essais minutieux des poêles ont permis de mieux comprendre comment fabriquer un meilleur poêle. Sans expérimentation et sans essais, le développement d'un poêle repose sur des conjectures ». Les progrès techniques en matière d'efficacité énergétique ne suffiront pas à garantir le succès. Les programmes de poêles doivent être complétés par une conception de projet appropriée, une mise en œuvre et un soutien institutionnel approprié. Sans essais appropriés, les programmes de poêles auront des attentes irréalistes quant à l'efficacité des poêles améliorés. Les programmes de poêles peuvent surestimer l'efficacité des poêles améliorés lorsqu'ils sont testés dans un laboratoire contrôlé. Les poêles améliorés ne fonctionnent jamais aussi bien dans les ménages réels. « Les économies de combustible qui peuvent être réalisées en laboratoire ont souvent peu de rapport avec les économies possibles dans des conditions de terrain » [1] . De nombreux programmes de poêles dans des laboratoires contrôlés ont permis d'obtenir une réduction de 75 % de la consommation de combustible. Après examen des premiers programmes de foyers, les attentes en matière d'efficacité énergétique des foyers améliorés ont été considérablement réduites. « La plupart des personnes dans la communauté des foyers conviennent désormais qu'une diminution de 50 % de la consommation de combustible devrait être considérée comme une réussite majeure et qu'il faudrait se contenter d'une économie de 25 % ou même moins ». [1] Les laboratoires peuvent être utiles pour la conception et les premiers tests de foyers améliorés ; les tests sur le terrain peuvent garantir que le produit final est construit et conçu correctement. Produire un modèle de foyer qui adhère et se conforme à la culture locale est essentiel pour assurer le succès d'un programme de foyers.
Types de tests
Lors des tests de notre poêle, nous avons voulu savoir combien de temps il fallait pour faire bouillir de l'eau et quelle quantité de bois était utilisée. Nous avons également inspecté les cendres pour déterminer si le bois était entièrement brûlé. Au final, nous avons effectué trois types de tests.
- 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 que le bois brûlait déjà. La température de départ de l'eau était de soixante-trois degrés.
- Nous avons maintenu l'ébullition pendant 30 minutes. Nous n'avons pas démarré le chronomètre avant que tout le bois qui avait initialement porté l'eau à ébullition ait été brûlé. Cela nous a donné des résultats plus précis.
Résultats
- Il a fallu 13 minutes et 0,36 livres de bois pour chauffer quatre litres d'eau à 108 ° F. Cela a été fait à partir d'un démarrage à froid (rien ne brûle au départ). La température de départ était de 62 ° F et la température finale était de 170 ° F.
- 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.
- À partir d'un démarrage à chaud, il a fallu 11 minutes et 72 livres 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.
- Pour maintenir six litres d'eau bouillante pendant une demi-heure, il fallait 18 livres de bois. La température de départ était de 212 ° F et la température finale était de 210 ° F.
Conclusion
Les résultats de nos tests ont démontré que le projet était un succès. La première chose que nous avons remarquée est que la circulation d’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 facilite grandement l’allumage du feu. Nous avons également été heureux de constater qu’il ne restait pratiquement pas de cendres. Le bois brûlait à chaud et se consumait complètement. Bien que le dessus du poêle devienne chaud lorsque le feu brûle rapidement, la vermiculite fait un très bon travail d’isolation de la partie inférieure. La moitié inférieure du poêle n’est jamais devenue trop chaude au toucher et la base même n’a même jamais été chaude. Une fois qu’un feu est allumé, il faut l’entretenir régulièrement. En plus d’ajouter du bois neuf au fur et à mesure que le feu brûle, il est important de pousser constamment les morceaux en feu jusqu’au fond de la chambre. Notre poêle est très efficace. Pour cuire des spaghettis dans notre poêle, il faudrait environ une livre de bois et cela 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 de l’eau rapidement. Avec moins de bois, on peut faire bouillir la même quantité d'eau, mais cela prend plus de temps. Il faut beaucoup de bois pour chauffer l'eau au début, mais pour la maintenir en ébullition, il faut très peu de bois. Une livre de bois permettrait de maintenir six litres d'eau en ébullition pendant environ deux heures et demie. Lorsque notre poêle brûle, la casserole et la jupe reçoivent beaucoup de suie. Il faudra périodiquement nettoyer cette suie.
En construisant un poêle-fusée, nous avons appris des choses importantes. Tout d’abord, 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 utiliser 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’une scie sauteuse. 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 facile à utiliser. Personnellement, je préfère m’occuper de la surface chaude plutôt que de travailler davantage sur le poêle. Dans une situation où des enfants utiliseraient le poêle, le métal chaud pourrait être dangereux. La seule chose qui manque à notre poêle est une étagère sur laquelle les morceaux de bois extra longs pourraient reposer pendant qu’ils brûlent.
