Les centres de données ont toujours produit beaucoup de chaleur, mais l’essor de l’entraînement des modèles d’IA, des baies GPU à forte densité et des processeurs très puissants a changé l’échelle du problème. En 2025, il est courant de voir des puces individuelles consommer 500 à 1 000 W, tandis que certains racks modernes sont conçus pour des charges bien supérieures à ce que les schémas de refroidissement par air traditionnels peuvent gérer. C’est pourquoi le refroidissement liquide est passé du statut de solution « réservée au HPC » à une option standard dans la planification des nouveaux sites et des rénovations importantes. Parallèlement, les opérateurs sont de plus en plus poussés à considérer la chaleur fatale comme une ressource plutôt que comme une nuisance, notamment en Europe où les attentes en matière de reporting et de durabilité se sont renforcées.
Pourquoi le refroidissement par air atteint ses limites en 2025
Le refroidissement par air reste adapté à de nombreuses charges de travail d’entreprise, mais il devient inefficace lorsque la densité thermique augmente plus vite que le débit d’air ne peut évoluer de manière réaliste. Le problème est une question de physique : l’air a une faible capacité thermique, donc déplacer des volumes suffisants à travers des racks à forte densité exige de gros ventilateurs, une forte pression statique et des systèmes de confinement toujours plus complexes. En conséquence, la surcharge énergétique liée au refroidissement augmente rapidement, ce qui fait grimper les coûts d’exploitation et complique la stabilisation du PUE (Power Usage Effectiveness).
Les déploiements IA à forte densité imposent une contrainte supplémentaire : la stabilité de température au niveau des puces. Même si la température ambiante paraît correcte, des points chauds autour des GPU, des VRM et de la mémoire peuvent provoquer un throttling thermique. Ce throttling n’est pas seulement un problème de performance : il peut aussi perturber la prévisibilité des charges et compliquer la planification de capacité. De nombreux opérateurs conçoivent désormais en fonction de la « performance par rack » plutôt que du « nombre de serveurs par salle », ce qui les conduit naturellement vers des approches capables d’extraire la chaleur au plus près de la source.
Les contraintes liées à l’eau et à la durabilité sont également déterminantes. Le refroidissement évaporatif peut être très efficace sur le plan énergétique, mais il consomme de l’eau — parfois à un niveau qui devient sensible sur les plans politique et opérationnel dans les régions soumises au stress hydrique. Plusieurs grands opérateurs ont publiquement évolué vers des solutions en boucle fermée qui réduisent fortement, voire éliminent, l’usage d’eau évaporative, et le refroidissement liquide joue un rôle clé dans cette stratégie.
Ce qui distingue le refroidissement liquide d’un simple « meilleur refroidissement par air »
Le refroidissement liquide n’est pas simplement un refroidissement par air avec un groupe froid plus puissant. Il modifie le chemin de transfert thermique. Au lieu d’essayer de refroidir toute la salle en espérant que l’air emportera la chaleur des composants, le refroidissement liquide capte la chaleur au niveau de la puce ou à proximité immédiate. Cela réduit les pertes liées au refroidissement d’éléments qui n’en ont pas besoin et diminue fortement l’énergie dépensée pour forcer l’air à travers des espaces serrés.
Comme les liquides transportent beaucoup plus de chaleur que l’air, ils peuvent extraire la même charge thermique avec des écarts de température plus faibles. Cela ouvre la voie à des températures de fluide plus élevées (selon la conception), ce qui peut réduire l’usage du compresseur et permettre davantage de « free cooling » au fil de l’année. En pratique, cela peut diminuer la consommation électrique du refroidissement tout en autorisant des densités IT plus importantes.
L’un des avantages les plus sous-estimés concerne la « qualité » de la chaleur. L’air chaud évacué d’une salle classique est souvent trop « bas grade » et trop diffus pour être réutilisé facilement. Les boucles liquides, au contraire, peuvent fournir une chaleur contrôlée et concentrée, ce qui est exactement ce qu’il faut pour l’injecter dans le chauffage d’un bâtiment, un réseau de chaleur urbain ou un processus industriel.
Principales approches de refroidissement liquide : direct-to-chip et immersion
En 2025, la plupart des projets se répartissent en deux grandes catégories : le direct-to-chip (aussi appelé refroidissement par plaques froides) et le refroidissement par immersion. Le direct-to-chip consiste à fixer des plaques froides sur les composants les plus chauffants — généralement les CPU, les GPU et parfois la mémoire ou les VRM. Un fluide caloporteur circule dans ces plaques et emporte la chaleur de manière efficace. Le reste du serveur peut rester refroidi par air, ce qui rend cette approche pratique pour une adoption progressive.
Le refroidissement par immersion suit une logique différente : les serveurs (ou leurs composants) sont placés dans un bain de fluide diélectrique. La chaleur se transfère directement depuis toutes les surfaces vers le fluide, ensuite circulé vers un échangeur. L’immersion peut être extrêmement performante pour les environnements à forte densité, mais elle impose souvent des choix matériels plus spécifiques et des procédures d’exploitation adaptées (maintenance, manipulation, compatibilité, gestion du fluide).
