Chapitre 4 – Les trois modes de transfert thermique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 juin 2026
💡 Notions centrales : leçon (transfert thermique par un fluide). Puissance transportée par un débit d'eau : \(P = \dot m \times c \times \Delta T\), \(c_{\text{eau}} = 4180\ \mathrm{J/(kg\cdot{}^{\circ}C)}\).
Karim, technicien d'exploitation, suit un réseau de chaleur qui alimente un quartier depuis une chaufferie centrale (bois + récupération). L'eau chaude circule dans des canalisations enterrées vers les bâtiments. Il doit vérifier la puissance livrée et estimer le nombre de logements desservis.
Comment la chaleur est-elle transportée de la chaufferie aux bâtiments ? Pourquoi l'eau revient-elle plus froide ?
L'eau chaude circule dans le réseau (transfert par déplacement d'un fluide). En chauffant les bâtiments, elle cède sa chaleur et revient donc plus froide vers la chaufferie, qui la réchauffe à nouveau.
Calcule la puissance transportée : \(P = \dot m \times c \times \Delta T\) (ṁ = 120 kg/s, c = 4180, ΔT = 30). Donne le résultat en MW.
\(P = 120 \times 4180 \times 30 = 15\,048\,000\ \text{W} \approx \mathbf{15\ MW}\).
Avec 10 % de pertes dans le réseau, quelle est la puissance réellement livrée aux bâtiments ? Vérifie avec la simulation.
\(P_{\text{livrée}} = 15 \times (1 - 0{,}10) = \mathbf{13{,}5\ MW}\). Les 1,5 MW perdus chauffent le sol autour des canalisations.
Si chaque logement a besoin de 5 kW, combien de logements le réseau peut-il chauffer ?
\(13{,}5\ \text{MW} = 13\,500\ \text{kW}\). Nombre de logements : \(13\,500 / 5 = \mathbf{2\,700}\) logements.
Dans la simulation, augmente l'écart ΔT (retour plus froid). Que devient la puissance transportée, à débit constant ? Quel intérêt ?
La puissance augmente (proportionnelle à ΔT). En refroidissant davantage l'eau de retour (mieux exploiter la chaleur chez les bâtiments), on transporte plus de puissance avec le même débit, donc des tuyaux plus petits et moins de pompage.
Augmente les pertes du réseau à 20 % (réseau ancien mal isolé). Combien de logements en moins peut-on chauffer ? Que faudrait-il faire ?
À 20 % de pertes : livré = \(15 \times 0{,}80 = 12\ MW\) → 2 400 logements (300 de moins). Il faudrait mieux isoler les canalisations pour réduire les pertes et livrer plus de chaleur utile.
Quels avantages a un réseau de chaleur par rapport à une chaudière individuelle dans chaque logement ?
Une seule grande chaufferie, plus efficace et mieux entretenue, peut utiliser des énergies renouvelables (bois, géothermie, récupération de chaleur) et de la cogénération. On mutualise : moins d'entretien individuel, meilleur rendement global, moins d'émissions.
Rédige en 4 lignes le principe et l'intérêt d'un réseau de chaleur, avec les chiffres de l'exemple.
« Une chaufferie centrale chauffe de l'eau qui circule dans le quartier : elle cède sa chaleur aux bâtiments (départ 90 °C, retour 60 °C) puis revient se réchauffer. La puissance transportée, P = ṁ·c·ΔT, vaut ici ≈ 15 MW ; après 10 % de pertes, on livre 13,5 MW, de quoi chauffer ≈ 2 700 logements. Mutualiser la production permet d'utiliser des énergies renouvelables et d'améliorer le rendement global. »
Le réseau fonctionne en moyenne 4 000 h/an à 13,5 MW. Calcule l'énergie livrée par an (en MWh, puis en GWh).
\(E = 13{,}5\ \text{MW} \times 4\,000\ \text{h} = 54\,000\ \text{MWh} = \mathbf{54\ GWh/an}\).
Réponse à la problématique : la puissance transportée par l'eau vaut \(P = \dot m \times c \times \Delta T\) (≈ 15 MW ici) ; après pertes, on livre ≈ 13,5 MW, soit ≈ 2 700 logements chauffés depuis une seule chaufferie.
📚 Cette activité s'appuie sur le transfert thermique par un fluide (leçon Ch04).