Problématique : comment répondre à l’explosion des besoins de refroidissement des data centers tout en maîtrisant leur impact énergétique et environnemental ?
Avec l’essor de l’intelligence artificielle, du cloud et du calcul haute performance, les data centers font face à une transformation majeure. L’augmentation des puissances informatiques entraîne une hausse des densités thermiques, tandis que les exigences de disponibilité, de sobriété énergétique et de décarbonation deviennent toujours plus fortes.
Comment concevoir des infrastructures capables d'évacuer des charges thermiques croissantes, de garantir une continuité de service 24 h/24 et de limiter simultanément les consommations d’énergie et d’eau ?
Cette problématique est d’autant plus complexe que l’augmentation des densités de puissance informatique impose des exigences croissantes en matière de refroidissement. Les installations de refroidissement et de traitement d’air doivent donc être pensées dès la conception pour anticiper les besoins futurs, optimiser l’emprise au sol et assurer la performance énergétique sur toute la durée de vie du data center.
Dans ce contexte, le refroidissement ne peut plus être considéré comme un simple équipement technique. Il devient un véritable levier stratégique pour concilier puissance informatique, fiabilité d’exploitation et performance environnementale.
Comment les industriels du génie climatique peuvent-ils accompagner cette mutation et proposer des architectures de refroidissement à la fois performantes, évolutives et durables ? C’est tout l’enjeu de l’analyse développée par ETT.
1. Un marché en évolution permanente et exponentielle
On distingue classiquement deux grandes catégories de data centers :
- Les data centers dédiés au stockage de données ;
- Les data centers dédiés au calcul.
Dans la pratique, la grande majorité des installations actuelles combinent ces deux fonctions. Mais l'essor fulgurant de l'intelligence artificielle fait littéralement exploser les besoins en puissance de calcul, redessinant en profondeur les architectures et les exigences thermiques des salles informatiques.
Ce marché évolue à une vitesse que peu d'industries ont connue. Pour en prendre la mesure, il suffit d'observer le cycle de vie d'un simple équipement grand public : un smartphone ou un ordinateur portable peut être techniquement dépassé par la génération suivante en l’espace de quelques mois. Ce même phénomène, amplifié, s'applique aux équipements IT des data centers — serveurs, GPU, commutateurs réseau — dont les densités de puissance ne cessent d'augmenter d'une génération à l'autre.
Cette réalité exerce une pression considérable sur la filière du bâtiment et du génie climatique. Les délais de livraison des infrastructures se raccourcissent, les cahiers des charges évoluent : il n'est d'ailleurs plus rare aujourd'hui que les équipements IT à installer dans un bâtiment ne soient pas encore définis à la date de dépôt du permis de construire, tant leur évolution est rapide. La conception doit donc désormais anticiper l'obsolescence et garantir l'évolutivité des installations.
C'est dans ce contexte qu'émergent avec force les concepts de data centers modulaires : des infrastructures reproductibles, déployables rapidement sur différents sites, permettant une montée en puissance progressive et maîtrisée. La question du foncier est également centrale : la réhabilitation de friches industrielles ou d'anciennes usines est aujourd'hui privilégiée pour implanter ces nouveaux équipements, favorisant ainsi leur intégration dans le tissu urbain et limitant l'artificialisation des sols.
Au-delà de la seule question économique, cette approche peut également faciliter l’acceptabilité de nouvelles infrastructures numériques dans leur environnement.
Le développement des data centers ne peut donc plus être pensé uniquement sous l’angle de la capacité informatique. Il doit intégrer les contraintes territoriales, énergétiques, environnementales et sociales.
2. Souveraineté numérique, performances et durabilité : les enjeux stratégiques pour les data centers
Au niveau européen, les axes structurants du marché du data center s'articulent autour de quatre grandes priorités :
- La souveraineté numérique
- La performance énergétique : réduire au maximum la consommation d'énergie des centres de données, mesurée par l'indicateur PUE (Power Usage Effectiveness) ;
- La gestion de la ressource en eau : minimiser les consommations d'eau liées au refroidissement, via l'indicateur WUE (Water Usage Effectiveness) ;
- La décarbonation : favoriser l'usage d'énergies renouvelables et mesurer l'empreinte carbone via le CUE (Carbon Usage Effectiveness).
