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Le solaire thermique : exercices corrigés pour le CAP MIT

Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Le solaire thermique capte le rayonnement du soleil pour chauffer un fluide, qui sert ensuite à l'eau chaude sanitaire ou au chauffage. ⁶
Un capteur reçoit une énergie par mètre carré et par an : on la multiplie par la surface pour obtenir l'énergie reçue.
Le rendement compare la chaleur récupérée à l'énergie solaire reçue ; il est toujours inférieur à 100 %.
Pour dimensionner, on divise le besoin de chaleur par ce que fournit réellement 1 m² de capteur.
Garde toujours les unités : Wh, kWh, m², an, jour. Une conversion oubliée fausse tout le résultat.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices te préparent aux calculs et aux raisonnements d'un monteur en installations thermiques qui pose des capteurs solaires. Le solaire thermique consiste à capter le rayonnement du soleil pour échauffer un fluide, liquide ou gaz. ⁶ La chaleur obtenue peut servir directement à produire de l'eau chaude sanitaire ou à chauffer un bâtiment. ⁶ Dans le métier, l'installateur thermique implante, équipe et pose des générateurs, des émetteurs de chaleur et aussi des panneaux solaires. ⁵

Les exercices montent en difficulté : le niveau 1 revoit le vocabulaire et le calcul d'une énergie reçue, le niveau 2 ajoute les conversions et le rendement, le niveau 3 demande de dimensionner une installation. Cherche d'abord seul, avec ta calculatrice, puis ouvre les indices un par un avant de lire la correction.

Les exercices

Exercice 1 Suivre le trajet de l'énergie solaire

★☆☆Environ 5 min

Voici quatre éléments d'une installation de production d'eau chaude solaire, donnés dans le désordre : eau chaude sanitaire utilisée dans la maison, rayonnement du soleil, fluide caloporteur qui s'échauffe, capteur solaire thermique.

Range-les dans l'ordre où l'énergie circule.
Dis ce que fait le capteur.
Cite une autre utilisation possible de la chaleur obtenue, en plus de l'eau chaude sanitaire.

Indice 1

Pars de la source d'énergie et termine par l'usage.

Indice 2

Le capteur transforme une énergie en une autre.

Voir la correction pas à pas

Le point de départ est le rayonnement du soleil : c'est la source d'énergie.
Il arrive sur le capteur solaire thermique, qui l'absorbe.
Le capteur transmet la chaleur au fluide caloporteur, qui s'échauffe.
La chaleur du fluide est enfin utilisée, ici pour l'eau chaude sanitaire.
Ordre complet : rayonnement du soleil, capteur, fluide caloporteur, eau chaude sanitaire.
Le capteur transforme le rayonnement solaire en chaleur et la cède à un fluide. ⁶
La chaleur peut aussi alimenter un chauffage. ⁶

Retiens la chaîne : soleil, capteur, fluide caloporteur, usage. Sur un chantier, chaque élément de cette chaîne correspond à un matériel que tu poses ou que tu raccordes.

Exercice 2 Énergie reçue par un champ de capteurs à Toulouse

★☆☆Environ 5 min

À Toulouse, le soleil apporte environ $1450\ \text{kWh/m}^2\text{.an}$ . ⁴ Une installation comporte des capteurs dont la surface totale est de $4\ \text{m}^2$ .

Quelle énergie solaire annuelle arrive sur ces capteurs ?

Indice 1

L'énergie reçue se calcule en multipliant l'énergie par mètre carré par la surface.

Indice 2

Regarde l'unité : kWh/m².an multiplié par des m² donne des kWh/an.

Voir la correction pas à pas

Données : 1 450 kWh/m².an et une surface de 4 m².
Relation : énergie reçue = énergie par m² × surface.
Calcul : $1450 \times 4 = 5800$ .
Unité : les m² se simplifient, il reste des kWh par an.
Résultat : 5 800 kWh/an arrivent sur les capteurs.

Les capteurs reçoivent 5 800 kWh par an, mais ils n'en transforment qu'une partie en chaleur utile : le rendement sert justement à mesurer cette part.

Exercice 3 Comparer deux villes de France

★☆☆Environ 5 min

Un client de Lille hésite à installer des capteurs solaires thermiques. On lui donne ces valeurs d'énergie solaire annuelle par mètre carré : environ $1450\ \text{kWh/m}^2\text{.an}$ à Toulouse et $990\ \text{kWh/m}^2\text{.an}$ à Lille. ⁴

Calcule l'écart entre les deux villes, par mètre carré et par an.

Indice 1

Un écart est une soustraction.

Indice 2

Garde l'unité du texte.

