Chapitre 3

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 300L	Stock. 500L	Stock. 800L	Stock. 1000L
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 300L

50 mm — Cr=0,16

789 kWh

87 €

Stock. 500L

50 mm — Cr=0,129

1 063 kWh

117 €

Stock. 800L

100 mm — Cr=0,056

734 kWh

81 €

Stock. 1000L

100 mm — Cr=0,053

875 kWh

96 €

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 €.