La souveraineté numérique est devenue un enjeu stratégique pour la France et l’Europe. Elle ne se résume pas à la capacité de stocker des données sur un territoire national : elle suppose également de disposer des infrastructures nécessaires pour les héberger, les traiter et garantir leur disponibilité dans la durée. Le développement des data centers constitue ainsi un élément essentiel de cette autonomie numérique.
Cette capacité d’hébergement repose toutefois sur une ressource fondamentale : l’énergie. Un data center ne peut fonctionner sans une alimentation électrique disponible, fiable et compétitive. Avec l’augmentation rapide des besoins liés à l’intelligence artificielle et au calcul haute performance, la question de la disponibilité de l’énergie devient donc indissociable de celle de la souveraineté numérique. La capacité à produire, acheminer et utiliser cette énergie dans des conditions compatibles avec les objectifs de décarbonation constitue un véritable enjeu industriel.
Cette souveraineté passe également par la capacité de la filière française à concevoir, fabriquer et maintenir une partie des équipements nécessaires à ces infrastructures critiques. Le refroidissement, le traitement d’air, l’alimentation électrique, la supervision ou encore les systèmes de sécurité participent directement à la résilience des data centers.
Maîtriser ces infrastructures critiques, c’est donc être capable de garantir leur disponibilité, leur évolutivité et leur performance, tout en limitant les dépendances technologiques extérieures. Dans ce contexte, le développement d’une filière industrielle française et européenne constitue un levier essentiel pour accompagner la croissance du numérique tout en renforçant notre autonomie stratégique.
Ces enjeux ne peuvent pas être dissociés de la vitesse à laquelle le marché se développe. La rapidité d'exécution ne doit pas se faire au détriment de la qualité environnementale des installations. Il est de la responsabilité de l'ensemble de la filière — concepteurs, fabricants, exploitants — de prendre le temps de questionner les choix techniques, d'améliorer les pratiques et de construire des infrastructures réellement durables.
3. Lorsque la puissance informatique devient une contrainte thermique
L’évolution des technologies IT entraîne une augmentation continue des densités de puissance.
Dans une salle informatique traditionnelle, le refroidissement par air a longtemps constitué la réponse principale. Mais lorsque la puissance concentrée dans une baie augmente fortement, le vecteur air atteint progressivement ses limites. Une baie standard dissipait il y a quelques années 5 à 10 kW ; les configurations actuelles pour le calcul haute performance peuvent dépasser 50 à 100 kW par baie.
Les équipements présents dans une baie peuvent notamment comprendre les serveurs équipés de CPU (processeur central) et de GPU (processeur graphique), les systèmes de stockage, les équipements réseau — switches et routeurs — ainsi que différents accélérateurs spécialisés pour l’intelligence artificielle ou le calcul haute performance.
Ces équipements ne présentent pas tous les mêmes niveaux de dissipation thermique. Les CPU et surtout certains GPU dédiés à l'IA ou au HPC peuvent concentrer une part très importante de la puissance électrique consommée sous forme de chaleur.
La question n’est donc plus simplement : « quelle puissance frigorifique faut-il installer ? »
Elle devient : « comment évacuer la chaleur au plus près de sa source, avec la meilleure efficacité énergétique possible ? »
3.1 Du refroidissement air cooling au Liquid Cooling : traiter la chaleur au plus près de la source
Plusieurs technologies de refroidissement peuvent aujourd’hui coexister dans un même data center : CRAH, Fanwall, Direct Liquid Cooling (DLC), immersion cooling, etc.
Le principe général reste cependant identique : évacuer la chaleur produite par les équipements IT vers un fluide, puis rejeter cette chaleur vers l'environnement extérieur ou vers un système de récupération.
Lorsque les densités thermiques augmentent, le vecteur air seul ne suffit plus nécessairement à évacuer la totalité de la charge.
Le refroidissement liquide permet alors de rapprocher le vecteur de refroidissement de la source thermique. Dans le cas du Direct Liquid Cooling, une partie importante de la chaleur produite par les processeurs est directement transférée à un circuit liquide. (L’immersion cooling va encore plus loin en immergeant les équipements dans un fluide diélectrique.)
