Refroidissement par Immersion en Datacenter : Datacenters Français Équipés et Bénéfices Énergétiques

Le refroidissement par immersion représente une révolution dans la gestion thermique des datacenters, avec un marché mondial passant de 1,5 milliard USD en 2024 à une projection de 8,3 milliards USD d’ici 2035 ^[1]. Cette technologie consiste à immerger complètement les serveurs dans un fluide diélectrique non conducteur, permettant de réduire la consommation énergétique jusqu’à 40% et les émissions de carbone de 39% ^[2]. En France, plusieurs acteurs pionniers ont déjà adopté cette solution pour répondre aux défis énergétiques et environnementaux du secteur.

Qu’est-ce que le refroidissement par immersion en datacenter ?

Le refroidissement par immersion (immersion cooling) est une technologie de refroidissement liquide qui consiste à plonger entièrement les serveurs ou leurs composants électroniques dans un fluide diélectrique – généralement une huile minérale ou synthétique qui ne conduit pas l’électricité. Ce liquide absorbe directement la chaleur produite par les processeurs (CPU, GPU) et autres éléments matériels, puis la transfère vers un système d’échangeur thermique.

Contrairement au refroidissement par air traditionnel qui nécessite ventilateurs, climatiseurs et infrastructures lourdes, l’immersion cooling élimine ces équipements en exploitant les propriétés thermiques supérieures des liquides. Le fluide diélectrique peut être jusqu’à 1 400 fois plus efficace que l’air pour évacuer la chaleur, permettant de gérer des densités thermiques jusqu’à 60 kW/m² ^[3].

Cette méthode se décline en deux variantes principales : le refroidissement monophasé (le fluide reste liquide et circule par pompes ou convection naturelle) et le refroidissement diphasé (le fluide s’évapore au contact des composants chauds puis se condense pour retomber par gravité).

Comment fonctionne le refroidissement par immersion ?

Le processus de refroidissement par immersion repose sur un cycle thermique optimisé en plusieurs étapes :

• Immersion des serveurs : Les équipements informatiques sont installés verticalement ou horizontalement dans des réservoirs étanches remplis de fluide diélectrique. Les cartes mères, processeurs, mémoires et autres composants sont directement en contact avec le liquide, sans protection supplémentaire.

• Absorption de la chaleur : La chaleur générée par les composants est instantanément transférée au fluide diélectrique par contact direct. Le liquide chaud monte naturellement (convection naturelle) ou est pompé (circulation forcée) vers la partie supérieure du réservoir.

• Transfert vers l’échangeur thermique : Le fluide chauffé circule dans une unité de distribution de refroidissement (CDU – Cooling Distribution Unit), un échangeur de chaleur qui transfère l’énergie thermique vers une boucle d’eau secondaire.

• Rejet de la chaleur : L’eau chaude de la boucle secondaire rejette sa chaleur à l’extérieur via des aérorefroidisseurs adiabatiques (par évaporation) ou des tours de refroidissement. Cette chaleur peut également être récupérée pour des usages de chauffage urbain, de bâtiments ou de piscines municipales.

• Recyclage du fluide : Le fluide diélectrique refroidi retourne dans les réservoirs pour un nouveau cycle d’absorption thermique, créant un circuit fermé et continu.

Cette architecture élimine complètement les ventilateurs bruyants (réduction du bruit jusqu’à 90 dB), supprime la nécessité de climatisation, de planchers techniques, de faux plafonds et de systèmes complexes de traitement de l’air ^[4].

Datacenters français équipés de refroidissement par immersion

La France compte plusieurs datacenters pionniers qui ont adopté le refroidissement par immersion en production, positionnant le pays parmi les leaders européens sur cette technologie.

Datacampus – Premier hébergeur français en production

Datacampus détient le titre de premier hébergeur en France à avoir déployé le refroidissement par immersion en production depuis 2021 ^[5]. Cette installation permet de :

• Réduire la consommation électrique de 30%
• Diminuer l’emprise au sol de 50%
• Supporter des densités thermiques jusqu’à 60 kW/m² (4 fois supérieures aux systèmes classiques)
• Atteindre un PUE < 1,03, l’un des meilleurs au monde

L’impact environnemental est significatif avec une élimination de 30 à 40% de la consommation dédiée à la climatisation traditionnelle.

