Combien coûte votre eau chaude sanitaire ?

dimanche 16 novembre 2014 Écrit par  Yves Heuillard
Combien coûte votre eau chaude sanitaire ? Photo CC Seattle.Roamer @Flickr

Combien vous coûte votre production d'eau chaude ? Question bien anodine en apparence. La réponse n'est pas si évidente. Cet article donne des repères fondamentaux et propose quelques bases pour une économie de l'eau chaude sanitaire. Article écrit en 2009 révisé en 2015.

En théorie, rien de plus facile de calculer combien coûte un m3 d'eau chaude. Un élève de première scientifique connaît la quantité d'énergie qu'il faut fournir à un litre d'eau (soit un kilo) pour élever sa température de 1°C. C'est ce qu'il est convenu d'appeler la chaleur massique de l'eau ; elle s'exprime en joules par kilo et par degré. Aux joules des scientifiques nous substituons volontiers les wattheures, unité de loin plus populaire. Et notre rappel de physique s'arrêtera là. Il faut,

1,162 wattheure pour chauffer un litre de 1°C.

Pour chauffer un m3 d'eau de 12°C à 40°C (moyenne estimée de la température d'usage de l'eau de la salle de bains et de la cuisine), il faut donc dépenser :

1,162 x 28° x 1000 = 32,5 kWh   pour 1 m3  

Combien vous coûte un mètre cube d'eau chaude ?

Dans le cas le plus dévaforable, du moins en première analyse l'eau est chauffée par de l'électricité au tarif des heures pleines soit 0,1440 cts le kWh (tarif en mai 2015)

32,5 x 0,1440 = 4,68 euros [ce chiffre était de 3,594 euros en 2009]

Réchauffer un mètre cube d'eau revient donc à environ 4,7euros en heure pleine. Au coût de l'énergie, il faut ajouter le prix de l'eau, soit en moyenne (voir les sources en fin d'article) 3,80 euros le m3.

chauffe-eau électrique résistance stéatite
Ci-dessus fond de cuve de chauffe-eau Pacific ACI+ avec résistance stéatite.

Soit un coût total du m3 d'eau de l'ordre de 8,50 euros
(ballon électrique, tarif EDF heures pleines).

En 2009, au moment de la première rédaction de cet article la part de l'eau, et la part de l'énergie était sensiblement égales. En 2015 l'énergie représente 55% du prix.

Le même calcul, mais avec une tarification bi-horaire et des ballons qui ne fonctionnent qu'en heures creuses le coût de l'énergie devient :

32.5 x 0,1096 = 3,562 (2,187 euros en 2009, soit 63% d'augmentation.  On notera qu'en Europe les prix de l'électricité sur la bourse européenne de l'électricité ont baissé de 30% depuis 2008)

Soit un coût du m3 d'eau chaude de l'ordre de 7,4 euros
(ballon électrique, tarif EDF heures creuses).

 

Coût d'un bain (200 litres d'eau) : entre 1,5 euros et 1,7 (un peu moins en réalité car notre calcul est fait sur une eau à 40°C). On notera que la différence entre le tarif fixe et le tarif variable de l'électricité est de moins en moins intéressant, sachant que l'abonnement bi-tarifaire est un peu plus cher et l'électricité en heures pleines également un peu plus chère.

Quelle facture pour un foyer ?

Selon les sources, les régions, le type d'habitat, une famille de 4 personnes consomme en moyenne de l'ordre de 120 à 200 m3 d'eau par par an (à ce sujet, consultez les commentaires en fin d'article). Pour nous mettre dans le cas le plus dévaforable, ou le plus favorable à la recherche d'économie si vous préférez, nous prendrons ici la valeur la plus élévée, 200 m3, qui correspond à la famille Gaspi de l'Ademe. 39% de cette eau (Source CI EAU) sert au bain et à la douche et 6% à la cuisine. On retiendra donc qu'environ 45% de la consommation d'eau est chauffée, soit environ 90 m3. Le coût de l'électricité nécessaire, serait donc de

4,7 x 90 = 423 euros par an, avec de l'électricité au tarif heures pleines
3,6 x 90 = 324 euros par an, avec de l'électricité au tarif heures creuses

En apparence, l'enjeu économique de l'eau chaude n'est pas très important, et une amélioration de 30 % de la consommation énergétique ne procurerait qu'une économie de 130 euros en tarif plein. Voilà pour les bases théorique. voyons maintenant la réalité.

Des réalités moins simples qu'il n'y paraît

Impossible de faire le tour de la question dans le cadre de cet article mais voici quelques axes de réflexion que nous vous invitons à commenter.

Les pertes dans l'enveloppe des ballons
Elle est indiquée par les fournisseurs dans les documentations techniques sous le terme de "consommation d'entretien". La consommation d'entretien type est, pour un ballon électrique de 200 litres de l'ordre de 2 kWh par jour; soit 730 kWh par an, une centaine d'euros... D'où l'intérêt de mettre le ballon dans le volume chauffé de la maison et d'y ajouter un calorifugeage supplémentaire.

