Le refroidissement d’un data center désigne l’ensemble des systèmes et des pratiques qui maintiennent la température et l’humidité des salles informatiques dans des limites de fonctionnement sûres. Sans lui, la chaleur dégagée par les serveurs provoque des pannes, des interruptions de service et un vieillissement accéléré du matériel.
Ce guide, établi par les experts d’Evernex, compare les méthodes de refroidissement data center existantes, du CRAC au refroidissement par immersion, et détaille les critères qui déterminent laquelle convient à votre infrastructure.
Refroidissement data center : les choses à retenir
✅Le refroidissement des data centers regroupe les pratiques qui contrôlent la température et l’humidité des salles informatiques. Il conditionne la consommation énergétique du site, la durée de vie des équipements et la continuité de service.
✅Les méthodes se répartissent en trois familles : le refroidissement par air, le refroidissement adiabatique, et le refroidissement liquide.
✅Le critère décisif est la densité thermique des baies, pas la taille du site. Tant que l’air suffit à évacuer la chaleur, le CRAC, le CRAH et le free cooling restent les options les plus économiques. Au-delà, le refroidissement liquide devient une contrainte technique et non un choix d’optimisation.
Le refroidissement des data centers
En fonctionnant, les serveurs, les baies de stockage et les équipements réseau dégagent une chaleur considérable. Le refroidissement des data centers, ou data center cooling, désigne l’ensemble des pratiques qui évacuent cette chaleur et maintiennent la température et l’humidité des salles dans des limites de fonctionnement sûres.
Le principe est toujours le même : transférer la chaleur loin du matériel, soit par l’air, soit par un liquide. Ce sont les moyens employés pour y parvenir, et leur coût énergétique, qui distinguent les différentes techniques.
Pourquoi le refroidissement est-il important pour votre entreprise ?
La surchauffe des équipements risque d’entraîner :
- Des pannes plus fréquentes avec pour conséquence des interruptions de l’activité ;
- Une diminution de la durée de vie des équipements.
- Des coûts croissants sur le long terme (interruptions de l’activité, réparations à effectuer, augmentation de la consommation énergétique) ;
Le refroidissement pèse directement sur deux indicateurs suivis par les directions informatiques : la facture énergétique du site, puisque les systèmes de refroidissement consomment de l’électricité en continu au même titre que les serveurs, et l’empreinte carbone associée à cette consommation.
Les différentes techniques de refroidissement
On distingue deux méthodes historiques, fondées sur le traitement de l’air, et plusieurs approches plus récentes qui reposent sur l’air extérieur, sur l’évaporation d’eau ou sur un liquide caloporteur.
Les méthodes traditionnelles : CRAC et CRAH
Les deux méthodes les plus traditionnelles sont :
Le CRAC, pour Computer Room Air Conditioner, est un climatiseur conçu pour les salles informatiques. Il fonctionne sur un cycle frigorifique classique : un compresseur et un fluide réfrigérant refroidissent et déshumidifient l’air, qui est ensuite remis en circulation dans la salle. C’est la technologie la plus simple à installer et à exploiter, et la plus consommatrice d’énergie.
Le CRAH, pour Computer Room Air Handler, remplit la même fonction mais sans compresseur intégré. Il fait passer l’air de la salle sur une batterie froide alimentée en eau glacée par une centrale de production extérieure, un groupe froid ou une boucle d’eau glacée. La production de froid étant mutualisée à l’échelle du bâtiment plutôt que dupliquée dans chaque armoire.
Un CRAH est généralement plus efficace énergétiquement qu’un CRAC. En contrepartie, il dépend entièrement de la disponibilité de cette centrale : une indisponibilité de la production d’eau glacée met à l’arrêt l’ensemble des unités qu’elle alimente.
Les méthodes plus récentes
- Le free cooling consiste à utiliser l’air extérieur pour refroidir la salle plutôt que de produire du froid. L’air extérieur est introduit dans le local et l’air chaud en est extrait. La méthode ne consomme quasiment pas d’énergie de production, mais elle n’est exploitable que lorsque la température extérieure reste suffisamment basse pendant une part importante de l’année, ce qui la rend dépendante du climat du site.
