Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 26 mai 2026
💡 Notions centrales : leçon §2 (puissance P = U × I), §3 (énergie E = P × t en kWh) et §6.3 (comparer des systèmes de chauffage).
Karim, plombier-chauffagiste chez « ConfortChauffe » à Lyon, est appelé par Mme Da Silva, locataire d'un appartement F3 de 65 m². Sa vieille chaudière au gaz est hors service depuis l'hiver dernier ; le bailleur refuse de la remplacer et propose à la place une installation de radiateurs électriques individuels. Karim doit comparer trois technologies de radiateurs (convecteur, panneau rayonnant, radiateur à inertie sèche) et chiffrer le coût annuel pour les trois pièces principales.
| Technologie | Puissance gamme | Tension | Confort thermique | Inertie | Prix unitaire HT |
|---|---|---|---|---|---|
| Convecteur (« grille-pain ») | 500 → 2 000 W | 230 V | Basique, air sec | Faible | 50 € (1 000 W) |
| Panneau rayonnant | 500 → 2 000 W | 230 V | Bon, chaleur douce | Moyenne | 180 € (1 000 W) |
| Radiateur à inertie sèche (cœur fonte) | 500 → 2 000 W | 230 V | Excellent, homogène | Élevée | 450 € (1 000 W) |
Tous ces radiateurs ont un rendement énergétique de 100 % : ils convertissent toute l'énergie électrique consommée en chaleur (effet Joule). Ce qui les différencie, c'est la qualité du confort, l'inertie et la régulation — pas le rendement.
| Pièce | Surface | Puissance nécessaire | Temps de chauffe moyen / jour (saison) |
|---|---|---|---|
| Séjour | 22 m² | 2 000 W | 8 h/j (07h–09h + 18h–24h) |
| Chambre principale | 14 m² | 1 250 W | 5 h/j (06h–07h + 22h–01h) |
| Salle de bain (sèche-serviettes) | 6 m² | 750 W | 2 h/j (matin + soir) |
Saison de chauffe : du 15 octobre au 15 avril (6 mois, soit 180 jours).
Pour chacune des trois pièces (Doc 2), calculer l'intensité qui circule dans le radiateur sous 230 V. La protection 16 A du tableau électrique sera-t-elle suffisante ?
On utilise \(I = P / U\) :
Les trois intensités sont toutes inférieures à 16 A : la protection 16 A par disjoncteur convient. ✓
Remarque pro : il faut un disjoncteur 16 A par radiateur, pas un seul partagé. Sinon le sommé des intensités dépasse 16 A (8,7 + 5,4 + 3,3 = 17,4 A) → disjonction.
Calculer l'énergie quotidienne consommée par chaque radiateur (en kWh/jour), en utilisant les temps de chauffe du Doc 2.
On utilise \(E = P \times t\) avec \(P\) en kW et \(t\) en h :
Énergie totale appartement : 16 + 6,25 + 1,5 = 23,75 kWh/jour.
Calculer l'énergie annuelle de chauffage (180 jours de saison) et le coût annuel au tarif Base.
Énergie annuelle : \(E_{\text{an}} = 23{,}75 \times 180 = \mathbf{4\,275\ \text{kWh/an}}\).
Coût annuel : \(C = 4\,275 \times 0{,}2516 \approx \mathbf{1\,076\ €/\text{an}}\).
Le chauffage électrique direct est cher : plus de 1 000 €/an pour seulement 6 mois de saison.
Comparer le coût d'achat des trois technologies pour équiper les trois pièces (séjour 2 kW + chambre 1,25 kW + salle de bain 0,75 kW).
Note : les prix du Doc 1 sont indiqués pour la puissance 1 000 W. Pour une autre puissance, on multiplie proportionnellement (règle simplifiée : \(\text{prix} \propto P\)).
Total des puissances à équiper : 2 + 1,25 + 0,75 = 4,0 kW (donc équivalent à 4 radiateurs « 1 000 W »).
Écart entre convecteur et inertie : 1 600 € à l'achat. Mais le coût d'énergie est-il identique ?
Le rendement énergétique des trois technologies est identique (100 %). Pourtant, le radiateur à inertie est souvent annoncé comme « plus économique ». Pourquoi ? Estimer une économie d'énergie de 15 % due à la régulation et à la meilleure répartition de chaleur (chiffre constructeur). Recalculer le coût annuel avec ce gain.