Ce qui veut dire qu'en passant à une production instantanée, par une chaudière à gaz murale par exemple, on peut, là encore en théorie, économiser la totalité de cette consommation d'entretien.

Les pertes dans les tuyaux
Dans nombre d'installations anciennes, et mêmes modernes, les tuyaux sont mal isolés ou même pas isolés du tout. A ceci s'ajoute la distance du générateur d'eau chaude au point de puisage qui peut aboutir à faire tirer 3 ou 4 litres d'eau, parfois beaucoup plus, avant d'obtenir l'eau à 50°C nécessaire au dégraissage d'une seule casserole. Difficile d'évaluer ces pertes qui combinent à la fois perte d'énergie et perte d'eau, mais elles sont énormes pour ceux qui sont dans ce cas.

Les pertes dans la chaudière
Prenons le cas d'une chaudière à gaz, à fioul, ou à bois, qui est destinée par ailleurs au chauffage de la maison. En hiver, si l'installation a été réalisée avec soin, on peut estimer que la production d'eau chaude se fait avec le rendement de la chaudière, soit en général de l'ordre de 90% et même davantage pour les chaudières à condensation. L'été il en est autrement, puisque la chaudière,  sollicitée de façon intermittente pour la préparation d'eau chaude, refroidit entre chaque cycle. Et entre chaque sollicitation, l'eau contenue dans le circuit de la chaudière refroidit. Il n'est pas impossible que le rendement descende alors à 70 %, voire moins pour des grosses installations.

Le prix de l'eau chaude selon la source d'énergie

chauffe-eau mixte

Nous prenons en compte ici le rendement de la chaudière et les pertes de l'enveloppe du ballon, mais pas les pertes dans les tuyaux, ni, pour les chaudières à combustible la baisse de rendement de l'installation dans la période estivale. En pratique les chauffe-eau modernes associent plusieurs type d'énergie, par exemple, l'énergie solaire avec appoint électrique en heures creuses l'été et appoint hydraulique en provenance de la  chaudière en hiver ( Solution Pacific Biopack par exemple - illutsration ci-contre).

Electricité

L'électricité offre l'avantage d'un rendement de 100 % toute l'année. Les ballons électriques ne demandent pratiquement pas d'entretien. Le passage en tarif nuit fait économiser 3,5 cts du kWh soit sur l'année de l'ordre de 100 euros. Le prix de l'abonnement annuel lui augmentera de 30 à 40 euros pour des puissances souscrites moyennes.

En intégrant les pertes dans l'enveloppe du ballon (ballon de 200 litres)
Coût heures pleines (famille 4 personnes "gaspi")
520 euros / an
coût heures creuses (famille de 4 personnes "gaspi")
400 euros / an

Electricité avec chauffe-eau thermodynamique

Le chauffe-eau thermodynamique est une pompe à chaleur dédié au chauffage de l'eau. Sur le papier les coeffcients de performance annoncés sont souvent supérieurs à 3 ; ce qui fait qu'en théorie vous divisez la facture d'électricité par ce même chiffre. Par prudence nous préférons dire que la facture sera divisée par 2 , voire moins selon l'Ademe. Mais à l'achat un chauffe-eau thermodynamique est cher (de l'ordre de 2500 euros + l'installation) et il exige une maintenance annuelle.

Les calories pompées sont celles de l'air ambiant extérieur. Il existe des modèles qui peuvent être couplés avec la ventilation pour récupérer les calories de l'air extrait.

Sur le papier le chauffe-eau thermodynamique est la solution la moins chère. Si on compte l'amortissement de l'appareil (même avec le crédit d'impôt auquel il est eligible et une TVA réduite), et les coûts de maintenance, l'économie n'est peut être pas substantielle comparée au gaz.

Gaz

On considère un rendement de chaudière de 85 %, même si en théorie les chaudières à condensation peuvent atteindre plus de 100%. Nous tenons compte des pertes de l'enveloppe du ballon sur les mêmes bases que plus haut. Le tarif du kWh de gaz pour un abonnement de moins de 6 000 kWh/an est de 8,15 cts (tarif réglementé B0 moyen) ; il est de 5,65 cts au dessus de 6000 kWh (tarif B1 moyen, dans ce cas la maison est chauffée au gaz).

Coûts pour une famille de 4 personnes "gaspi"
(abonnement < 6 000 kWh et ballon) : 
350 euros / an

Coûts pour une famille de 4 personnes "gaspi"
(abonnement > 6 000 kWh et ballon) : 
243
euros / an

Tous les calculs sont faits hors abonnement.

Fioul, bois

Au moment de l'écriture de cet article, le prix du fioul domestique est de 76 cts le litre, soit 8 cts le kWh, ce qui porte le coût pour une famille de 4 personnes à 343 euros (sans tenir compte de la baisse de rendement en été).