Voir la correction pas à pas

On cherche la différence entre la grande valeur (Toulouse) et la petite (Lille).
Calcul : $1450 - 990 = 460$ .
Unité : kWh/m².an, comme les données.
Résultat : Lille reçoit 460 kWh/m².an de moins que Toulouse.

L'écart existe mais le nord de la France reçoit tout de même une énergie solaire importante : la documentation technique souligne que la différence du nord au sud reste peu marquée. ⁴ Pour Lille, on prévoit donc une surface de capteurs plus grande qu'à Toulouse pour couvrir le même besoin.

Exercice 4 Du Wh/m² au kWh/m² sur un mois

★★☆Environ 8 min

Les données météo permettent de calculer une énergie solaire cumulée, exprimée en $\text{Wh/m}^2$ . ² Pour un mois de 30 jours, on suppose une énergie moyenne de $4\,800\ \text{Wh/m}^2$ par jour sur le plan des capteurs.

Calcule l'énergie cumulée sur le mois, en $\text{kWh/m}^2$ .

Indice 1

Commence par multiplier la valeur journalière par le nombre de jours.

Indice 2

Convertis ensuite les Wh en kWh en divisant par 1 000.

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Énergie sur le mois en Wh/m² : $4800 \times 30 = 144\,000$ .
Conversion : $144\,000 \div 1000 = 144$ .
Résultat : 144 kWh/m² sur le mois.
Contrôle : 4,8 kWh/m² par jour sur 30 jours donne bien 144 kWh/m².

Convertir avant ou après la multiplication donne le même résultat. Choisis l'ordre qui te paraît le plus sûr et écris chaque étape.

Exercice 5 Rendement d'un capteur sur une journée

★★☆Environ 8 min

Un capteur solaire thermique a une surface de $3\ \text{m}^2$ . Un jour donné, l'énergie solaire reçue est de $5\ \text{kWh/m}^2$ . Pendant cette journée, le capteur cède $9\ \text{kWh}$ de chaleur à son fluide caloporteur.

Calcule le rendement du capteur ce jour-là, en pourcentage.

Indice 1

Calcule d'abord l'énergie totale reçue par les 3 m².

Indice 2

Rendement = énergie utile ÷ énergie reçue.

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Énergie reçue par le capteur : $5 \times 3 = 15\ \text{kWh}$ .
Énergie utile : 9 kWh de chaleur transmise au fluide.
Rendement : $\eta = \dfrac{9}{15} = 0{,}6$ .
En pourcentage : $0{,}6 \times 100 = 60\ \%$ .
Contrôle : le résultat est inférieur à 100 %, ce qui est normal.

Le capteur récupère 60 % de l'énergie reçue ce jour-là. Le reste est perdu, notamment par les pertes de chaleur vers l'extérieur.

Exercice 6 Énergie pour chauffer un ballon d'eau

★★☆Environ 10 min

Un ballon contient $200\ \text{L}$ d'eau, soit $200\ \text{kg}$ . L'eau entre à $15\ °\text{C}$ et doit être portée à $55\ °\text{C}$ . On donne : il faut environ $1{,}16\ \text{Wh}$ pour élever de $1\ °\text{C}$ la température de $1\ \text{kg}$ d'eau.

Calcule l'énergie nécessaire, en $\text{kWh}$ .

Indice 1

Calcule d'abord l'écart de température.

Indice 2

Énergie en Wh = masse × 1,16 × écart de température.

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Écart de température : $55 - 15 = 40\ °\text{C}$ .
Énergie en Wh : $200 \times 1{,}16 \times 40 = 9\,280\ \text{Wh}$ .
Conversion : $9\,280 \div 1000 = 9{,}28\ \text{kWh}$ .
Résultat : il faut 9,28 kWh pour chauffer ce ballon.

Cette énergie de 9,28 kWh est le besoin de chaleur d'un remplissage complet du ballon. C'est le type de valeur que le chauffe-eau solaire doit fournir pour produire de l'eau chaude sanitaire. ⁶

Exercice 7 Part de la consommation d'un foyer couverte par le solaire

★★☆Environ 8 min

Un foyer type français consomme environ $13\,500\ \text{kWh}$ d'énergie par an. ⁴ Une installation solaire thermique lui fournit $2\,700\ \text{kWh}$ de chaleur par an.

Quelle part de la consommation annuelle cette installation couvre-t-elle, en pourcentage ?

Indice 1

Une part se calcule en divisant la quantité fournie par le total.

Indice 2

Multiplie par 100 pour obtenir un pourcentage.

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Quantité fournie par le solaire : 2 700 kWh/an.
Total consommé : 13 500 kWh/an.
Fraction : $\dfrac{2700}{13500} = 0{,}2$ .
Pourcentage : $0{,}2 \times 100 = 20\ \%$ .