Totalinux – Datacenter pionnier à Jouy-en-Josas

Totalinux a installé le premier datacenter français utilisant exclusivement la technologie d’immersion à Jouy-en-Josas dans les Yvelines ^[6]. Cette installation se distingue par :

• Une solution écologique avec fluide diélectrique adapté à tout bâtiment
• Aucune infrastructure spécifique requise (sous-sol, bâtiment standard)
• Une amélioration de l’efficience énergétique et de la durée de vie des composants
• Une intégration facilitée d’énergies renouvelables

Autres acteurs français de l’écosystème

Plusieurs entreprises françaises développent et commercialisent des solutions de refroidissement par immersion :

• 2CRSi : Constructeur de serveurs et solutions immersion cooling
• APL Datacenter : Spécialiste du refroidissement liquide pour datacenters
• TTK : Solutions de détection de fuites pour datacenters refroidis par immersion

Bénéfices énergétiques et environnementaux du refroidissement par immersion

Réduction drastique de la consommation énergétique

Le refroidissement par immersion génère des économies d’énergie majeures à plusieurs niveaux :

• Consommation électrique réduite de 30 à 40% : Les datacenters traditionnels consacrent 30 à 40% de leur énergie totale à la climatisation. L’immersion cooling élimine cette charge énergétique ^[7]
• PUE optimisé < 1,03 : Le Power Usage Effectiveness descend sous le seuil de 1,03, indépendamment de la localisation géographique du datacenter ^[5]
• Économies globales de 20 à 36% : Réduction de la consommation énergétique totale grâce à l’élimination des ventilateurs, dissipateurs thermiques et systèmes de refroidissement périphériques ^[8]
• TCO réduit de 35 à 50% : Le coût total de possession diminue significativement avec moins de maintenance et d’infrastructures à gérer ^[4]

Impact environnemental et consommation de ressources

Les bénéfices environnementaux du refroidissement par immersion sont substantiels :

• Émissions de carbone réduites de 39% comparé aux systèmes traditionnels ^[2]
• Consommation d’eau diminuée de 91% : Élimination des tours de refroidissement évaporatives gourmandes en eau ^[2]
• Réduction des émissions de GES de 15 à 21% sur l’ensemble du cycle de vie ^[9]
• Emprise au sol réduite de 50% avec densités atteignant 60 kW/m² (4 fois supérieures) ^[5]

L’absence de gaz polluants, de systèmes d’humidification et d’extinction chimique contribue également à un bilan environnemental favorable.

Récupération et valorisation de la chaleur

L’un des avantages majeurs de l’immersion cooling réside dans sa capacité à valoriser la chaleur résiduelle. Le fluide diélectrique peut atteindre des températures de 40 à 60°C, permettant :

• Chauffage de bâtiments d’entreprise ou résidentiels
• Alimentation de réseaux de chaleur urbains
• Chauffage de piscines municipales ou installations sportives
• Production d’eau chaude sanitaire

Cette récupération transforme un coût énergétique en ressource valorisable, améliorant encore le bilan global du datacenter.

Avantages opérationnels et techniques du refroidissement par immersion

Au-delà des bénéfices énergétiques, l’immersion cooling offre des avantages opérationnels significatifs.