Un radiateur à inertie ne « produit » pas plus de chaleur pour un kWh donné (effet Joule à 100 %). Mais sa régulation (thermostat précis, programmation, détection présence) et la chaleur stockée dans la fonte permettent de chauffer moins souvent à fond → consommation réelle réduite.
Économie de 15 % du Doc constructeur : énergie réduite à \(4\,275 \times 0{,}85 = \mathbf{3\,634\ \text{kWh/an}}\).
Coût annuel : \(3\,634 \times 0{,}2516 \approx \mathbf{914\ €/\text{an}}\), soit 162 €/an d'économie par rapport au convecteur (1 076 €).
Sur une durée de vie de 15 ans, calculer le coût total (achat + énergie) des deux extrêmes : tout convecteurs vs tout inertie. Quelle solution est globalement la plus économique ?
Tout convecteurs :
Tout inertie :
Sur 15 ans, l'inertie coûte 830 € de moins (≈ 55 €/an d'économie nette en moyenne). À cela s'ajoute le confort thermique très supérieur. L'inertie est globalement préférable si le budget initial le permet.
Mme Da Silva ne peut pas avancer 1 800 € d'achat. Karim propose un compromis : convecteur (50 €) dans la salle de bain (chauffe courte), panneau rayonnant (180 €) dans la chambre, et inertie (900 €) dans le séjour. Calculer le coût d'achat et estimer l'économie (en supposant que seul l'inertie du séjour apporte les 15 %).
Coût achat : 50 + 180 × 1,25 + 450 × 2 = 50 + 225 + 900 = 1 175 €.
Économie ciblée sur le séjour (16 kWh/j × 180 j = 2 880 kWh/an × 15 % = 432 kWh/an évités).
Économie monétaire : 432 × 0,2516 ≈ 109 €/an.
Sur 15 ans : 15 × 109 − (1 175 − 200) = 1 635 − 975 = 660 € net économisés (vs tout convecteurs).
Solution équilibrée : confort dans le séjour (pièce la plus utilisée), équipement modéré ailleurs.
Rédiger en 6 lignes le devis-conseil que Karim envoie à Mme Da Silva :
ConfortChauffe — Devis-conseil pour Mme Da Silva (Lyon, F3 65 m²)
• Besoin annuel de chauffage estimé : 4 275 kWh/an (séjour + chambre + salle de bain), soit ~ 1 076 €/an en convecteurs.
• Option 1 — Tout convecteurs : achat 200 €, coût 15 ans 16 340 €. Confort basique.
• Option 2 — Mix (notre recommandation) : achat 1 175 €, économie ~ 109 €/an grâce à l'inertie du séjour, coût 15 ans ~ 15 680 €.
• Option 3 — Tout inertie : achat 1 800 €, coût 15 ans 15 510 €. Confort excellent partout.
• Recommandation : Option 2 (mix). Confort optimal dans la pièce principale, budget initial accessible (1 175 €), économie 660 € vs convecteurs sur 15 ans.
• Possibilité d'utiliser le chèque énergie ou MaPrimeRénov' « coup de pouce chauffage » pour réduire l'investissement initial.
Si Mme Da Silva pouvait installer une pompe à chaleur air/air (climatiseur réversible) à la place des radiateurs électriques, avec COP = 3,0 et puissance électrique installée 1,5 kW, calculer la nouvelle consommation annuelle pour fournir les 4 275 kWh thermiques nécessaires. Coût d'installation : 3 500 €. Le retour sur investissement est-il raisonnable ?
Énergie électrique nécessaire : \(E_{\text{élec}} = E_{\text{thermique}} / \text{COP} = 4\,275 / 3{,}0 \approx \mathbf{1\,425\ \text{kWh/an}}\).
Coût annuel : 1 425 × 0,2516 ≈ 359 €/an.
Économie vs tout convecteurs : 1 076 − 359 = 717 €/an.
Retour sur investissement : (3 500 − 200) / 717 ≈ 4,6 ans.
Sur 15 ans : économie nette = 15 × 717 − (3 500 − 200) = 10 755 − 3 300 = 7 455 €. Très intéressant, mais la PAC air/air nécessite un accord du bailleur (perçage de façade) — pas toujours possible en location.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Puissance), §3 (Énergie en kWh) et §6.3 (Comparer des systèmes de chauffage) de la leçon Ch01.