L'objectif de cette thèse est de mettre en place des outils permettant d'évaluer les économies financières et énergétiques réalisables en utilisant un contrôle-commande prédictif pour le chauffage des piscines collectives extérieures tout en respectant le confort des nageurs. Pour cela, un modèle numérique a été développé afin de prédire la consommation énergétique du chauffage et l'évolution de la température de l'eau au cours de la journée (la zone de confort déterminée par l'exploitant se situe entre 27°C et 29°C). Une attention particulière a été portée au phénomène d'évaporation, identifié comme la principale source de refroidissement du bassin. La fiabilité des résultats de simulation des bassins a été établie grâce à plusieurs campagnes de mesures expérimentales réalisées sur un bassin en environnement réel sur l'île de la Réunion. Le modèle a ensuite permis de simuler l'impact de différentes solutions visant à réduire le coût de fonctionnement de l'installation et/ou l'énergie consommée tout en assurant le confort des usagers. Dans notre cas d'application le chauffage est assuré par une pompe à chaleur. En plus de la simulation du fonctionnement actuel qui fait office de référence dans la suite, plusieurs scénarii sont étudiés : la mise en place nocturne d'une couverture isolante, une régulation du chauffage qui interdit d'allumer la pompe à chaleur durant les heures de pointe (qui permet une économie financière uniquement), une régulation prédictive du chauffage qui prend en compte les horaires d'ouverture mais aussi la météo et le prix de l'électricité. Des gains d'énergie de 46% à 51% et des réductions du coût de fonctionnement de 30% à 45% sont observés.