Le refroidissement par immersion s’impose comme la solution de refroidissement la plus efficiente pour les datacenters français confrontés aux défis énergétiques de l’intelligence artificielle et du calcul haute performance. Cette technologie permet de réduire jusqu’à 90 % la consommation énergétique liée au refroidissement et d’atteindre un PUE de 1,03 contre 1,5 pour les systèmes à air traditionnels [1]. Face à un marché européen évalué à 535 millions USD en 2024 et qui croît de 21,1 % par an, la France développe une infrastructure compatible avec cette révolution thermique.
📑 Sommaire de l’article
- Qu’est-ce que le Refroidissement par Immersion ?
- Fonctionnement : Deux Technologies Complémentaires
- Économies d’Énergie : Données Chiffrées et Impact Réel
- Datacenters Français Compatibles et Déploiements en Production
- Critères de Compatibilité pour Adopter l’Immersion Cooling
- Avantages Opérationnels du Refroidissement par Immersion
- Comparatif : Immersion vs Autres Technologies de Refroidissement
- Défis et Limitations à Anticiper
- Perspectives du Marché Français et Européen
- FAQ : Questions Fréquentes sur le Refroidissement par Immersion
- Conclusion
« Le refroidissement par immersion représente une rupture technologique majeure pour gérer les densités de calcul de l’IA. Nous observons des économies d’énergie jusqu’à 40 % sur la consommation globale d’un datacenter moderne. »
Qu’est-ce que le Refroidissement par Immersion ?
Le refroidissement par immersion (immersion cooling) consiste à plonger directement les serveurs et leurs composants électroniques dans un bain de liquide diélectrique non conducteur d’électricité. Cette méthode élimine totalement le besoin de ventilateurs et de climatisation traditionnelle.
Le fluide diélectrique absorbe directement la chaleur produite par les CPU, GPU et autres composants, puis circule vers un échangeur thermique (CDU – Coolant Distribution Unit) où il est refroidi avant d’être réinjecté dans le bain. Cette circulation en boucle fermée permet une gestion thermique homogène et ultra-efficace.
Contrairement au refroidissement par air qui représente 30 à 40 % de la consommation électrique totale d’un datacenter classique, l’immersion réduit drastiquement cette part énergétique tout en permettant de supporter des densités de puissance supérieures à 250 kW par rack.
Fonctionnement : Deux Technologies Complémentaires
Immersion Monophasée (IC1P)
Le système monophasé maintient le fluide diélectrique à l’état liquide en permanence. Les serveurs sont immergés verticalement dans des cuves remplies d’huile minérale ou d’hydrocarbures synthétiques. La chaleur est transférée par contact direct avec le liquide qui circule vers une unité de distribution de refroidissement (CDU), puis vers une tour de refroidissement ou un aérorefroidisseur pour rejeter la chaleur à l’extérieur.
Cette solution est idéale pour les densités moyennes à élevées (jusqu’à 100 kW par rack) et représente la technologie la plus mature et la plus déployée en France.
Immersion Biphasée (IC2P)
Le système biphasé utilise un fluide à bas point d’ébullition qui change d’état (liquide vers gaz) au contact des composants chauds. La vapeur monte naturellement, se condense au contact d’un échangeur froid placé dans la cuve, puis retombe en liquide dans le bain.
Cette méthode gère des densités extrêmes (>250 kW par rack) et convient particulièrement aux infrastructures dédiées à l’intelligence artificielle et au machine learning nécessitant des GPU haute puissance.
« L’immersion cooling permet une simplification de l’architecture technique du refroidissement des datacenters, tout en garantissant une efficacité thermique sans précédent pour les charges de travail intensives. »
Économies d’Énergie : Données Chiffrées et Impact Réel
Réduction de la Consommation Énergétique
Les études de terrain et rapports industriels démontrent des gains énergétiques considérables :
- 90 % d’économies sur la partie refroidissement spécifiquement
- 35 à 50 % de réduction de la consommation électrique globale du datacenter
- PUE de 1,03 en moyenne (contre 1,5 pour l’air et 1,2 pour le refroidissement liquide direct)
- 20 % d’économies sur un datacenter moderne déjà optimisé
L’étude Microsoft citée par Orange (2024) confirme qu’un passage du refroidissement par air vers l’immersion ou les plaques froides réduit les émissions de gaz à effet de serre de 15 à 21 %, la consommation énergétique de 15 à 20 % et l’usage d’eau de 31 à 52 % sur l’ensemble du cycle de vie.