Il existe aussi une réalité « hybride » que de nombreux opérateurs acceptent désormais : il n’est pas nécessaire de choisir une seule méthode pour l’ensemble d’un site. Les salles mixtes sont de plus en plus courantes — refroidissement par air pour le legacy ou les faibles densités, direct-to-chip pour les nouveaux clusters IA, et parfois immersion pour des charges très spécifiques ou des environnements de recherche.
Critères de sélection pratiques : ce que les ingénieurs vérifient en premier
La première question concerne généralement la densité thermique cible. Si vous concevez pour une puissance rack très élevée, le direct-to-chip est souvent la voie la plus simple, car il s’intègre à des formats de serveurs familiers tout en offrant une excellente performance thermique. L’immersion devient plus attractive lorsque vous recherchez une densité maximale et que votre modèle d’exploitation s’y prête.
Le deuxième facteur est l’intégration au bâtiment. Le direct-to-chip se raccorde généralement à une boucle secondaire via une unité de distribution de refroidissement (CDU). Cela peut être rétrofité dans de nombreux sites avec une planification rigoureuse (tuyauteries, redondance, détection de fuite). L’immersion, elle, modifie souvent l’aménagement au sol, le workflow de maintenance et parfois même la stratégie d’achat, car le système de refroidissement est fortement lié au matériel de calcul.
Enfin, les ingénieurs évaluent l’économie à long terme : coûts énergétiques, contraintes hydriques, croissance de capacité et cycle de vie des équipements. Le refroidissement liquide peut augmenter les coûts initiaux (CDU, collecteurs, plomberie, monitoring), mais il peut réduire les coûts d’exploitation en diminuant la puissance ventilateurs, en augmentant la densité IT exploitable et en améliorant les opportunités de réutilisation de chaleur. Le « bon » choix n’est presque jamais universel : il dépend de la feuille de route en puissance, des contraintes du bâtiment et de la vitesse d’intensification des charges.
Transformer la chaleur fatale en ressource : des modèles de réutilisation qui fonctionnent
La réutilisation de chaleur n’est plus seulement un argument de durabilité. En 2025, elle devient un objectif de conception mesurable, surtout en Europe où les exigences de reporting énergétique et les objectifs de décarbonation poussent les opérateurs à prouver une efficacité qui dépasse le seul PUE. L’idée clé est de traiter la chaleur fatale comme un produit avec des spécifications : niveau de température, fiabilité, saisonnalité et mode de livraison.
Le refroidissement liquide améliore la faisabilité de la réutilisation, car il peut fournir une chaleur plus chaude et mieux contrôlée que l’air d’évacuation classique. Selon la conception de la boucle, les opérateurs peuvent délivrer de l’eau à des températures adaptées au préchauffage de l’eau chaude sanitaire, à l’alimentation de pompes à chaleur ou à l’intégration dans des réseaux de chaleur. Même lorsque des pompes à chaleur sont nécessaires, partir d’une chaleur de meilleure qualité améliore le rendement et renforce la logique économique.
Plusieurs voies de réutilisation sont réalistes. La plus fréquente consiste à exporter la chaleur vers des bâtiments proches — bureaux, logements, hôpitaux ou universités — où la demande est relativement constante. Un autre modèle est la synergie industrielle, où la chaleur du centre de données alimente des procédés à basse température. Dans les climats froids, l’intégration à un réseau de chaleur est particulièrement pertinente, mais elle exige une coordination avec les services publics et des contrats de long terme pour justifier l’investissement.
Concevoir pour la réutilisation : ce qu’il faut prévoir dès le départ
Pour réutiliser la chaleur efficacement, le système thermique doit être conçu pour une livraison stable. Cela signifie penser au-delà du refroidissement : objectifs de température de sortie, stockage tampon, redondance et supervision deviennent essentiels. Un réseau de chaleur urbain, par exemple, exige une disponibilité prévisible et des paramètres de performance clairs. Les opérateurs utilisent souvent des échangeurs pour isoler les boucles, pour des raisons de sécurité et de conformité, tout en transférant l’énergie efficacement.
La structure commerciale compte autant que l’ingénierie. Les projets qui réussissent reposent généralement sur des accords précis concernant le prix, la responsabilité de maintenance et les scénarios en cas de changement de demande d’un côté ou de l’autre. Certains opérateurs considèrent la chaleur comme une source de revenus ; d’autres la voient comme un levier d’autorisations, de réduction carbone ou de bénéfice local. Dans tous les cas, sans clarté contractuelle, il est difficile de maintenir un projet de réutilisation dans la durée.
Enfin, la réutilisation doit être correctement mesurée. En 2025, il est courant de suivre non seulement le PUE, mais aussi des indicateurs liés à l’usage de l’eau, à la récupération d’énergie et à l’impact carbone. Les opérateurs publient de plus en plus leurs données de performance durable, et certaines zones de l’UE imposent un reporting standardisé. Si la réutilisation de chaleur fait partie de la stratégie, le site doit intégrer dès le départ la mesure et le reporting, et non les ajouter après coup.