Par Francis Gaborit et Yves Brungard
Sujet traité par le passé mais toujours tellement d’actualité.
Nous constatons que l’isolation standard des ballons d’eau chaude est insuffisante, même en neuf, même en solaire.
Les pertes d’un ballon proviennent du transfert thermique à travers les parois et au niveau des points singuliers (connexions hydrauliques,
électriques…).
Les normes définissent une constante de refroidissement qui permet de caractériser ces pertes. Les fabricants indiquent aussi les pertes
statiques.
La constante de refroidissement Cr exprime la perte par jour et par degré de différence de température entre l’ambiance et la température destockage.
Conventionnellement, cette température de stockage est considérée à 65°C, et la température ambiante à 20°C.
Voici un tableau qui indique les constantes de refroidissement (en Wh/K/jour/l) en fonction du volume du ballon, les pertes journalières,
annuelles et le coût avec un tarif en heures creuses arrondi à 0,09 €/kWh.
La facture est loin d’être négligeable, sachant que cette énergie sert juste à maintenir le ballon en température. Ceci ne prend pas en compte
l’énergie pour chauffer l’eau consommée.
Les ballons selon la NF catégorie B ou C diminuent les pertes de 10%. C’est mieux, mais ce n’est pas décisif.
Et maintenant, supposons qu’on enveloppe notre ballon d’un matelas confortable d’isolant moelleux. Voici sur ces courbes le résultat selon qu’on ajoute 60 mm ou 160 mm. La méthode de calcul pour le ballon standard est la même, j’ai pris une épaisseur de 40 mm d’isolant qui approche convenablement les valeurs précédentes.
Le graphique ci-contre rapporte les pertes à la quantité d’énergie stockée dans le ballon. On voit qu’en standard, le ballon perd de l’ordre de 20% en un jour de son stock d’énergie, soit environ 7 à 8 °C. Avec 60 mm d’isolant supplémentaire la perte est inférieure à 5°C.
Une meilleure isolation procure une meilleure constante de température dans le ballon (l’eau chaude reste bien chaude ), ce qui diminue les besoins en eau chaude (pour une douche à température constante par exemple): l’autonomie en eau chaude est augmentée.
Si le chauffe-eau est dans le volume chauffé, çà chauffe la maison en été…!!!
Et si le chauffe-eau n’est pas dans le volume chauffé, c’est de la perte pure… ou bien çà chauffe la cave ???!!!
Si on imagine le nombre de chauffe-eau installé dans le pays, ça fait une belle ardoise …pour rien !
Un exemple d’isolation d’un ballon: http://www.appers-olaire.org/Pages/Experiences/Brungard%20Yves%2057/Sur%20isoler%20un%20ballon/index.html
Un sujet sur le forum qui traite du sujet: http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?t=4268
Annexe : Voici la méthode de calcul utilisée.
Volume du ballon : V
Hauteur : h
Diamètre : D interne
Epaisseur d’isolation : e
Surface d’échange : S=pi.h.(D+e) + 2 pi D²/4
(on suppose que la surface moyenne est le milieu de l’isolant, ce n’est théoriquement pas exact)
Coefficient d’isolation λ : 0.033 W/m.°C (mousse polyuréthane)
Température de stockage : Ts
Température ambiante (°C) : Ta
ΔT=Ts-Ta
Puissance de perte (W) : Pp= λ S ΔT / e
Lien vers la feuille de calcul au format open office calc
Lien vers la feuille de calcul au format excel
