Rendement Production Eau Chaude Electrique

[PVresistif]

Production Eau Chaude Électrique : rendement et coûts

La notion de rendement thermique est une notion importante qu’il est bon de bien comprendre pour pouvoir bien décider de la conception d’une installation énergétique telle une production d’eau chaude.
De façon générale le rendement est défini comme le ratio de l’énergie utile Eu, sur l’énergie totale (ou payée) Et ; la différence ce sont les pertes Ep , donc Et = Eu + Ep

R= Eu/Et = Eu / (Eu +Ep) d’où il advient R % = 100 / (1 + Ep/Eu)

Énoncé de cette façon il est immédiat que pour un bon rendement il faudra le plus petit ratio de pertes / énergie utile (Ep/Eu) ; pour Eu fixé, ceci sera obtenu en minimisant les pertes Ep et minimiser les pertes c’est aussi une façon de réduire la consommation totale et le cout total de l’énergie consommée.
Au vue de cette formule, pour réduire nos consommations de ressources - tant naturelles que financières - il faut donc un bon rendement- par une conception réfléchie lors de l’investissement pour accroître R et réduire Ep -et par un mode de vie écoresponsable pour réduire la consommation Eu.
Pour une production d’eau chaude par chauffe-eau électrique, Eu sera l’énergie nécessaire pour l’eau chaude utilisée et les pertes Ep seront les pertes dues aux parois, les pertes dues aux tuyaux qui perdent aussi de l’énergie ,mais aussi les pertes dues à l’eau contenue dans les tuyaux qu’il est nécessaire d’envoyer à l’égout avant arrivée effective de l’eau chaude à bonne température. Ces pertes d’énergie et d’eau peuvent vite devenir très importantes en cas de grande distance entre le chauffe-eau et les points de puisage.

Une notion importante aussi en thermique, est de bien comprendre que comme l’eau qui s’écoule du haut vers le bas, l’énergie aussi s’échange – ou s’écoule- du haut (haute température) vers le bas (basse température). Cette loi est incontournable et cela a pour conséquence que toute différence de température implique un échange d’énergie ou dit autrement une perte inéluctable qui implique une perte financière associée.
Ainsi il sera impossible de maintenir stable énergétiquement un système ou apparait une différence de température ; et donc pour maintenir stable il faudra compenser ces pertes par un apport équivalent d’énergie qu’il faudra payer et qui ainsi détériore le rendement du système.

Si on prend par exemple un chauffe-eau domestique de 200 L , celui-ci est en contact avec l’environnement dans lequel il est placé , et donc échange de la chaleur par différence de température .Si le thermostat est réglé à 65°C et que le chauffe-eau est dans la salle de bain chauffée à 20°C , il y a un échange permanent - soit une perte constante d’énergie - proportionnelle à l’écart de température soit 45 °C et à la surface d’échange ( soit la surface extérieure du chauffe-eau , soit environ 2.1 m2 pour un appareil de 200 L) .Cette perte constante sera compensée par la mise en route de la résistance pour maintenir l’eau à 65°C.
Pour un chauffe-eau de 200 L les pertes sont données par les constructeurs par 24 et sont de l’ordre de 1800 Wh par jour ou 75 W par heure (voir annexe a, data constructeur pour écart 45°C) ; c’est une forte ampoule en allumée en permanence 365 jours par an ou 8760 h / an ; les pertes seront donc de 75W x 8760h= 657000 Wh = 657 kWh.
Sachant que 1 kWh coûte 0.15 €, pour une année c’est 98.5 €, ce n’est pas négligeable tout de même ; par contre si ce chauffe-eau est dans votre garage à une température moyenne de 10°C, l’écart de température est de 55°C au lieu de 45, et les pertes annuelles seront augmentées d’autant soit 657 *55/45 =803 kWh ou 121 € de perdus par an.
Si ce chauffe-eau est extérieur ou dans un local froid - comme par exemple un chauffe-eau thermodynamique - la, les pertes sont encore bien plus importantes.
De ceci il découle à l’évidence qu’il faut pour réduire les pertes il faut en même temps réduire les pertes par les parois et les pertes dues à la longueur des tuyaux : d’où installer le chauffe-eau dans un local chaud et proche des points de puisage ; idéalement il s’agira de l’installer dans le volume chauffé et au plus près de la salle d’eau et cuisine.
Bien entendu on peut – et on doit - considérer que dans le cas du chauffe-eau dans le volume chauffé , les pertes sont nulles car récupérées durant la saison de chauffe au moins pendant la saison de chauffe soit 240 jours par an environ ; dans le cas les pertes sont réduites et deviennent 657 x (365-240)/365=225 kWh ou 33€ /an ; par contre s’il est installé dans votre garage, la tout est perdu et c’est donc 803 kWh soit près de 4 fois plus de pertes annuelles et donc 4 fois plus d’argent jeté par les fenêtres !
En installant votre chauffe-eau dans la salle d’eau par exemple, cette solution minimise les pertes d’énergie, les pertes d’eau et l’investissement (chauffe-eau standard, tuyauteries les plus courtes et sans isolation) .Donc vous investissez le minimum et vous payez le minimum pour produire votre eau chaude, c’est la meilleure solution pour vous seul; n’attendez donc pas qu’aucune norme ni associations de professionnels de l’énergie vous suggèrent une telle conception aussi simple et aussi efficiente, leurs intérêts ne sont pas les vôtres.
Notes :
- vous pourrez vérifier qu’un chauffe-eau a toujours un meilleur rendement et un coût minimum pour le cas où il est installé dans le volume chauffé car les pertes sont récupérées durant la saison de chauffe (soit environ 75 % du temps) et les pertes d’eau sont réduites car la longueur des tuyauteries est réduite.
- Pour un chauffe-eau thermodynamique individuel (CETI) le rendement est bien plus faible ,car les pertes sont plus importantes (pertes par surfaces plus importante car ambiance plus froide, pertes d’eau importantes car appareil éloigné du fait du bruit) alors que l’énergie consommée Eu est bien plus faible ; malgré cela le cout total est plus élevé pour une production inférieure à 180 L/jour ( voir annexe c pour les hypothèses choisies), ce qui est un comble compte tenu du surcout d’investissement ; dans tous les cas ,vérifier le temps de retour - nombre d’année pour récupérer le surcout d’investissement- avant de vous lancer dans cette solution complexe et soumise à maintenance ; n’oubliez pas surtout de prendre en compte le refroidissement du local ou il se trouve avec l’éventuel impact sur la note de chauffage des locaux chauffés contiguës pour un CETI sur air intérieur .
- Dans tous les cas il faut chercher le coût le plus bas qui sera obtenu le plus facilement par un chauffe-eau dans le volume chauffé au plus près des appareils desservis ; de plus un appareil électrique vieillit bien mieux dans un local chauffé que dans un local froid et humide (par contre vous devez respecter les distances minimum aux parois de la douche ou du bain).
- Les appareils thermodynamique ne pourront avoir un intérêt que dans le cas d’une consommation importante durant toute l’année. (voir graphe rendement en fonction consommation)
- La capacité du chauffe-eau sera aussi dépendante du tarif utilisé ; en cas de tarif nuit – attention cependant à son éventuel surcout- on doit avoir une plus grande capacité mais en cas de tarif de base, utilisez plutôt une petite capacité (qui minimisera les pertes) de moindre puissance avec un chauffe-eau qui sera utilisée plus longtemps.