Les populations du monde entier continueront à utiliser la biomasse comme combustible pendant une période indéterminée. L’utilisation de foyers améliorés peut aider à contrôler les coûts externes pour l’environnement et la société humaine. « Il semble inévitable qu’une quantité croissante de combustible de biomasse soit achetée et brûlée dans des foyers achetés ». [1] Les économies de combustible ne sont peut-être pas le facteur déterminant dans l’adoption de foyers améliorés. Les foyers améliorés fonctionnent parce qu’ils rendent la cuisson plus rapide, plus sûre et plus propre. Les foyers améliorés protègent les enfants des dangers de brûlures du feu ouvert, réduisent les maladies respiratoires et brûlent proprement et sans suie.
Mise à jour de septembre 2011
Le 11 septembre, nous avons visité le poêle-fusée au CCAT pour voir comment il se porte et mettre à jour un peu la page. Le poêle est en bon état mais il y a quelques points qui pourraient être améliorés. Le poêle-fusée a subi quelques changements très mineurs depuis sa création. Récemment, il a reçu une nouvelle couche 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 capuchon sur le dessus. Nous avons également laissé un morceau d'information plastifié à accrocher autour de la cheminée pour faire savoir aux gens ce qu'est le poêle-fusée et des informations sur les poêles-fusées en général.
Tests mis à jour
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 rassemblé des morceaux de petit bois de 1 à 1,5 pieds de long. Le petit bois pesait au total 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 a atteint une ébullition rapide en 7 minutes et 25 secondes.
- La température de l’eau a été mesurée à 150 degrés Fahrenheit.
Nous avons observé quelques zones problématiques. La vermiculite utilisée pour isoler la chambre de combustion est vieille et pourrait être remplacée. De plus, il y a de petits espaces entre la chambre de combustion et le boîtier métallique du baril, ce qui peut avoir diminué la concentration de chaleur autour de la marmite et la basse température de l'eau bouillante. Ces espaces pourraient facilement être comblés par une sorte de produit d'étanchéité résistant à la chaleur. De plus, il n'était pas clair si l'ajout d'une cheminée plus longue améliorait ou non le flux de gaz. Comme indiqué précédemment, la cheminée doit être courte, atteignant juste au-dessus de la marmite, de sorte que la cheminée allongée pourrait en fait avoir entravé le flux de gaz. De plus, les briques de la chambre de combustion peuvent également avoir besoin d'être remplacées. Si ce poêle était utilisé régulièrement, il serait probablement une bonne idée de répondre à ces préoccupations, car vous voudriez que votre poêle soit en parfait état de fonctionnement.
Fig 1 : Erik et Dan alimentent le poêle
Fig 1a : Vue à l'intérieur de la bête
Fig 1b : Relevé de température
Fig 1c : Vue de dessus sans la marmite
Fig 1d : Informations plastifiées accrochées au poêle
Mise à jour d'octobre 2014
Mis à jour par Jacob Carroll-Johnson et Carlos A. Sanchez
Il semble que le poêle-fusée n'ait pas été utilisé depuis un certain temps. Les raisons pour lesquelles le poêle-fusée n'est pas utilisé sont la facilité d'utilisation. Il est difficile à allumer et une fois allumé, il est difficile de rester allumé. Le fond des casseroles brûle. Il devient également très enfumé lors de l'utilisation. Le temps a fait des ravages. J'étais déçu que nous n'ayons pas pu le tester et voir les résultats réels. Nous prévoyons de revenir faire quelques tests et de voir comment il se compare à l'époque où il a été construit. Nous publierons les résultats une fois que nous aurons effectué quelques tests.
Nous procédons à l'analyse analytique. La première chose que nous avons remarquée est que la flûte à fumée et les informations plastifiées ont disparu. La rouille a fait des ravages sur le poêle. Le dessus et le dessous ont été les plus touchés. Il y a des trous de rouille qui traversent tout le dessus. Le dessus devra donc bientôt être remplacé. Le dessous a également été touché. Il semble que la rouille ait mangé le métal et qu'il soit maintenant très fin au fond. Pas encore de trous mais peut-être dans un avenir proche. Il ne semble pas y avoir beaucoup de continuité de la fusée. Passons à la chambre de combustion. Le mastic résistant à la chaleur qui a été utilisé pour sceller les briques en céramique a presque complètement disparu. La brique du dessous est également en mauvais état. Lorsque nous avons remué la brique du dessous, nous avons vu qu'un seul gros morceau avait bougé. Nous avons également remarqué que la partie arrière de la chambre de combustion avait des fissures.
Fig 1 : Vue générale
Fig 1d : Rouille
Fig 1a : Trous de rouille sur le dessus
Fig 1b : Chambre de combustion
Fig 1c : Fissures du mur arrière
Voir aussi
Références
- ↑Aller jusqu'à :1.0 1.1 1.2 Barnes, Douglas F. « Ce qui incite les gens à cuisiner avec des fourneaux à biomasse améliorés ». Worldbank.org. Banque mondiale. Web. 03 oct. 2011. < http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt >.