Propriétés thermiques de nos matériaux

[Fran]

salut
la silice est pas trop mal ,
elle résiste plutôt bien a la chaleur comme composant principal du verre qui fond vers les 1200° si ma mémoire est bonne .
c'est pas le matériaux le plus performant en accumulation thermique mais ça reste correct et surtout facile a trouver

l'usage de fondu est plus discutable essentiellement pour sa mise en œuvre qui demande d’être plutôt rapide et habituer au produit . au final ça donne un produit peut être trop rigide . la chaux est bien plus facile a manipuler et garde une "certaine" souplesse . ça fait très bien le travail demandé

la on est plus sur des points de détail

[Momo]

J'ai utilisé la chaux sur la dernière version de mon four, ça fait le boulot.
Le fondu aussi, bien sur

[JJM]

J’ai relu avec intérêt ce débat sur nos matériaux de four, le débat a commencé il y a 10 ans et continue, s’enrichit. C’est formidable qu’un forum puisse laisser de telles traces de réflexions pour tous ceux qui désirent démarrer un projet de four. Bravo aux contributeurs, courage pour ceux qui continuent alors que leur propre four fonctionne depuis longtemps. De nouveaux futurs constructeurs en auront bien besoin, même s’ils ne deviennent pas membre du forum (j’aurais dû le devenir plus tôt, j’ai trop consommé sans donner).
J’ai choisi de m’intéresser au rôle de la voute dans la cuisson du pain, laissant pour le moment de côté le rôle de la sole qui ne relèverait pas du même principe (il s’agit bien sûr des fours construits par des particuliers).
Désolé, mais ma contribution est très volumineuse, elle n’a pas la prétention d’apporter une vérité, ce n’est qu’un élément du débat. Que ceux que ce type de texte ennuie se rassurent, on peut faire du très bon pain sans l’avoir lu. Dans un premier temps il faut que des membres du forum puissent critiquer et améliorer le texte. Dans un deuxième temps on pourrait donner des pistes de possibilités de matériaux permettant aux futurs bâtisseurs de faire leur choix ; on peut déjà faire un pari : pour construire une voute, il n’y a pas un seul matériau qui serait plus noble que les autres et largement plus efficace pour cuire du pain.
Je remercie fran pour ses conseils de mise en forme du texte que je vais fractionner en plusieurs messages.
A suivre …

[JJM]

Les fours à bois destinés aux particuliers, qu’ils soient très anciens, auto-construits par leur propriétaire, ou vendus actuellement dans le commerce, ont tous en commun une particularité : ils cuisent du pain grâce à une énergie qui n’est plus présente au moment de la cuisson ; le feu est éteint. C’est peut-être utile de rappeler cette évidence car cette invention ancestrale est tout ce qu’il y a de plus moderne : stocker de l’énergie pour s’en resservir plus tard. Tous nos chercheurs actuellement intéressés par les économies d’énergie ou l’utilisation des énergies renouvelables visent l’amélioration du stockage de l’énergie.
Mieux comprendre nos fours à bois c’est s’interroger sur le type de chaleur qui produit des pains de grande qualité. Nos pains ne sont pas en contact avec la voute, la chaleur qu’ils reçoivent dépend de la nature des matériaux de la voute, de leur capacité à accumuler et diffuser la chaleur mais aussi de la présence d’un espace (air) entre la voute et eux. Bien évidemment la sole est en contact avec le pain, la chaleur ainsi reçue n’est pas la même que celle émise par la voute. Je ne suis ni physicien ni thermicien mais je crains que la notion d’effusivité, évoquée dans les messages précédents, n’explique que les échanges de température par « contact » ce qui n’est pas le cas de la voute pour nos pains.
On connaît deux moyens de chauffer, des objets ou des hommes, qui ne sont pas en contact direct avec la source de chaleur : la convection (c’est l’air qui transporte la chaleur) ou le rayonnement (n’utilisant pas l’air pour chauffer l’environnement). Je n’évoque pas la conduction, elle, ressemblerait plus à la bouillote dans le lit (je vous parle d’un temps que les moins de 30 ans …), il y a contact entre deux objets, l’un plus froid que l’autre. Ce serait le cas pour la sole de nos fours, je n’en parlerai pas.
La différence entre convection et rayonnement peut s’illustrer à partir de contextes familiers. Les premiers convecteurs électriques chauffaient l’air de la maison, par convection l’air circulait (29° au plafond et 18° au sol : déplacement d’air accompagné de poussière), le confort n’était pas au rendez-vous : lorsque le convecteur s’arrêtait la sensation de froid ne tardait pas. On a donc inventé les radiateurs électriques « radiants », les résistances chauffant un matériau qui « rayonnait », faisant gagner du confort.
Ce rayonnement concerne nos fours à bois alors que les fours électriques de nos cuisines rayonnent à partir de leurs résistances (souvent masquées par une tôle) mais utilisent beaucoup la circulation de l’air chaud (or, la chaleur tournante n’est pas conseillée pour cuire du pain dans nos fours électriques et il vaut mieux ajouter des briques dans ces fours pour favoriser le rayonnement plutôt que la convection). On a la preuve que le rayonnement est plus utile à la cuisson du pain que les courants d’air chauds. Dans nos fours, le rôle de la voute serait d’émettre un rayonnement, c’est sa façon de cuire le pain. Je ne dis pas que l’air contenu dans le four n’est pas chaud, mais un rayonnement serait beaucoup plus efficace pour chauffer en pénétrant jusqu’au cœur du pain.
Sans entrer dans les détails techniques liés au rayonnement, détails que je ne maîtrise pas, (ce serait un phénomène naturel, des infrarouges avec une longueur d’onde ; parfois visibles ce serait la lumière du soleil : une propagation de photons ; un rayonnement électromagnétique ; un « micro onde » fabrique artificiellement une onde plus courte qui chauffe sans résistance électrique …), il est pourtant possible d’imager ce qu’est le rayonnement. Lorsque l’on est en montagne, le thermomètre indique 5° et pourtant, le soleil étant au rendez-vous, on peut enlever plusieurs couches de vêtements. Or l’air est réellement à 5°, température qu’on ne pourrait pas supporter, habillés ainsi, dans un local où le soleil ne pénètre pas. C’est le rayonnement du soleil qui nous chauffe, bien avant de pouvoir chauffer l’air ambiant. Ce rayonnement est une onde (c’est une énergie radiante) qui réchauffe à distance objets et humains on a même l’impression que cette chaleur ne chauffe pas uniquement notre peau : elle pénètre à l’intérieur (je n’ai pas perdu de vue la cuisson de nos pains qui n’ont pas la croute brulée pour que le centre soit à peine cuit …). Dans nos maisons nos radiateurs radiants émettent une onde comparable à celle du soleil, c’est leur façon d’émettre de la chaleur. Je laisse les spécialistes du forum nous donner des précisions plus argumentées sur ce sujet, mais il semble que la masse et densité de matière chauffée agissent sur la capacité à rayonner. Ainsi, pour les radiateurs à eau de notre chauffage central, ceux qui sont en fonte épaisse rayonnent plus que ceux en tôle fine, ces derniers chauffant majoritairement l’air qui les traverse (convection). C’est la construction de mon poêle de masse qui m’a sensibilisé à l’utilité du rayonnement, plusieurs heures après l’arrêt du feu la masse chauffée maintient un confort exceptionnel, même les cloisons exposées à ce rayonnement sont plus chaudes que les autres.
A suivre …

