Modèles alternatifs

Modèles alternatifs

Cette page présente quelques modèles alternatifs de fours de type boîte évoqués par Dominique : variantes d’angle de vitre (30°, 45°, 60°…), fours « tropiques », four basculant, etc.

L’objectif est de comprendre pourquoi le four Atominique a la forme qu’il a et en quoi certains profils sont mieux adaptés que d’autres à nos latitudes.

Pour la conception détaillée du modèle retenu, voir Conception.

Rappel : pourquoi l’angle de la vitre compte

La vitre d’un four solaire de type boîte doit laisser entrer un maximum de lumière.

• La pénétration est meilleure lorsque les rayons du soleil arrivent presque perpendiculairement à la vitre.
• Dès que l’angle devient trop oblique, la vitre se comporte davantage comme un miroir : elle renvoie la lumière au lieu de la laisser passer.
• On peut considérer, grossièrement, qu’on a une bonne pénétration si le soleil reste dans une vingtaine de degrés autour de la perpendiculaire à la vitre.

Le choix de l’angle de la vitre (30°, 45°, 60°…) détermine donc pour quelles hauteurs de soleil le four sera performant.

Le modèle 30° / 60° basculant

Dominique a longtemps réfléchi à un four basculant :

• vitre à 30° par rapport à l’horizontale dans une position,
• puis possibilité de basculer le four pour que la vitre se retrouve à 60°.

L’idée sur le papier :

• Été : soleil assez haut → en position 30°, le soleil de midi arrive presque à la perpendiculaire → bonne pénétration.
• Hiver : soleil bas → on bascule le four pour mettre la vitre à 60°, ce qui remet à nouveau le soleil à peu près perpendiculaire.

Sur le plan théorique, cela semblait couvrir été + hiver avec un seul four.

En pratique, plusieurs limites fortes sont apparues :

• Pour une vitre à 30°, dès que le soleil s’éloigne un peu de la position idéale, la partie réfléchie par la vitre devient très importante → la lumière ne rentre plus bien dans la boîte.
• Le fait de basculer la caisse apporte une certaine souplesse, mais on reste sur une fenêtre d’angles assez étroite.
• Surtout, sous nos latitudes :
  • en hiver, la durée d’ensoleillement utile est très courte,
  • la météo est souvent peu favorable.

Résultat : même avec une géométrie optimisée, on cuisine très peu l’hiver. Le gain attendu sur le papier ne justifie pas la complexité mécanique et géométrique du modèle basculant.

Ce modèle reste donc surtout un prototype d’étude ; il n’est pas recommandé comme base si l’on construit aujourd’hui un four pour la France ou des latitudes voisines.

Le « four des tropiques » (fenêtre très adaptée au zénith)

Dominique décrit également un petit four de type boîte, avec un angle de vitre pensé pour des régions tropicales (soleil très haut au-dessus de l’horizon une bonne partie de l’année).

Caractéristiques :

• vitre assez « couchée » (géométrie optimisée pour un soleil presque au zénith),
• un seul réflecteur simple.

Constat d’usage :

• Dans les tropiques, ce genre de four peut très bien fonctionner.
• Chez nous, il est performant
  • seulement autour du solstice d’été,
  • et quasiment uniquement au moment précis du zénith (midi solaire, ciel parfaitement dégagé).

Dès qu’on arrive au mois d’août / septembre, ou même dès qu’on s’éloigne un peu de midi, les performances chutent fortement :

• l’angle d’incidence devient défavorable,
• la vitre renvoie beaucoup de lumière.

Conclusion : ce modèle est un bon four de démonstration pour les tropiques, mais il est peu intéressant pour la France où l’on cherche un four utilisable du printemps à l’automne, sur une plage horaire plus large qu’une heure autour de midi.

Le modèle 45° (triangle 45°-45°-90°)

Pour dépasser ces limitations, Dominique a développé un modèle avec une vitre à 45° :

• le four est basé sur un triangle 45°-45°-90°,
• la vitre est sur l’un des côtés à 45°.

Avantages :

• La vitre à 45° permet de balayer une plage de hauteur de soleil assez large :
  • environ de 20° à 60° de hauteur, ce qui couvre la majeure partie de ce que l’on a dans nos régions sur l’année.
• Le four reste simple à construire (angles droits + 45°).
• On obtient un bon compromis :
  • suffisamment de surface vitrée,
  • des parois internes correctes,
  • un volume utile pour les plats.

Ce modèle 45° est adapté à :

• la France métropolitaine,
• une bonne partie du bassin méditerranéen,
• des latitudes similaires où l’on veut surtout cuisiner du printemps à l’automne.

Il constitue la base de la famille Atominique.

Le modèle 60° (triangle équilatéral coupé)

Dominique a également expérimenté un four issu d’un triangle équilatéral (3 côtés égaux, 3 angles de 60°), dont on coupe une partie pour ajouter une porte à l’arrière.

Caractéristiques :

• vitre à 60° ;
• porte arrière placée sur le côté coupé ;
• petite correction de l’angle autour de la porte pour éviter les zones d’ombre et améliorer la pénétration directe du soleil.

Résultats observés :

• Le four fonctionne très bien dans nos régions :
  • en particulier autour des équinoxes (printemps, automne),
  • mais aussi en été, avec une légère perte de performance au moment du zénith (quelques degrés de moins pendant quelques heures).
• Avec des réflecteurs bien dimensionnés, ce modèle donne d’excellents résultats pratiques (cuisson, bocaux, etc.).

Ce modèle 60° est donc un modèle alternatif valable au 45° :

• il peut être choisi par quelqu’un qui aime cette géométrie,
• ou qui veut comparer les deux en fonction de son ensoleillement local.

Triangles tronqués et volume « gagné »

Une tentation fréquente lorsqu’on dessine un four sur le papier est de :

• couper les pointes du triangle (en haut ou en bas) pour « récupérer du volume utile » pour les plats.

Sur le papier, cela semble intéressant : on gagne un fond plus plat, on croit optimiser le volume intérieur.

En pratique, cela a deux effets négatifs :

• on réduit la surface de vitre → moins de lumière entre dans le four ;
• on crée des zones d’ombre internes (les parties coupées projetant de l’ombre devant le vitrage ou à l’intérieur).

Dominique souligne que ces zones d’ombre sont des pertes nettes : ce sont des zones où la lumière ne pénètre pas, donc qui ne participent pas à la montée en température.

Conclusion : les triangles tronqués sont à considérer comme des non-modèles : ils semblent plus «