Réduction de l’Empreinte Environnementale
| Indicateur | Refroidissement Air | Immersion Cooling | Réduction |
|---|---|---|---|
| Consommation énergie | 100 % (référence) | 50-65 % | -35 à -50 % |
| Émissions CO₂ | 100 % (référence) | 61-85 % | -15 à -39 % |
| Consommation eau | 100 % (référence) | 9-69 % | -31 à -91 % |
| Niveau sonore | >100 dB | <90 dB | Silence opérationnel |
| Durée de vie composants | 100 % (référence) | +25 % | Extension garantie |
Ces chiffres proviennent d’études menées par 2CRSi, Totalinux et l’ADEME sur des installations françaises en production.
Valorisation de la Chaleur Résiduelle
Le refroidissement par immersion permet de récupérer la chaleur à des températures exploitables (60 à 65°C) pour alimenter des réseaux de chaleur urbains, chauffer des bâtiments adjacents ou des piscines municipales. Cette valorisation énergétique améliore encore le bilan carbone global et peut générer des revenus complémentaires.
Datacenters Français Compatibles et Déploiements en Production
Datacampus : Premier Hébergeur Français en Production
Datacampus est le premier hébergeur français à avoir déployé la technologie d’immersion cooling en production depuis 2021. L’entreprise propose des services de colocation compatibles avec cette technologie pour répondre aux besoins de densité élevée des clients en intelligence artificielle et calcul scientifique.
Cette infrastructure permet aux entreprises d’héberger leurs serveurs GPU dans un environnement optimisé, sans avoir à investir elles-mêmes dans la technologie d’immersion.
Totalinux : Premier Datacenter Dédié en Île-de-France
Totalinux a inauguré à Jouy-en-Josas (Yvelines) le premier datacenter français entièrement conçu autour du refroidissement par immersion. Ce site est spécifiquement optimisé pour les workloads d’intelligence artificielle et offre :
- Des cuves d’immersion standardisées compatibles avec tous types de serveurs
- Une installation possible dans n’importe quel bâtiment sans travaux lourds
- Un PUE inférieur à 1,1
- Une élimination totale des ventilateurs et de la poussière
AI Green Bytes : Nouveau Projet Parisien Avec Fluide Végétal
AI Green Bytes développe un datacenter refroidi par immersion à Paris, prévu pour juin 2025, utilisant le fluide diélectrique Qloe d’Oleon, d’origine végétale. Cette installation innovante présente plusieurs caractéristiques uniques :
- Fluide biodégradable et non toxique à base végétale
- Compatible avec les GPU Nvidia et AMD pour workloads IA
- Capacité de 361 kW par cuve
- Réduction de 90 % de l’énergie de refroidissement
- Possibilité de réutilisation de la chaleur
Oleon Venette : Plus Grand Site de Test Européen
Le site Oleon de Venette (Oise) héberge la plus grande unité de test d’immersion cooling d’Europe. Cette installation valide la compatibilité des fluides diélectriques Qloe avec les équipements haute densité et sert de référence pour les déploiements commerciaux en France et en Europe.
Fournisseurs et Intégrateurs Français
Plusieurs entreprises françaises proposent des solutions d’immersion cooling compatibles avec les infrastructures existantes :
- 2CRSi : Solutions pour racks dépassant 80 kW, installations outdoor
- APL Datacenter : Intégration de systèmes monophasés et biphasés
- TTK : Systèmes de détection de fuites pour cuves d’immersion
- Totalinux : Solutions clés en main avec accompagnement technique
Critères de Compatibilité pour Adopter l’Immersion Cooling
Densité de Puissance Requise
Le refroidissement par immersion devient pertinent économiquement à partir de 20 kW par rack et indispensable au-delà de 40 kW. Les infrastructures IA avec serveurs GPU multiples atteignent facilement 80 à 250 kW par rack, rendant l’immersion incontournable.
Pour des densités inférieures à 15 kW, le refroidissement par air optimisé ou le refroidissement liquide direct (DLC) restent plus économiques.
