Il s’agit souvent de maisons rurales que l’on désire rénover. Si l’on doit reprendre le conduit existant, les travaux seront importants, car il nécessite une reprise de la toiture. Si l’on garde le conduit existant, on vérifiera après un ramonage soigneusement exécuté si celui ci est en partait état.

Dans ce cas, il ne restera plus qu’à choisir le type de cheminée en fonction de la hauteur et de la section de ce conduit.

Maisons neuves

La cheminée a pour but de donner à une pièce une ambiance chaleureuse en regroupant autour d’elle les membres de la famille ainsi que les invités.

Il paraît donc important de lui choisir un emplacement en tenant compte de ces éléments. Le coin feu est en principe placé à l’intérieur même du séjour ou en relation étroite avec ce dernier, c’est à dire dans son prolongement ou dans un espace ouvert sur lui. Placer la cheminée au centre de la pièce est rarement justifié sauf si ce choix relève de l’emplacement du conduit ou de la souche.

Taille d’une cheminée

La taille de la cheminée sera déterminée en fonction de la taille de la pièce dans laquelle elle sera placée. Il ne faut pas oublier non plus de préserver le côté intime qui tient une grande place dans le rôle d’une cheminée. Si la pièce est d’un très grand volume, il est cependant possible de lui garder cet atout par une cheminée formant un coin feu (le coin feu demeurera isolé et donc ne perdra pas de son intimité). Ce coin feu peut être accentué par une différence de niveau (exemple, une marche).

Il peut arriver que des conduits de grandes dimensions évacuent mal l’air chaud venant du foyer. Ce phénomène se rencontre souvent dans les cheminées anciennes comportant un foyer trop profond et un avaloir trop spacieux. Dans ce cas le feu produit une colonne d’air chaud qui s’élève trop haut avant homogénéisation et dont la température décroît trop vite, ce qui perturbe son ascension.

Pour remédier à ce problème, on peut placer un avaloir intérieur (de dimensions réduites et répondant aux critères donnés par les abaques), au dessus du foyer.

Section du conduit

Si le rapport entre la section du conduit et la hauteur du foyer ne correspond pas à celui indiqué dans les abaques, la cheminée peut avoir un mauvais tirage. On peut remédier à cela soit en abaissant le linteau soit en surélevant le foyer. Malheureusement, la surélévation du foyer nuit à l’esthétique de la cheminée.

Conduit trop court

On considère qu’un conduit est trop court lorsque sa hauteur est inférieure à 3,50 m.

Dans ce cas, il faut (dans la mesure du possible) le rehausser de 2 ou 3 boisseaux.

Si des arbres ou des immeubles dominent de près ou de loin la cheminée, il est nécessaire de surmonter la souche d’un chapeau antirabattant. Enfin, une double isolation est utile en cas de conduit extérieur. Cette dernière permettra au conduit de conserver sa chaleur intérieure en évacuant plus rapidement les fumées chaudes.

Apport d’air insuffisant

Une cheminée fonctionne si l’isolation de la maison est bonne et que la ventilation est en dépression.

Si elle fume, cela peut provenir d’un apport d’air insuffisant. Il faudra alors installer des arrivées d’air ayant une section globale supérieure à la moitié de la surface du conduit.

En effet, on considère que l’air augmente de volume en se réchauffant.

Cheminées situées dans deux pièces voisines

Un conduit de cheminée voisin peut perturber le tirage.

Si la cheminée voisine a un feu intense, celle ci aspire l’air dans la pièce voisine, créant un refoulement des fumées.

Pour remédier à ce problème, il suffit d’équiper chacune des cheminées de prises d’air de section suffisante.

Souche avec deux conduits au même niveau

Deux conduits de même niveau à l’intérieur d’une même souche peuvent se siphonner l’un l’autre. On peut remédier à ce problème en surélevant l’un des conduits par rapport à l’autre. En général, on choisira le conduit situé sous le vent.

Conditions atmosphériques défavorables

Certaines conditions atmosphériques, comme par exemple le vent fort, peuvent perturber le tirage. Dans ce cas, la position de la souche par rapport au faîte du toit devient primordiale. Les règles de construction imposent une hauteur de 40 cm entre le faîte et la souche. Si cette hauteur n’est pas respectée, il peut se produire des inversions de tirage et des refoulements de fumées. Il existe également des chapeaux refoulants qui sont surtout utilisés en ville dans le cas de tirage difficile.