N’oubliez pas : quand vous décidez de l’emplacement de votre chauffe-eau vous impactez très largement le rendement de votre système de production d’eau chaude et ce durant toute sa durée de vie avec des conséquences financières lourdes tous les ans.

Pour ceux qui sont intéressés par le petit tableur Excel me faire un message sur le site ; il vous permettra de vérifier votre installation propre j’espère, ou plutôt de vous convaincre de réaliser une installation la plus efficiente.
Références :
- Fiche technique chauffe-eau thermodynamique (feb 13) http://www.ademe.fr/chauffe-eau-thermod ... duels-ceti
Annexes :
- Annexe a : data constructeur (pertes par les parois)
- Annexe b : feuille de calcul rendement exemples
- Annexe c : feuille de calcul graphe en fonction production

[yves35]

Production Eau Chaude Électrique : rendement et coûts


Si on prend par exemple un chauffe-eau domestique de 200 L , celui-ci est en contact avec l’environnement dans lequel il est placé , et donc échange de la chaleur par différence de température .Si le thermostat est réglé à 65°C et que le chauffe-eau est dans la salle de bain chauffée à 20°C , il y a un échange permanent - soit une perte constante d’énergie - proportionnelle à l’écart de température soit 45 °C et à la surface d’échange ( soit la surface extérieure du chauffe-eau , soit environ 2.1 m2 pour un appareil de 200 L) .Cette perte constante sera compensée par la mise en route de la résistance pour maintenir l’eau à 65°C.
Pour un chauffe-eau de 200 L les pertes sont données par les constructeurs par 24 et sont de l’ordre de 1800 Wh par jour ou 75 W par heure (voir annexe a, data constructeur pour écart 45°C) ; c’est une forte ampoule en allumée en permanence 365 jours par an ou 8760 h / an ; les pertes seront donc de 75W x 8760h= 657000 Wh = 657 kWh.
Sachant que 1 kWh coûte 0.15 €, pour une année c’est 98.5 €, ce n’est pas négligeable tout de même ; par contre si ce chauffe-eau est dans votre garage à une température moyenne de 10°C, l’écart de température est de 55°C au lieu de 45, et les pertes annuelles seront augmentées d’autant soit 657 *55/45 =803 kWh ou 121 € de perdus par an.
Si ce chauffe-eau est extérieur ou dans un local froid - comme par exemple un chauffe-eau thermodynamique - la, les pertes sont encore bien plus importantes.
De ceci il découle à l’évidence qu’il faut pour réduire les pertes il faut en même temps réduire les pertes par les parois et les pertes dues à la longueur des tuyaux : d’où installer le chauffe-eau dans un local chaud et proche des points de puisage ; idéalement il s’agira de l’installer dans le volume chauffé et au plus près de la salle d’eau et cuisine.
Bien entendu on peut – et on doit - considérer que dans le cas du chauffe-eau dans le volume chauffé , les pertes sont nulles car récupérées durant la saison de chauffe au moins pendant la saison de chauffe soit 240 jours par an environ ; dans le cas les pertes sont réduites et deviennent 657 x (365-240)/365=225 kWh ou 33€ /an ; par contre s’il est installé dans votre garage, la tout est perdu et c’est donc 803 kWh soit près de 4 fois plus de pertes annuelles et donc 4 fois plus d’argent jeté par les fenêtres !
En installant votre chauffe-eau dans la salle d’eau par exemple, cette solution minimise les pertes d’énergie, les pertes d’eau et l’investissement (chauffe-eau standard, tuyauteries les plus courtes et sans isolation) .Donc vous investissez le minimum et vous payez le minimum pour produire votre eau chaude, c’est la meilleure solution pour vous seul; n’attendez donc pas qu’aucune norme ni associations de professionnels de l’énergie vous suggèrent une telle conception aussi simple et aussi efficiente, leurs intérêts ne sont pas les vôtres.