Type de Workload
Les cas d’usage idéaux incluent :
- Intelligence artificielle : Entraînement de modèles deep learning avec GPU
- Calcul haute performance (HPC) : Simulations scientifiques, modélisation
- Blockchain et minage : Infrastructures à forte densité de calcul
- Rendering et traitement vidéo : Fermes de rendu 3D
Infrastructure Bâtimentaire
Contrairement aux idées reçues, l’immersion cooling ne nécessite pas de datacenter dédié. Les solutions modernes s’intègrent dans :
- Des bâtiments existants avec plancher renforcé (charge de 800 à 1200 kg/m²)
- Des espaces sans climatisation dédiée
- Des environnements industriels ou urbains
- Des conteneurs mobiles pour edge computing
Budget d’Investissement
| Composante | Coût Approximatif |
|---|---|
| Cuve d’immersion (20-40 serveurs) | 50 000 – 100 000 € |
| Fluide diélectrique | 20 – 60 €/litre |
| CDU (unité de distribution) | 30 000 – 80 000 € |
| Intégration et installation | 40 000 – 120 000 € |
| Total pour 1 rack | 140 000 – 360 000 € |
Le retour sur investissement intervient généralement entre 3 et 5 ans grâce aux économies d’énergie et à l’allongement de la durée de vie des serveurs.
Avantages Opérationnels du Refroidissement par Immersion
Performances et Fiabilité
- Homogénéité thermique : Élimination des points chauds (hot spots) et variations thermiques brusques
- Overclocking sécurisé : Possibilité de pousser les composants au-delà des spécifications constructeur
- Réduction des pannes : Absence de poussière, vibrations et oxydation
- Durée de vie prolongée : +25 % en moyenne sur les composants électroniques
Environnement et Confort
- Silence opérationnel : Moins de 90 dB contre plus de 100 dB avec ventilateurs
- Élimination de la climatisation : Plus de groupes froids énergivores
- Réduction de l’empreinte au sol : Densification possible jusqu’à 10x
- Flexibilité d’implantation : Installation dans des zones non adaptées au refroidissement par air
Conformité Réglementaire
Le refroidissement par immersion facilite la conformité avec :
- La directive européenne sur l’efficacité énergétique des datacenters
- Les objectifs français de neutralité carbone 2050
- Les certifications environnementales (ISO 50001, ISO 14001)
- Les engagements RSE et critères ESG des entreprises
Comparatif : Immersion vs Autres Technologies de Refroidissement
| Critère | Air Cooling | Direct-to-Chip (DLC) | Immersion Cooling |
|---|---|---|---|
| PUE typique | 1,5-2,0 | 1,2-1,3 | 1,03-1,1 |
| Densité max (kW/rack) | 10-15 | 40-80 | 100-300+ |
| Économies énergie | Référence | 15-25 % | 35-50 % |
| Niveau sonore | >100 dB | 80-95 dB | <90 dB |
| Complexité maintenance | Faible | Moyenne | Moyenne-élevée |
| Coût initial | Faible | Moyen | Élevé |
| ROI | N/A | 5-7 ans | 3-5 ans |
| Compatibilité existant | Universelle | Partielle | Adaptée |
L’immersion se positionne comme la solution optimale pour les densités élevées et les nouveaux projets IA, tandis que le DLC reste pertinent pour moderniser des infrastructures existantes à densité moyenne.
Défis et Limitations à Anticiper
Maintenance et Accessibilité
L’accès aux serveurs immergés nécessite des procédures spécifiques :
- Extraction du serveur hors du bain avec égouttage
- Manipulation avec équipements de protection (combinaisons)
- Temps d’intervention légèrement supérieur au rack classique
- Formation des équipes techniques requise
Détection des Fuites
Les fluides diélectriques nécessitent des systèmes de détection de fuites spécialisés. Des entreprises comme TTK proposent des capteurs adaptés aux hydrocarbures utilisés dans les cuves d’immersion. Une fuite non détectée peut entraîner des risques environnementaux et des coûts de remplacement élevés.
Compatibilité des Composants
Tous les composants ne sont pas immédiatement compatibles :
- Les disques durs mécaniques (HDD) nécessitent des adaptations
- Certains connecteurs peuvent nécessiter des joints renforcés
- Les batteries de backup (UPS) doivent rester externes
- Les cartes réseau haute densité requièrent une validation préalable
Coût des Fluides Diélectriques
Le fluide représente un investissement significatif (20 à 60 €/litre) et nécessite un renouvellement partiel tous les 3 à 5 ans selon la dégradation thermique. Les fluides végétaux comme Qloe offrent une alternative plus écologique mais à coût similaire.