Différents paramètres interviennent dans la vitesse des gaz, parmi lesquels les quatre principaux sont:

1. Hauteur du conduit: Celle ci est prise entre la souche (sortie des gaz à l’extérieur), et la sortie de l’avaloir.
2. Section du conduit (S2).
3. Section des ouvertures de la pièce vers l’extérieur (Si), ou arrivées d’air frais.
4. Température des gaz dans le conduit.

L’air chaud créé par la combustion du feu pénètre dans le conduit. Il est continuellement évacué et renouvelé par le seul fait que sa densité est inférieure à la densité de l’air extérieur. C’est le principe de fonctionnement d’un conduit de fumée.

Conduit de fumée et tirage

Le conduit de fumée assure le tirage de la cheminée (vitesse d’aspiration des gaz brûlés).

Le tirage sera fonction de la section et de la hauteur du conduit. Le conduit fonctionne comme une pompe ne comportant ni moteur ni hélice. Il utilise le principe selon lequel les gaz intérieurs au conduit sont moins denses que les gaz extérieurs à la maison. Plus ce gaz est chaud (donc léger) plus le conduit de fumée évacue facilement.

Il est en général préférable d’avoir un petit conduit de grande hauteur plutôt qu’un grand conduit de faible hauteur. En effet, dans ce cas la vitesse des gaz chauds est supérieure, ce qui rend la cheminée moins sensible aux conditions atmosphériques. En revanche l’encrassement des conduits sera plus rapide et les ramonages plus fréquents.

Attention aux conduits trop courts. La hauteur de 3,50 m à 4 m est un minimum pour un conduit de cheminée à feu ouvert. Si la hauteur est insuffisante il est possible de gagner 50cm en surélevant la souche.

Prise d’air frais

Les arrivées d’air constituent un paramètre très important pour le bon fonctionnement de la cheminée. La surface totale de ces arrivées d’air frais intervient au même titre que la section du conduit.

Prenons l’exemple d’une cheminée ayant un conduit de fumée d’une section de 20 x 20 cm et d’une hauteur de 6 m. Prenons comme hypothèse que la section d’air frais est égale à celle du conduit de fumée.

Avec une température de 550 à la sortie du foyer, on a une vitesse des gaz à l’intérieur du conduit de 4,50 , correspondant à un débit de 180 l/s à l’intérieur du conduit.

Ce débit correspond à celui des gaz qui quittent la pièce. Il est relativement important, car à ce rythme la cheminée consomme 65 m3 en 6 min soit le volume total d’air de la pièce. Sans arrivée d’air frais, la cheminée ne pourrait plus tirer au bout de 6 min.

Ce qui compte pour un tirage efficace, ce n’est pas la valeur absolue de la section de la prise d’air mais le rapport de cette section à celle du conduit de fumée. Plus celui ci est grand, plus la prise d’air devra être importante.

S1/S2 = 1

Pour que le tirage soit efficace, il faut que le rapport S1/S2 (section de la prise d’air extérieure sur la section du conduit de fumée), soit de l’ordre de 1. C’est le rapport optimal où le débit passant par la cheminée est égal à 80% du débit maximum possible.

Si ce rapport est égal à 1/4 il est insuffisant, car le débit passant dans la cheminée est réduit à 40% du débit maximal.

Si l’on constate une amélioration du tirage lorsqu’une fenêtre est entrouverte, c’est que les dimensions des arrivées d’air frais sont insuffisantes.

Emplacement de la prise d’air frais

L’ouverture de la prise d’air extérieure doit se trouver du côté sur pressionnaire, ce qui permettra d’aviver le foyer tout en contribuant à l’amélioration du tirage.

Si la prise d’air se trouvait placée dans la zone dépressionnaire, une inversion du tirage pourrait se produire. S’il s’avère impossible de puiser l’air à l’extérieur (quelle qu’en soit la cause), il pourra être prélevé soit dans un vide sanitaire, soit dans un sous sol ventilé, à condition bien évidemment que ce dernier ne serve ni de garage ni d’entrepôt pour des produits inflammables.

Les vents dominants

En règle générale la souche se place sur le versant de toiture situé sous le vent. En effet, le versant au vent est en surpression tandis que le versant sous le vent est en dépression, ce qui favorise le tirage. Le problème des vents dominants reste cependant un problème difficile à maîtriser. En effet, toutes les régions n’ont pas la chance d’avoir un seul vent dominant. La plupart des régions en ont deux, parfois trois.

Direction des vents

La direction principale des vents ainsi que leurs forces moyennes selon les saison ont été déterminées par l’Office national météorologique. Celui ci s’est fondé sur des observations rapprochées poursuivies depuis plusieurs années dans ses 21 stations régionales.