- Le refroidissement adiabatique : de l’eau est pulvérisée dans le flux d’air, et en s’évaporant elle absorbe la chaleur de cet air, qui traverse ensuite des panneaux adiabatiques avant d’être introduit dans la salle. La consommation électrique est faible, mais la méthode suppose un accès à l’eau et perd en efficacité dans les climats humides, l’air saturé n’absorbant plus la vapeur.
- Le liquid cooling, ou refroidissement liquide, désigne l’ensemble des techniques qui font appel à un fluide plutôt qu’à l’air pour évacuer la chaleur. Un liquide transporte la chaleur bien plus efficacement que l’air, ce qui permet de traiter des densités par baie que l’air ne suffit plus à refroidir. Trois approches coexistent :
- Le refroidissement liquide indirect : le liquide ne touche jamais les composants. Il circule dans un échangeur, par exemple une porte arrière de baie refroidie à l’eau, qui abaisse la température de l’air chaud rejeté par les serveurs avant qu’il ne se mélange à l’air de la salle. C’est l’approche la plus simple à intégrer sur une installation existante.
- Le refroidissement au contact, ou direct-to-chip : un liquide caloporteur circule dans des plaques froides fixées directement sur les composants les plus chauds, processeurs et cartes graphiques. La chaleur est captée à la source. C’est l’option la plus courante pour faire évoluer un data center existant vers des charges à forte densité.
- Le refroidissement par immersion, ou immersion cooling : les serveurs sont plongés dans un liquide diélectrique, non conducteur, qui absorbe la chaleur de tous les composants en circuit fermé. C’est l’efficacité thermique maximale, réservée aux déploiements neufs ou aux environnements très spécifiques.
- Le refroidissement hybride combine plusieurs de ces méthodes, typiquement une base de free cooling ou d’adiabatique complétée par un appoint mécanique lorsque les conditions extérieures ne suffisent plus. Il offre la meilleure flexibilité, au prix d’une installation et d’un pilotage plus complexes.
Le refroidissement liquide reste peu répandu, principalement en raison de son coût d’installation et des compétences de maintenance qu’il exige.
Un récapitulatif
Tableau récapitulatif des méthodes de refroidissement des data centers
Méthode Principe Avantages Limites CRAC (Computer Room Air Conditioner) Climatiseur à compresseur qui refroidit et déshumidifie l’air de la salle. Simple à installer et à exploiter, contrôle stable de la température. Consommation énergétique élevée. CRAH (Computer Room Air Handler) Batterie froide alimentée en eau glacée par une centrale extérieure. Plus efficace énergétiquement que le CRAC, production de froid mutualisée. Dépend entièrement de la disponibilité de la centrale d’eau glacée. Free cooling Utilisation de l’air extérieur pour refroidir la salle. Économies d’énergie importantes, installation simple. Dépendant du climat, rarement suffisant seul. Refroidissement adiabatique Évaporation d’eau pour abaisser la température de l’air entrant. Faible consommation électrique, efficace en climat sec. Nécessite un accès à l’eau, peu efficace en climat humide. Refroidissement liquide indirect Échangeur liquide qui refroidit l’air chaud rejeté par les baies. S’intègre sur une installation existante sans refonte. Ne convient pas aux densités les plus élevées. Refroidissement au contact (direct-to-chip) Liquide caloporteur circulant dans des plaques froides sur les composants. Très efficace sur les fortes charges thermiques, faible nuisance sonore. Investissement initial élevé, circuit hydraulique et maintenance spécialisée. Refroidissement par immersion Serveurs plongés dans un liquide diélectrique. Efficacité thermique maximale, gain de place, suppression des ventilateurs. Coût initial très élevé, compatibilité matérielle contrainte, compétences spécifiques. Votre infrastructure vieillit plus vite qu’elle ne le devrait ?
Nos experts interviennent sur les équipements de data center de tous les constructeurs, bien au-delà de la garantie initiale.
Quelle méthode de refroidissement choisir pour son data center?
Aucune méthode ne domine les autres dans l’absolu. Le choix se construit en confrontant quatre critères.