le premier geste à faire ,qui à un retour très rapide:(qq mois), est d'offrir à votre ballon une doudoune en laine de verre ou autre.On en avait causé par exemple là:
http://forums.futura-sciences.com/habit ... mulus.html

Le fait de placer le ballon dans le volume chauffé se discute: les pertes contribuent au chauffage en hiver mais aussi en été . Mais là aussi surisoler améliore les choses.

yves

[torrent]

Cela fait un moment que je pense à "mettre un manteau" à mon chauffe eau (300L dans ma cave).
Toute fois je me demande si d'isoler le chauffe eau ne risque pas de créer de la condensation sur la parois externe et dans cas, à terme, de le corrodé

[izentrop]

Cela fait un moment que je pense à "mettre un manteau" à mon chauffe eau (300L dans ma cave).
Toute fois je me demande si d'isoler le chauffe eau ne risque pas de créer de la condensation sur la parois externe et dans cas, à terme, de le corrodé

Bonjour,
La condensation apparaît sur les parois froides, donc pas de raison http://www.apper-solaire.org/Pages/Fich ... /index.pdf

[torrent]

ok, ça me rassure.

vais me faire une petite séance isolation en laine de verre de 100 (il m'en reste encore des combles)

[chatelot16]

améliorer l'isolation d'un chauffe eau électrique est facile avec un très vieux chauffe eau qui a un thermostat simple qui ne mesure que la température de l'eau ... mais avec les thermostat aux normes actuelle ce n'est plus possible ! une isolation supplémentaire fait monnter la temperature du thermostat et il se bloque comme si il etait en panne : ça arrive en été quand on a mis trop de laine de verre autour du chauffe eau

il est donc indispensable de faire des thermostat permettant d'augmenter l'isolation ... car les thermostat actuel sont mauvais

[Forhorse]

Les thermostat de cumulus ça doit être les même depuis 50 ans...

[izentrop]

Je ne vois pas pourquoi un thermostat électronique poserait plus de problème.
Un thermostat mécanique comprends une sonde placée dans le conduit de l'anode anti-corrosion galvanique et l'autre partie située sous la résistance. Dans le cas électronique, la sonde est probablement une thermistance. http://www.chauffe-eau-pieces.fr/sondes ... 00446.html

La précaution à prendre dans les 2 cas est de ne pas couvrir la partie électrique/ électronique (protégée par un capot sous le chauffe-eau) pour qu'elle reste à température ambiante.

[chatelot16]

ce que j'appelle thermostat moderne est deja assez ancien : c'est entierement mecanique , ça contient 2 thermostat : le thermostat principal a temperature reglable , et un thermostat de secours qui mesure la temperature du boitier , et coupe si il y a un mauvais contact qui fait surchauffer et coupe definitivement jusqu'a ce qu'on le rearme par un bouton

avec ce genre de thermostat il se coupe si on sur isole le chauffe eau : je l'ai vu pour un chauffe eau dans un grenier , avec quelque tours de laine de verre : la seule solution a été de suprimer un peu d'isolant en bas pour refroidir le thermostat

c'est une raison de plus de fabriquer un thermostat electronique separé du chauffe eau ... ça permetra non seulement d'eviter ce probleme qui interdit de bien isoler , et ça permetra aussi d'avoir une double consigne de temperature , dans le genre 60° sur edf et 95°quand il y a de l'electricité solaire

[izentrop]

Pas étonnant dans un grenier ou la température ambiante peut monter à 50 ° et plus. Même sans sur-isolation, il y a des risques de disjonction si c'est mal ventilé.
Le thermostat de sécurité, qu'il soit classique ou à thermistance ne change pas le fait qu'il est logé dans un conduit ouvert dessous.

Les chauffe-eaux modernes ou solaires peuvent effectuer des cycles anti-légionellose et d'autres fonctions comme la mise en chauffe retardée dans la nuit .
la sécurité de surchauffe est toujours assurée par un thermostat à bulbe. https://elyotherm.fr/thermostat-chauffe-eau-electrique