Perspectives du Marché Français et Européen
Croissance Accélérée
Le marché européen du refroidissement par immersion a atteint 535 millions USD en 2024 et croît à un rythme de 21,1 % par an selon Grand View Research. La France représente environ 12 à 15 % de ce marché, portée par :
- Le développement des infrastructures IA souveraines
- Les réglementations environnementales contraignantes
- Les objectifs de neutralité carbone des hyperscalers
- La densification des datacenters urbains
Adoption par les Acteurs Majeurs
Plusieurs géants du cloud et de l’IA testent ou déploient l’immersion cooling :
- Microsoft : Expérimentations depuis 2018 avec résultats confirmés
- 3M et Inspur : Partenariats en Chine avec croissance de 27 % en 2024
- AWS : Annonce de déploiement en décembre 2024 pour charges GPU
- Shell : Lancement de fluides diélectriques nouvelle génération en 2023
En France, cette adoption reste portée par des acteurs spécialisés (Totalinux, Datacampus) mais les grands opérateurs de colocation évaluent activement cette technologie pour leurs nouvelles constructions.
Évolutions Technologiques
Les prochaines innovations incluent :
- Fluides diélectriques 100 % biosourcés et biodégradables
- Systèmes hybrides combinant immersion et direct-to-chip
- IA prédictive pour optimisation dynamique des flux thermiques
- Standardisation des cuves pour interopérabilité entre fournisseurs
FAQ : Questions Fréquentes sur le Refroidissement par Immersion
Le refroidissement par immersion est-il vraiment plus économique que l’air ?
Oui, avec des économies de 35 à 50 % sur la consommation électrique globale du datacenter. Le retour sur investissement intervient généralement entre 3 et 5 ans selon la densité de puissance et les tarifs énergétiques locaux. Le gain est maximal pour les infrastructures IA dépassant 40 kW par rack.
Quels datacenters en France proposent la colocation avec immersion cooling ?
Datacampus est le premier hébergeur français à proposer de la colocation avec refroidissement par immersion depuis 2021. Totalinux à Jouy-en-Josas offre également des espaces dédiés IA avec cette technologie. AI Green Bytes ouvrira un nouveau site à Paris en juin 2025 avec fluide végétal Qloe.
Le fluide diélectrique est-il dangereux pour les composants électroniques ?
Non, les fluides diélectriques sont spécifiquement conçus pour ne pas conduire l’électricité et sont chimiquement neutres vis-à-vis des matériaux électroniques. Ils prolongent même la durée de vie des composants de 25 % en moyenne en éliminant oxydation, poussière et variations thermiques brusques.
Peut-on convertir un datacenter existant au refroidissement par immersion ?
Oui, mais cela nécessite une évaluation structurelle du plancher (charge de 800-1200 kg/m² par cuve), un espace suffisant pour les CDU et échangeurs, et une adaptation des procédures de maintenance. La conversion est plus simple pour des zones dédiées haute densité que pour l’ensemble d’une infrastructure existante.
Quel est l’impact environnemental du refroidissement par immersion ?
L’impact est globalement très positif : réduction de 15 à 39 % des émissions CO₂, économie de 31 à 91 % d’eau selon les études, et possibilité de valoriser la chaleur résiduelle. Les fluides végétaux comme Qloe offrent une biodégradabilité supérieure aux hydrocarbures synthétiques traditionnels.
Conclusion
Le refroidissement par immersion s’impose comme la technologie incontournable pour les datacenters français confrontés aux défis de densité de l’intelligence artificielle et du calcul haute performance. Avec des économies d’énergie atteignant 50 %, un PUE de 1,03 et une croissance du marché européen de 21 % par an, cette solution conjugue performance, durabilité et rentabilité. Des acteurs français comme Datacampus, Totalinux et le futur site AI Green Bytes démontrent la maturité et la disponibilité de cette technologie sur le territoire national. Pour les entreprises cherchant à optimiser leur infrastructure IT tout en respectant leurs engagements environnementaux, l’immersion cooling représente désormais une option stratégique à évaluer sérieusement.
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Sources et références
- Datacampus – Immersion Cooling (datacampus.fr)
- 2CRSi – Comment fonctionne l’immersion cooling (2crsi.com)
- Totalinux – Immersion cooling (totalinux.fr)
- APL Datacenter – Immersion cooling refroidissement (apl-datacenter.com)
- Gimelec – Refroidissement liquide des data centers (gimelec.fr)
- ADEME – Refroidissement des datacenters technologies utilisées en France (librairie.ademe.fr)
- Orange Hello Future – Pourquoi et comment refroidir les usages liés à l’IA (hellofuture.orange.com)
- Data Center Dynamics – AI Green Bytes Paris immersion cooling (datacenterdynamics.com)
- Grand View Research – Europe Data Center Liquid Immersion Cooling Market (grandviewresearch.com)
- Research Nester – Marché du refroidissement par immersion 2025 (researchnester.com)