L'installation couvre 20 % de la consommation. Une part modeste en apparence représente pourtant des kilowattheures économisés chaque année, un point à valoriser auprès du client.

Exercice 8 Surface de capteurs pour couvrir un besoin annuel

★★★Environ 12 min

À Toulouse, l'énergie solaire annuelle reçue est d'environ $1450\ \text{kWh/m}^2\text{.an}$ . ⁴ Le rendement moyen annuel des capteurs est de $40\ \%$ . Le besoin de chaleur à couvrir est de $2\,900\ \text{kWh/an}$ .

Quelle surface de capteurs faut-il installer ?

Indice 1

Calcule d'abord l'énergie utile fournie par 1 m² de capteur en un an.

Indice 2

Surface = besoin ÷ énergie utile par m².

Voir la correction pas à pas

Énergie utile par m² : $1450 \times 0{,}40 = 580\ \text{kWh/m}^2\text{.an}$ .
Relation : surface = besoin ÷ énergie utile par m².
Calcul : $2900 \div 580 = 5$ .
Unité : des kWh/an divisés par des kWh/m².an donnent des m².
Résultat : il faut 5 m² de capteurs.

Il faut 5 m² de capteurs. Si tu oublies le rendement et divises par 1 450, tu trouves 2 m² : le dimensionnement serait trop juste et l'installation ne couvrirait pas le besoin.

Exercice 9 Dimensionner pour un besoin journalier

★★★Environ 12 min

Reprends le besoin de $9{,}28\ \text{kWh}$ calculé pour chauffer l'eau du ballon, et suppose qu'on le chauffe une fois par jour. Un jour d'été, l'énergie solaire reçue est de $4\ \text{kWh/m}^2$ et le rendement du capteur est de $58\ \%$ .

Quelle surface de capteurs permet de fournir exactement ce besoin ce jour-là ?

Indice 1

Cherche l'énergie utile récupérée par 1 m² pendant la journée.

Indice 2

Divise ensuite le besoin par cette énergie utile.

Voir la correction pas à pas

Énergie utile par m² : $4 \times 0{,}58 = 2{,}32\ \text{kWh/m}^2$ .
Relation : surface = besoin ÷ énergie utile par m².
Calcul : $9{,}28 \div 2{,}32 = 4$ .
Résultat : 4 m² suffisent ce jour-là.
Contrôle : $4 \times 2{,}32 = 9{,}28\ \text{kWh}$ , le besoin est bien couvert.

Ce calcul vaut pour une belle journée. En hiver, l'énergie reçue est plus faible et l'installation seule ne suffit pas : une production d'appoint est alors nécessaire.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi le rendement d'un capteur est-il toujours inférieur à 100 % ?

Le capteur ne récupère pas toute l'énergie qu'il reçoit : une partie est perdue sous forme de chaleur vers l'extérieur et une partie du rayonnement n'est pas absorbée. Les principes physiques en jeu sont notamment l'absorption et la conduction thermique. ⁶ Le rendement compare donc toujours une énergie utile, plus petite, à une énergie reçue, plus grande.

Faut-il toujours convertir en kWh avant de calculer ?

Non, mais il faut que toutes les grandeurs d'un même calcul soient dans la même unité. Les données météo sont souvent en $\text{Wh/m}^2$ ², alors que les valeurs annuelles se donnent en $\text{kWh/m}^2\text{.an}$ . ⁴ Convertis d'abord, divise par 1 000 pour passer de Wh à kWh, puis calcule en écrivant l'unité à chaque ligne.

Sources

Programme visé : CAP Monteur en installations thermiques (CAP MIT) · eduscol.education.fr

CAP Monteur en installations thermiques (CAP MIT), eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
Éduscol STI - Ressources sur les installations thermiques, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
Repères pour la formation en énergétique - Installations thermiques et génie climatique, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
Documentation technique - Thermique et solaire, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
CAP Monteur en installations thermiques (MIT) - Présentation et formation, onisep.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
Énergie solaire thermique, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.

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L'essentiel

Comment utiliser ces exercices

Les exercices

Exercice 1 Suivre le trajet de l'énergie solaire

Exercice 2 Énergie reçue par un champ de capteurs à Toulouse

Exercice 3 Comparer deux villes de France

Exercice 4 Du Wh/m² au kWh/m² sur un mois

Exercice 5 Rendement d'un capteur sur une journée

Exercice 6 Énergie pour chauffer un ballon d'eau

Exercice 7 Part de la consommation d'un foyer couverte par le solaire

Exercice 8 Surface de capteurs pour couvrir un besoin annuel

Exercice 9 Dimensionner pour un besoin journalier

Les questions qu'on se pose

Sources

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