La densité thermique de vos baies.
C’est le critère déterminant, avant la taille du site. Une infrastructure à faible densité se refroidit correctement à l’air, avec des unités CRAC ou CRAH. Au-delà d’un certain niveau de puissance dissipée par baie, l’air ne suffit plus à évacuer la chaleur assez vite et le passage à un refroidissement liquide devient une contrainte technique, non un choix d’optimisation.
Le climat du site.
Le free cooling ne produit d’économies que si les températures extérieures restent basses une part significative de l’année. Le refroidissement adiabatique, à l’inverse, donne ses meilleurs résultats en climat sec et perd son efficacité dans un environnement humide. Un même bâtiment n’appellera pas la même solution selon sa localisation.
L’arbitrage entre investissement initial et coût d’exploitation.
Le CRAC est peu coûteux à installer et cher à faire fonctionner. Le refroidissement liquide inverse exactement ce rapport. La comparaison n’a de sens que rapportée à la durée d’exploitation envisagée du site.
L’infrastructure déjà en place.
Rénover une salle existante et concevoir un site neuf ne laissent pas les mêmes marges. Sur un existant, le refroidissement liquide indirect s’intègre sans refonte, tandis que l’immersion suppose une installation pensée pour elle dès l’origine.
Pour objectiver la décision, mesurez votre situation de départ avec un indicateur d’efficacité énergétique. Le PUE, pour Power Usage Effectiveness, rapporte l’énergie totale consommée par le data center à celle consommée par les seuls équipements informatiques. Un PUE de 1 correspondrait à un site où toute l’énergie va au matériel informatique et rien aux annexes. Le refroidissement étant le premier poste de consommation annexe, c’est le principal levier d’amélioration de cet indicateur.
la maintenance matérielle de vos serveurs avec Evernex
Evernex propose un service de tierce maintenance des équipements informatiques, ou TPM pour Third-Party Maintenance : la maintenance matérielle de vos serveurs, équipements réseau et baies de stockage est assurée par un prestataire indépendant des constructeurs, y compris au-delà de la garantie initiale.
Cette approche présente trois avantages. Elle libère vos équipes de l’entretien courant du matériel. Elle réduit les coûts sur la durée, un entretien régulier prévenant les pannes lourdes. Elle prolonge surtout la durée de vie des équipements, ce qui repousse d’autant le renouvellement du parc et son coût.
Notre programme Spare as a Service complète ce dispositif en assurant le remplacement rapide des composants défaillants, ventilateurs et alimentations compris, deux pièces directement exposées aux contraintes thermiques d’une salle mal refroidie.
Un projet de refroidissement ou de rénovation de salle ?
Nos équipes vous accompagnent sur la maintenance et la disponibilité de vos équipements de data center.
FAQ sur le refroidissement des data centers
Pourquoi le refroidissement est-il important pour les data centers ?
La surchauffe est la première cause de pannes et d’interruptions d’activité. Un refroidissement maîtrisé prolonge la durée de vie des équipements et réduit la facture énergétique du site.
Quelles sont les principales méthodes de refroidissement ?
Trois familles : le refroidissement par air (CRAC, CRAH, free cooling), le refroidissement adiabatique par évaporation d’eau, et le refroidissement liquide (échangeur, plaques froides ou immersion). Une installation hybride en combine plusieurs.
Le refroidissement liquide est-il adapté aux petites infrastructures ?
La taille du site compte moins que la densité thermique des baies. Une petite salle aux charges classiques se refroidit à l’air ; une infrastructure compacte à forte puissance dissipée peut justifier un circuit liquide.
Quelle est la différence entre le refroidissement direct et indirect ?
En indirect, le fluide ne touche jamais les composants : il refroidit l’air rejeté par les serveurs. En direct, il entre en contact avec le matériel, par plaques froides (direct-to-chip) ou par immersion.
Comment choisir la bonne méthode de refroidissement pour son data center ?
Quatre critères : la densité thermique des baies, le climat du site, l’arbitrage entre coût d’installation et coût d’exploitation, et l’infrastructure existante. Le PUE de départ permet d’objectiver la comparaison.