Recherche et innovation

Interview - « Mieux explorer les conditions réelles d’utilisation des appareils de chauffage »

Mis à jour le 21/09/2018

Les constructeurs développent des appareils de chauffage au bois pour réduire les polluants. Des pistes de recherche demeurent pour faire des utilisateurs des acteurs à part entière de la qualité de l’air.

Rencontre avec…

Florence Proharam, ingénieur Biomasse énergie - Qualité de l’air à l’ADEME
 
Serge Collet, ingénieur étude et recherche à Institut national de l’environnement industriel et des risques (INERIS)


Comment les appareils de chauffage au bois ont-ils évolué ces dernières années ?

Serge Collet : Depuis les années 2000, les constructeurs développent des appareils capables de répondre aux exigences du label Flamme Verte. Entre autres innovations, l’introduction d’air secondaire me parait la plus importante : lors de la dégradation des bûches, du gaz combustible se forme ; l’injection d’un air dit « secondaire » permet de brûler ce gaz, et de réduire drastiquement les émissions polluantes. Principal écueil : l’effet de cet air secondaire est surtout visible à allure nominale (utilisée lors des tests normatifs). À l’allure la plus utilisée, à savoir l’allure réduite, son effet reste encore modeste. Enfin, les constructeurs ont rendu les chambres de combustion étanches et ont optimisé les entrées d’air et le préchauffage de l’air (ce qui améliore la qualité de la combustion et diminue les émissions de polluants). Ils ont supprimé par ailleurs du marché les appareils à marche continue au profit d’appareils à marche intermittente nettement moins polluants.

Ces évolutions technologiques ont elles un impact sur les émissions polluantes ?

Florence Proharam : Tout à fait. Les critères de Flamme Verte sur les émissions de particules sont passés de 250 mg/m3 à 13 % d’O2 en 2008 à 50 mg/m3 en 2018. Ces données ne reflètent pas les émissions à usage réels des appareils. Des optimisations sont encore possibles sur des fonctionnements à allures réduites.

Comment les appareils de chauffage peuvent-ils aller encore plus loin ?

Serge Collet : Il reste à comprendre comment améliorer la combustion pour, in fine, limiter les émissions polluantes à de très faibles niveaux, difficiles à atteindre ; de nouveaux logiciels vont nous y aider. Déjà, nous savons que, dans la mesure où le pic de pollution se fait en début de combustion, il faut rendre la combustion plus progressive (nous commençons à peine à le faire) afin d’éviter un emballement de la combustion, que nous ne savons pas gérer.

De quelles options disposent les constructeurs pour améliorer la qualité de combustion ?

Serge Collet : Les essais que nous avons réalisés sur nos installations montrent qu’ils en ont deux : ils peuvent optimiser le mélange entre l’air comburant et les gaz combustibles grâce à l’apport d’un air secondaire qui favorise la turbulence dans la chambre ; ils peuvent également opter pour une combustion en deux étapes (dite « étagée »), avec une dégradation progressive des bûches au niveau de la sole puis la montée des gaz combustibles au niveau du déflecteur où ils rencontreront une zone riche en oxygène apportée par l’air secondaire, sans turbulence pour ne pas accélérer la dégradation des bûches.

Cette option doit encore être travaillée, de même que deux autres pistes prometteuses comme l’introduction d’une régulation d’air au niveau des bûches lors de l’allumage ou le design de la chambre afin de favoriser les écoulements et d’éviter les zones mortes. Mais les constructeurs sont confrontés à un problème de taille : leurs ventes ont beaucoup chuté ces dernières années et la R&D n’est donc plus leur priorité. Dans la mesure où la R&D d’aujourd’hui assure la qualité de l’air de demain, il me semble nécessaire que les pouvoirs publics accompagnent les constructeurs pour faire émerger de nouvelles solutions techniques ».

Les comportements des utilisateurs influencent-ils les émissions de polluants ?

Florence Proharam : Les utilisateurs participent de façon directe mais inconsciente à la qualité de l’air. Une étude montre qu’il existe une sorte de bois idéal : il s’agit d’un bois sec, fendu et écorcé ; qui limite les émissions. Une idée serait que de faciliter l’accès des utilisateurs à ce « bois prêt-à-emploi » grâce à des mises à disposition dans les communes. L’utilisateur peut également agir en jouant sur le couples allumage-tirage et aussi — j’insiste sur ce point — en utilisant du bois sec (l’humidité restant le facteur majeur d’émissions). Enfin, une étude de l’ADEME de juin 2018 montre que les utilisateurs allument leur foyer par le bas alors que, idéalement, il faudrait l’allumer par le haut. Nous avons donc un gros travail de pédagogie à mener sur ce sujet…

Outre l’humidité, quels facteurs influencent les émissions du chauffage au bois domestique ?

Serge Collet : L’influence des paramètres de fonctionnement sur les émissions polluantes des appareils a fait l’objet d’une étude bibliographique récente incluant une quinzaine de travaux dont ceux de l’INERIS.
En dehors de l’humidité et de l’essence de bois, les principaux facteurs sont l’allure réduite de combustion, la présence d’écorce ou encore l’utilisation d’appareils vieillissants qui majorent les émissions de particules. On sait également que cumuler deux de ces paramètres (faire brûler un bois humide avec écorce, par exemple) entraîne plus de pollution que chaque paramètre pris individuellement. L’utilisateur a donc un rôle important à jouer en évitant le cumul de paramètres problématiques.

« En dehors de l’humidité et de l’essence de bois, les principaux facteurs sont l’allure réduite de combustion, la présence d’écorce ou encore l’utilisation d’appareils vieillissants qui majorent les émissions de particules »


Quels sont les besoins de recherche identifiés ?

Florence Proharam : Nous avons besoin d’avoir plus de connaissances sur les conséquences du vieillissement des appareils (quelles sont leurs émissions en début d’utilisation ? Et après plusieurs années ?), mais aussi sur les émissions de combustibles autres que le bois (comme le granulé ou les briquettes reconstituées, ou encore celles des appareils qui utilisent du pétrole ou du gaz).
Les besoins de recherche portent également sur la métrologie : à ce jour, il n’existe aucun consensus européen sur la façon de mesurer les particules émises par le chauffage domestique et sur le paramètre à mesurer. Il faut travailler aussi sur une classe de polluants bien particuliers, les composés organiques volatils dont la mesure de manière fiable et répétable, dans les émissions des appareils à bûches notamment, est délicate. Or ce paramètre devra respecter un seuil assez ambitieux dans la directive écodesign applicable en 2022 ! Outre l’amélioration des connaissances, l’ADEME aide financièrement tous les projets qui contribuent à améliorer la qualité du combustible et les performances des appareils. Je rejoins donc Serge Collet : le champ d’exploration sur ce sujet est encore très large !