Infrastructure simplifiée et flexibilité d’installation

• Suppression des infrastructures lourdes : Pas de faux plafonds, planchers techniques surélevés, murs coupe-feu ou systèmes de climatisation ^[4]
• Installation possible partout : Sous-sol, bâtiment standard, conteneur mobile – aucune contrainte architecturale spécifique ^[6]
• Réduction de l’emprise au sol de 40 à 50% : Densification optimale de l’espace disponible ^[5]
• Absence de machinerie spécifique : Pas de traitement d’air, d’humidificateurs ou de systèmes anti-incendie complexes ^[4]

Performance et fiabilité accrues

• Bruit quasi nul : Élimination des ventilateurs bruyants (réduction jusqu’à 90 dB) créant un environnement de travail silencieux ^[2]
• Durée de vie prolongée des composants : Température homogène et stable, absence d’oxydation et de variations thermiques brutales ^[3]
• Protection contre la poussière et les vibrations : Le fluide protège les composants des contaminants et chocs mécaniques ^[3]
• Support des hautes densités : Idéal pour les applications IA, HPC (calcul haute performance), GPU et charges de travail intensives ^[9]

Maintenance réduite et coûts opérationnels optimisés

• Moins de pannes matérielles : Environnement thermique stable et protection physique des composants
• Maintenance simplifiée : Moins d’équipements périphériques à surveiller et entretenir
• TCO réduit de 35 à 50% : Économies cumulées sur énergie, espace, maintenance et remplacement matériel ^[4]
• Scalabilité facilitée : Ajout de capacités sans redimensionner les systèmes de climatisation

Comparaison des technologies de refroidissement datacenter

Cette comparaison montre que le refroidissement par immersion excelle particulièrement pour les applications à haute densité thermique, tandis que le refroidissement par air reste pertinent pour les charges de travail standard.

Cas d’usage optimaux et limitations du refroidissement par immersion

Applications idéales

Le refroidissement par immersion se révèle particulièrement adapté à certains contextes :

• Datacenters haute densité : Serveurs GPU pour intelligence artificielle, deep learning et inférence IA générative
• Calcul haute performance (HPC) : Recherche scientifique, modélisation climatique, simulations complexes
• Gaming et cloud gaming : Serveurs de rendu graphique et streaming de jeux vidéo
• Edge computing haute densité : Micro-datacenters urbains avec contraintes d’espace et de bruit
• Datacenters avec récupération de chaleur : Projets intégrant chauffage urbain ou installations industrielles

Limitations et considérations

Malgré ses avantages, l’immersion cooling présente certaines contraintes :

• Investissement initial élevé : Coût des réservoirs, fluides diélectriques et adaptation des serveurs
• Technologie encore en maturation : Moins de 5% du marché mondial en 2024, nécessitant des compétences spécialisées ^[10]
• Complexité de maintenance : Gestion des fluides, détection de fuites, formation des équipes techniques
• Adaptation matérielle : Tous les serveurs ne sont pas compatibles sans modification
• Réagencement nécessaire : Passage de baies verticales à réservoirs horizontaux dans certains cas ^[10]

Marché du refroidissement par immersion : perspectives 2025-2035

Croissance mondiale et projections

Le marché mondial du refroidissement par immersion connaît une croissance explosive :

• Valeur 2024-2025 : 1,5 à 1,52 milliard USD ^[1]
• Projection 2035 : 8,3 milliards USD
• TCAC (Taux de Croissance Annuel Composé) : 18,3% sur la période 2025-2035 ^[1]
• Marché des fluides diélectriques : 180 millions USD en 2025, projeté à 830 millions USD en 2032 (TCAC 23,9%) ^[11]

Croissance par région géographique

Les dynamiques régionales montrent des disparités significatives :

Drivers de croissance

Plusieurs facteurs accélèrent l’adoption du refroidissement par immersion :

• Explosion de l’IA générative : Les modèles GPT, Llama et autres LLM nécessitent des GPU haute densité (40-100 kW/rack)
• Réglementations environnementales : Objectifs zéro émission et efficacité énergétique imposés par les gouvernements
• Coûts énergétiques croissants : Recherche d’économies opérationnelles face à l’inflation énergétique
• Densification des datacenters : Besoin de maximiser la puissance de calcul par m² disponible
• Récupération de chaleur : Valorisation énergétique encouragée par les politiques publiques

Critères de choix pour adopter le refroidissement par immersion

Évaluer la pertinence technique

Avant d’opter pour l’immersion cooling, plusieurs critères doivent être analysés :