[JJM]

Pour revenir à des matériaux pour fours, la brique et le béton traditionnel ont plus de chances de rayonner (plus d’énergie radiante) que du béton cellulaire léger et plein de trous qui sera par contre un bon isolant. La surface intérieure de notre voute, en contact avec les flammes, va s’échauffer et transmettre, par conduction, l’énergie thermique au reste de la voute (je fais référence au texte de S. d’Ornano : Petit traité sur la construction des fours à pain). Cette chaleur emmagasinée sera bien utile pour cuire en l’absence du feu, mais il est important d’éviter qu’elle ne se perde rapidement ce qui justifie sans ambigüité la nécessaire couche d’isolation, nos anciens n’avaient pas les matériaux performants ; n’hésitons pas à bénéficier d’une laine de roche par exemple. Il faut que la chaleur soit restituée vers l’intérieur et non l’inverse.
Si le plafond du four n’est pas horizontal, mais utilise une forme voutée, c’est pour concentrer plus de rayonnement sur les objets à cuire. Si les fours de grande dimension ont une voute surbaissée (la plus difficile à construire) c’est probablement pour que les pains du centre aient une onde de rayonnement d’une longueur proche de ceux placés en périphérie. Le surplus de longueur des ondes centrales étant un peu compensé par le fait que le haut de la voute est plus chauffé par le feu que les côtés (il s’usera en premier).
Surtout ne pas dire aux copains que votre pain est cuit à partir d’un principe thermodynamique, ils lui trouveraient un drôle de goût …
A suivre

[JJM]

Cette rubrique dans le forum a légitimité pour regarder si une théorie peut aider à conseiller les constructeurs. Cette contribution n’y échappe pas mais confirme, s’il en était besoin, qu’on ne peut pas tirer directement de décisions de choix de matériaux. Les fours professionnels ont dû bénéficier de recherches onéreuses et complexes mais ils ne ressemblent pas aux nôtres. N’attendons donc pas des mises en équations de nos fours familiaux. Certains diront « tout ça pour en arriver là … ».
Est-ce qu’on serait dans une impasse ; mieux connaître comment ça marche mais ne pas avoir d’outils pour mesurer, quantifier le rayonnement d’une voute pour le comparer à celui d’une autre. Cette question m’a traversé l’esprit, mais je vais citer une réponse de Momo les débats précédents qui ouvre une solution :
Momo :
Par exemple mon four qui a une voûte assez fine, 8cm , mais 20 cm de laine de roche :
2h30 de chauffe, 1h30 de repos, puis cuisson, 3 fournées de pain, puis 4 fournées de brioches.
Après ça, le four est à 200°
Le lendemain, 24h après l'allumage, le four est à 120_130
Après 48h, il est à 80.
Voilà ce qu’il nous faut : sans instruments de mesure du rayonnement il faut avancer quand même, et c’est à nous de faire le job ; c’est l’empirisme qui vient à notre secours. Regardons de près nos fours qui fonctionnent bien, analysons leurs caractéristiques et déduisons ce qui sera utile aux constructeurs. On devrait trouver plusieurs sortes de bons fours, ça donnera du choix, et contrairement à l’école où il est déconseillé de copier, nos nouveaux constructeurs pourront « faire leur marché » et se servir.
Je rêve …
Il faudrait bâtir une grille d’analyse de nos fours rassemblant leurs caractéristiques, leurs performances (j’ai déjà aperçu dans le forum des tableaux de comportement thermique de fours).
Je rajouterais bien aussi des critères de qualité de cuisson du pain (j’aperçois déjà une difficulté : la qualité du pain dépend surtout du travail du boulanger). Alors il faut peut-être étudier de près les fours des adhérents qui font déjà du bon pain ; ils ont fatalement aussi un bon four …

[Fran]

salut

très intéressant comme intervention aussi pour échanger a ce sujet et laisser cette ligne pour les infos , je propose de se rendre sur échanges sur les Propriétés thermiques de nos matériaux