Les conditions topographiques locales peuvent évidemment modifier les prévisions générales. Des élévations ou des dépressions de terrain ainsi que des zones boisées sont souvent la cause de variations importantes. Dans tous les cas, il est important de se renseigner auprès des habitants du lieu de la construction. La position du faîtage qui favorise un bon tirage est celle perpendiculaire à la direction des vents dominants.

Emplacement de la souche

Après le franchissement du faîte de la maison, il se produit une zone dépressionnaire à l’intérieur de laquelle sera placé le conduit de fumée. Les gaz de combustion auront une dispersion plus facile dans l’atmosphère. Les turbulences s’avéreraient gênantes pour la dispersion des gaz si la souche était située dans la zone de surpression. En cas de vent violent les gaz risquent d’être refoulés dans le conduit.

Isolation

Afin d’éviter un trop grand refroidissement des fumées, ce qui créerait une perturbation du tirage, le conduit de fumée et plus particulièrement la souche doivent être très bien isolés.

Les risques de bistrage ainsi que les condensations seront réduits par une isolation dans la traversée des combles.

L’avaloir

L’avaloir est un élément absolument indispensable qui sert d’intermédiaire entre le feu et le conduit. Son rôle est d’emmagasiner les gaz chauds et de les accélérer petit à petit. Il doit aussi homogénéiser leurs températures pour enfin les faire pénétrer à l’intérieur du conduit.

Position de l’avaloir

Afin d’assurer son rôle, la base de l’avaloir doit couvrir le nuage de fumée en respectant une certaine hauteur:

En cas de hauteur trop élevée un débit de fumée trop important entre à l’intérieur de l’avaloir, risquant de provoquer un refoulement des fumées.

En cas de hauteur trop faible, le débit des gaz étant moindre et la température plus élevée, le tirage devient trop important.

L’important est donc de trouver la position intermédiaire qui permettra d’acquérir un tirage satisfaisant en même temps qu’un rayonnement maximum sans oublier que le rayonnement vers l’intérieur de la maison sera favorisé par une ouverture du foyer la plus grande possible.

Le cœur est la paroi verticale à sa partie inférieure puis inclinée qui ferme le fond de la cheminée.

Le contre cœur est la partie inclinée du fond de la cheminée, qui permet de rayonner davantage la chaleur vers la pièce et de faciliter la construction de la tablette antirefoulement. C’est sur cette partie que vient se fixer la plaque foyère.

Les côtés latéraux de l’âtre sont réalisés égasment en matériaux réfractaires. On a tendance, pour une meilleure répartition de la chaleur vers la pièce, à les réaliser verticaux mais en biais par rapport au foyer qui prend alors une forme trapézoïdale.

Le socle de l’âtre est destiné à protéger le plancher du local de la chaleur produite par le foyer. La distance entre le dessous de l’âtre et une chape de béton sera de 0,15 m et de 0,30 cm si le sol est un parquet.

Le bandeau délimite la partie supérieure de l’ouverture du foyer. Il peut être agrandi sans inconvénient côté hotte, ou sur les côtés de la cheminée.

La tablette du bandeau peut être plus longue que l’ouverture de la cheminée mais sa largeur ne doit pas être supérieure aux cotes types.

La hotte peut prendre des aspects divers pourvu que l’on respecte l’épaisseur de maçonnerie à sa base. Elle est chargée de dissimuler le passage du conduit.

La tablette antirefoulement empêche la descente sur le foyer de filets d’air extérieur, elle délimite la gorge.

La gorge par le rétrécissement du passage des gaz de combustion accélère leur entrée dans la chambre à fumées.

La chambre à fumées, souvent appelée avaloir, est un régulateur de tirage. L’arrière vertical de la chambre à fumées est aligné avec la face intérieure du côté arrière du conduit.

Le conduit de fumées doit répondre aux normes prévues. Il conduit les gaz de combustion du foyer à la souche.

Les jambages : délimitent les côtés verticaux de l’ouverture de la cheminée et ne sont que des éléments de soutien et de décoration.

L’isolation du cœur de l’âtre, en particulier derrière la partie verticale du bas, est importante pour réduire au minimum l’absorption dans la maçonnerie d’une partie de la chaleur dégagée.

Afin d’assurer le bon fonctionnement d’une cheminée, il est nécessaire de respecter certaines règles.

Ces règles ont bien évidemment évolué à travers le temps. En effet, un simple trou dans le toit servait à évacuer les fumées alors qu’on trouve aujourd’hui des systèmes nettement plus élaborés permettant la récupération de chaleur, comportant des tablettes antirefoulantes et autres avantages.