• Densité thermique des charges de travail : Au-delà de 30-40 kW/rack, l’immersion devient pertinente
• Type d’applications hébergées : IA, HPC, GPU intensifs sont les cas d’usage optimaux
• Projet de récupération de chaleur : Présence d’un réseau de chaleur ou d’installations à chauffer à proximité
• Contraintes d’espace : Besoin de densification maximale de l’emprise au sol
• Objectifs environnementaux : Engagements carbone et efficacité énergétique stricts

Considérations économiques

L’analyse financière doit intégrer :

• Investissement initial : 30 à 50% supérieur au refroidissement par air traditionnel
• Économies opérationnelles : ROI généralement atteint en 3 à 5 ans grâce aux économies d’énergie
• TCO à 10 ans : Réduction de 35 à 50% du coût total de possession ^[4]
• Valorisation de la chaleur : Revenus potentiels de la vente de chaleur récupérée
• Maintenance préventive : Budget formation et compétences spécialisées

Prérequis organisationnels

La réussite d’un projet immersion cooling nécessite :

• Compétences techniques spécialisées : Formation des équipes à la gestion des fluides diélectriques
• Partenariat avec fabricants : Sélection de serveurs compatibles ou adaptables
• Système de détection de fuites : Investissement dans des solutions de monitoring (exemple : TTK)
• Plan de maintenance fluides : Gestion du cycle de vie, renouvellement et recyclage des liquides
• Certification et normes : Conformité aux réglementations locales et standards environnementaux

FAQ : Questions fréquentes sur le refroidissement par immersion

Quels sont les principaux datacenters français équipés de refroidissement par immersion ?

Datacampus est le premier hébergeur français à avoir déployé l’immersion cooling en production depuis 2021, suivi de Totalinux avec son datacenter à Jouy-en-Josas (Yvelines). Ces installations pionnières permettent des économies énergétiques de 30% et supportent des densités jusqu’à 60 kW/m².

Combien d’énergie économise le refroidissement par immersion ?

Le refroidissement par immersion réduit la consommation électrique de 30 à 40% en éliminant les besoins de climatisation traditionnelle. Les économies globales atteignent 20 à 36% de la consommation totale du datacenter, avec un PUE (Power Usage Effectiveness) inférieur à 1,03.

Le refroidissement par immersion est-il compatible avec tous les serveurs ?

Non, tous les serveurs ne sont pas compatibles nativement. Certains composants comme disques durs mécaniques ou alimentations spécifiques nécessitent des adaptations. Les serveurs modernes conçus pour l’immersion ou basés sur SSD sont généralement compatibles sans modification majeure.

Quel est le coût d’un système de refroidissement par immersion ?

L’investissement initial est 30 à 50% supérieur au refroidissement par air, mais le retour sur investissement intervient en 3 à 5 ans grâce aux économies d’énergie. Le coût total de possession (TCO) sur 10 ans est réduit de 35 à 50%.

Comment récupérer la chaleur d’un datacenter à refroidissement par immersion ?

Le fluide diélectrique atteint 40 à 60°C, température idéale pour alimenter des réseaux de chauffage urbain, chauffer des bâtiments, piscines ou produire de l’eau chaude sanitaire. Cette valorisation améliore le bilan environnemental et peut générer des revenus additionnels.

Conclusion

Le refroidissement par immersion en datacenter représente une rupture technologique majeure pour l’industrie numérique française, combinant efficacité énergétique exceptionnelle (30 à 40% d’économies), réduction drastique de l’empreinte environnementale (39% d’émissions CO₂ en moins) et densification optimale des infrastructures. Avec des acteurs pionniers comme Datacampus et Totalinux déjà en production, la France se positionne parmi les leaders européens de cette innovation. Face à l’explosion des besoins en IA et calcul haute performance, l’immersion cooling s’impose progressivement comme la solution incontournable pour les datacenters de nouvelle génération. Êtes-vous prêt à plonger dans l’avenir du refroidissement datacenter ?

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