Le bois avec un coût au kWh de 6,5 cts est le plus avantageux. Le coût annuel de la même famille est de 280 euros. (calcul sur la base d'un pellet à 320 euros la tonne). L'effet de baisse de rendement en été sera similaire au fioul à puissance de chaudière égale.

Si nous tenions compte du prix de l'abonnement, les coûts de l'eau chaude au gaz ou au bois seraient dans un mouchoir de poche. Notez que la chaudière à bois bénéficie aussi du crédit d'impôt pour la transition énergétique.

Energie solaire

Cette fois le coût du kWh est nul. Mais l'investissement est important. Prix moyen de 5 000 euros TTC posé (entre 4 et 6 m² de capteurs selon la région), soit de l'ordre de 3 500 euros après déduction du crédit d'impôt. Le chauffe-eau solaire ne couvrira pas à lui seul tous les besoins en eau chaude sur l'année (50 à 70 % des besoins selon les régions). Malgré une TVA à 5,5% au lieu de 10, le chauffe-eau solaire ne s'amortit pas très rapidement (une dizaine d'anée) mais c'est la solution la plus écologique.

Si le solaire sert aussi au chauffage, l'équation est plus favorable. A noter qu'il existe des systèmes mixtes, électrique + solaire ou bien encore hydraulique ( fioul ou au gaz) + solaire, par exemple les modèles de la gamme Biopack de Pacific (Illustration-1-ci-contre) et même chaudières à pellets avec ballon solaire pour l'eau chaude sanitaire en option (système Pellaqua d'ökofen par exemple - illustration - 3). Dans ce cas l'énergie vient principalement du soleil (50% à 70 %), et l'électricité ou le combutsible vient en appoint. 

La récupération de calories.

L'idée est de récupérer les calories dans les eaux usées. Autrement dit de refaire de l'eau chaude en prenant les calories dans les eaux de la douche ou des machines à laver. L'investissement important de l'installation réserve pour l'instant ce système aux installations collectives, mais rien ne s'oppose à ce que des pompes à chaleur sur eaux usées voient le jour pour des installations individuelles. Vous pouvez vous réferer à ces deux articles :
Les eaux usées pour se chauffer, ça marche
Un grand ensemble zéro énergie en Suisse

Quelles économies ?

La seule considération financière, s'il elle prend correctement en compte le coût de l'investissement et le coût des contrats d'entretien, aboutira souvent à l'installation de ballons électriques classiques. Les systèmes de tarifications de l'électricité et du gaz tendent à minimiser l'intérêt de faire des économies d'énergie puisque moins on consomme, plus le coût de l'abonnement devient prépondérant. Il existe toutefois, et plus particulièrement dans les installations existantes, des marges de manoeuvre pour consommer à la fois moins d'eau et moins d'énergie.

Voici quelques pistes :

- Isolation des tuyaux de l'installation
- Amélioration de l'isolation des ballons, ou déplacement de ceux-ci dans des pièces chaudes.
- Utilisation de chauffe-eau instantanés
- Système de production d'eau chaude différents en été et en hiver
- Réduction des délais d'attente de l'arrivée de l'eau chaude lors des puisages.
- Production modulable en fonction de l'occupation des pièces. (plusieurs chauffe-eau)
- Solaire + appoint hydraulique ou électrique ou les deux.
- Remplacement des systèmes électriques à resistance par des pompes à chaleur. 

C'est à vous : mesurez le rendement de votre installation

Dans le cas d'une chaudière à gaz avec ballon, et à la condition d'avoir un thermomètre sur le ballon, nous invitons nos lecteurs à mesurer la performance de leur installation comme suit :

- Coupez la chaudière, laissez le ballon d'eau chaude se refroidir à 30 ou 40° C (pendant une absence par exemple).
- Vérifiez l'index du compteur à gaz.
- Remettre la chaudière en route. Laisser le ballon monter en température jusqu'à 55°C par exemple. Quand le ballon est bien stabilisé à cette température. Vérifiez la consommation de gaz. Vous l'avez directement en kWh.
- Mesurez l'énergie récupérée dans le ballon de la manière suivante :
1,162 wattheure x capacité du ballon en litres x élévation de température en °C. Diviser par 1000 pour exprimer le résultat en kWh.
-Diviser le résultat obtenu par l'énergie consommée et vous trouvez un chiffre inférieur à 1. Si vous trouvez 0,8 votre rendement est de 80%.
- Donnez votre résultat dans les commentaires en précisant le type d'installation.

Pour le fioul c'est plus compliqué car il faut connaître la quantité de fioul brûlé.


Références

Tarifs EDF

La consommation d'eau par foyer (EauFrance)

La consommation d'eau dans la vie de tous les jours ' (C.I Eau)

Consommation et écconomie d'eau sur le site de l'Ademe

Fiche sur les chauffe-eau thermodyamiques individuels de l'Ademe

En ouverture : pompes et ballon d'eau chaude solaire, photo CC Seattle.Roamer.