Fiche calcul
Estimer le coût des pertes thermiques d'un ballon
Tout ballon chargé en eau chaude subit une diminution progressive de la température de l'eau stockée, par transfert thermique à travers les parois isolantes et les connexions hydrauliques.
La constante de refroidissement (Cr)
La constante de refroidissement Cr est la grandeur clé pour évaluer les pertes d'un ballon. Elle est déterminée par les fabricants selon des conditions normalisées : température de stockage de 65 °C, température ambiante de 20 °C, soit un écart ΔT de 45 °C.
Perte/jour (Wh) = Cr × Volume (L) × ΔT (°C)
Cr : constante de refroidissement — Volume en litres — ΔT : écart entre température de stockage et température ambiante.
Exemple — Ballon ECS 300 L (Cr = 0,19)
- Perte/jour = 0,19 × 300 × 45 = 2 565 Wh
- Perte/an = 2 565 × 365 = 936 kWh
Coût/an (tarif nuit 10 cts/kWh) ≈ 93,62 €
Méthode de calcul détaillée
Il est possible de calculer les pertes à partir des dimensions physiques du ballon et du coefficient d'isolation, sans disposer de la fiche technique du fabricant.
Étape 1 — Volume interne
V (litres) = H × (D/2)² × π × 1 000
H : hauteur interne (m) — D : diamètre interne (m)
Étape 2 — Surface d'échange
S (m²) = π × H × (D + E) + 2 × π × (D/2)²
E : épaisseur de l'isolation (m) — surface calculée au milieu de l'épaisseur d'isolation
Étape 3 — Perte thermique
Perte (Wh) = (Ts − Ta) × (Ci / E) × S
Ci = 0,033 W/m·°C (mousse polyuréthane) — Ts : température stockage — Ta : température ambiante
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Coeff. isolation mousse PU | Ci | 0,033 | W/m·°C |
| Épaisseur isolation | E | 0,05 | m (50 mm) |
| Température stockage | Ts | 65 | °C |
| Température ambiante | Ta | 20 | °C |
| Surface d'échange | S | 2,98 | m² |
| Perte horaire | P | 88,6 | Wh/h |
| Perte par jour | Pj | 2,13 | kWh/24h |
| Perte par an | Pa | 776 | kWh/an |
| Écart ΔT | Pertes/an | Coût/an (élec.) | Scénario |
|---|---|---|---|
| 45 °C (stock. 65 °C / air 20 °C) | 776 kWh | 77,60 € | Local tempéré |
| 55 °C (stock. 65 °C / air 10 °C) | 948 kWh | 94,85 € | Local froid / garage |
Comparatif selon le volume et l'isolation
| Paramètre | ECS 300 L | Stock. 500 L | Stock. 800 L | Stock. 1000 L |
|---|---|---|---|---|
| Hauteur interne | 1,53 m | 1,65 m | 1,73 m | 2,08 m |
| Diamètre interne | 0,50 m | 0,62 m | 0,77 m | 0,78 m |
| Isolation | 50 mm | 50 mm | 100 mm | 100 mm |
| Surface d'échange | 3,03 m² | 4,09 m² | 5,64 m² | 6,73 m² |
| Pertes annuelles | 789 kWh | 1 063 kWh | 734 kWh | 875 kWh |
| Coût annuel (élec.) | 87 € | 117 € | 81 € | 96 € |
| Constante Cr | 0,160 | 0,129 | 0,056 | 0,053 |
Pertes annuelles (kWh) et coût estimé (€) selon volume et isolation
ECS 300 L
50 mm — Cr = 0,16
Stock. 500 L
50 mm — Cr = 0,129
Stock. 800 L
100 mm — Cr = 0,056
Stock. 1000 L
100 mm — Cr = 0,053
Conclusions et bonnes pratiques
Privilégier une Cr faible
Plus la constante de refroidissement est faible, plus les économies annuelles sont importantes. Surcoût amorti en quelques années (durée de vie 15–25 ans).
Placer le ballon en local tempéré
La déperdition est proportionnelle à l'écart eau/air. Un garage non isolé peut représenter un surcoût de 15 à 20 % par rapport à un local à 20 °C.
Température de stockage
Diminuer en dessous de 65 °C réduit les pertes mais fait apparaître un risque légionnelles. 65 °C reste le minimum réglementaire recommandé pour l'ECS.
Surisolation
Une surisolation rapportée de 60 mm permet de faire chuter les pertes de 15–20 %/jour à moins de 5 %/jour.
Coût selon l'énergie — ballon tampon 1 000 L perdant 81,3 kWh sur 30 jours : bois ≈ 2,76 € / fioul ≈ 5,95 € / gaz propane ≈ 11,91 € / électricité ≈ 12,54 €.
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