Le remplacement des pièces maçonnées par des pièces préfabriquées a permi l’évolution de la construction des âtres.

La combustion du bois

La cheminée était construite à l’origine pour des feux de bois ou de tourbe.

Contrairement à la tourbe, le bois a une combustion vive qui conditionne les dimensions des cheminées à feu ouvert. Il ne contient pas de soufre et a une teneur en cendre faible. Son pouvoir varie en fonction du degré d’humidité mais également en fonction des différentes essences.

Chaque essence de bois brûle différemment. Dans les feuillus, on préférera les bois durs qui posent un bon rapport entre pouvoir calorique et durée de combustion. Ils offrent une grande chaleur rayonnante avec beaucoup de braises qui restent longtemps incandescentes. Il ne faut cependant pas négliger les bois plus tendres qui brûlent plus vite (exemple : le bouleau).

Ils sont très utiles pour lancer ou relancer un feu sur lit de braise.

Le sapin reste un bois de qualité moyenne pour alimenter un feu de cheminée.

Il est déconseillé d’utiliser certains feuillus tendres tels que le tilleul, le peuplier, le saule et le marronnier; ce sont des bois qui brûlent relativement mal et chauffent peu.

Il faut impérativement éviter d’utiliser des bois de récupération traités, tels que traverses de chemin de fer et poteaux télégraphiques. Ceux ci encrassent rapidement les conduits, et risquent de produire des émanations de gaz toxiques.

Des bois secs

Il est important d’utiliser des bois bien secs. Non seulement le bois humide brûle mal mais il endommage l’installation de chauffage et entraîne le goudronnage des conduits. Suffisamment sec, le bois s’allume facilement et brûle sans odeur. Le bois fraîchement coupé est inutilisable comme combustible. En effet la plus grande partie de l’énergie est utilisée pour l’évaporation de l’eau (dans l’aubier qui est le jeune bois situé sous l’écorce on trouve jusqu’à 75% d’eau).

Pour favoriser le séchage du bois il est préférable de fendre les gros rondins. Le bois fraîchement coupé sera débité selon la dimension d’utilisation et stocké à l’abri de la pluie dans un endroit sec.

La durée minimale de séchage est de dix huit mois à deux ans. On reconnaît facilement le bois sec en le soupesant. En effet, une bûche sèche est plus légère qu’une bûche humide. En cognant deux bûches l’une contre l’autre, un son sec permet de reconnaître le bois sec alors qu’un bruit sourd indique le bois humide. Certains bois comme le chêne demandent des temps de séchage de trois à quatre ans dont un an d’exposition à la pluie pour lessiver le tanin.

Stockage du bois

Le bois fraîchement coupé sera stocké à l’abri de la pluie dans un endroit sec. Il faut empiler le bois sans le tasser pour permettre la circulation de l’air entre les bûches. Le courant d’air en circulant se charge d’humidité, l’évacue et sèche le bois. Une cave ainsi que toute partie d’habitation mal ventilée ne conviennent pas pour stocker le bois.

Il est important d’éviter le contact direct entre le sol et le bois. Pour se faire la base du tas sera constituée de bois croisés ou de grosses pierres.

Production de chaleur

La quantité de chaleur produite par la combustion du bois se répartit de trois manières différentes (convection, conduction, rayonnement). La plus grande partie de la chaleur produite (80%) est entraînée par convection dans le conduit de fumée et évacuée vers l’extérieur. Dans une cheminée de type classique 80% de la chaleur produite est gaspillée. Le récupérateur de chaleur, comme son nom l’indique, permet de récupérer une partie de cette chaleur.

Une cheminée chauffe également par rayonnement. En effet, les braises et les parois de l’âtre sont à une température très élevée supérieure à 10000 C. Cette chaleur émise par rayonnement est égale à 20% de la chaleur délivrée par la combustion du bois. Le rayonnement est la seule chaleur utile d’une cheminée à foyer ouvert non équipée d’un récupérateur de chaleur. Il est donc important de prévoir une plaque de cheminée qui accentue l’effet de rayonnement.

L’effet de rayonnement n’existe pas dans les foyers fermés.

La taille des bûches a également son importance. A poids égal de bois, la quantité de chaleur émise par une cheminée est inversement proportionnelle au diamètre des bûches. Elle est d’autant plus importante que celles ci sont petites. Une flambée de petites bûches donne une montée rapide de la température tandis que de grosses bûches en brûlant lentement permettent de conserver une température constante dans la pièce.