Comme évoqué ci-dessus, ces technologies ne signifient pas pour autant la disparition systématique du refroidissement à air. Dans de nombreuses architectures, une combinaison de technologies est pertinente : le Liquid Cooling traite la majeure partie de la charge thermique tandis que des Fanwalls ou d'autres systèmes de traitement d'air prennent en charge les apports résiduels.
L’architecture de refroidissement doit donc être pensée en fonction de la densité informatique, du type de serveurs, des températures de fonctionnement souhaitées et de l’évolution future du site.
3.2 La puissance de refroidissement comme contrainte dimensionnante : le foncier disponible à considérer
Le foncier disponible en périphérie ou en toiture d'un data center n'est pas extensible à l'infini. Une approche de conception de plus en plus répandue consiste à définir en premier lieu la capacité de refroidissement maximale installable sur le site, puis à en déduire la puissance IT maximale que pourront accueillir les salles. Cette logique "refroidissement d'abord" permet d'éviter les situations de sous-dimensionnement et de garantir la cohérence entre la puissance informatique installée et les capacités thermiques du bâtiment.
Le dimensionnement ne doit plus uniquement partir des équipements IT connus au moment de la conception. Il doit intégrer leur évolution probable.
La capacité frigorifique disponible devient ainsi une véritable limite à la puissance informatique pouvant être installée dans les salles.
Une stratégie consiste à concentrer une capacité importante de refroidissement en périphérie du bâtiment ou en toiture, tout en permettant une distribution adaptée vers les salles IT.
L’objectif est de disposer d’une infrastructure capable d'accompagner la montée en puissance des équipements, tout en conservant une efficacité énergétique élevée.
La flexibilité devient alors une véritable composante de la performance. Dans cette logique, la mutualisation des équipements permet d’optimiser l’empreinte au sol globale tout en maximisant la capacité de refroidissement disponible. Cette approche offre également davantage de souplesse pour accompagner l’évolution progressive des besoins en puissance informatique.
4. La gestion de l'air dans les data centers : un paramètre trop souvent sous-estimé
La conception actuelle des data centers tend à limiter les apports d'air neuf dans les salles informatiques. Cette approche est justifiée : moins d'air extérieur signifie moins de contaminants introduits, une meilleure maîtrise des conditions hygrométriques et une réduction des risques de corrosion ou de pollution particulaire sur les équipements électroniques.
En effet, les composants informatiques — processeurs, dissipateurs thermiques, ventilateurs, cartes mémoire — sont extrêmement sensibles aux contaminants. Les particules en suspension peuvent s'accumuler sur les surfaces et provoquer des défaillances thermiques ou électriques. Certains polluants gazeux, notamment les composés soufrés ou chlorés, peuvent engendrer des phénomènes de corrosion aux conséquences graves sur la disponibilité des équipements. Sans aller jusqu'à la classification en salle propre (norme ISO 14644), la qualité de l'air dans une salle IT est un paramètre à intégrer dès la conception.
Pour autant, la limitation de l'air neuf ne signifie pas son absence. Un apport d'air hygiénique reste indispensable pour :
- Assurer le confort et la sécurité des techniciens intervenant dans les salles ;
- Maintenir une légère surpression dans les espaces informatiques, afin de limiter les infiltrations d'air non filtré ;
- Contrôler la température et l'hygrométrie de l'air introduit, pour maîtriser les risques électrostatiques et la condensation.
La gestion du renouvellement d'air doit également être prévue pour les situations accidentelles : en cas de pollution soudaine dans la salle (dégagement de fumée, déclenchement du système d'extinction incendie, etc.), un taux de renouvellement élevé permet d'évacuer rapidement l'air pollué et de rétablir des conditions normales d'exploitation.
Le niveau d'étanchéité du bâtiment est un autre paramètre à ne pas négliger : une enveloppe insuffisamment étanche peut nécessiter un débit d'air neuf plus important pour maintenir la surpression souhaitée.
Centrale de traitement d'air ETT, Plug and Play – solution autonome intégrant l'intégralité des fonctions de traitement d'air : air neuf hygiénique, gestion de la surpression, contrôle de la température et du poids d'eau, filtration de l'air.
Le bon niveau d'air neuf n'est donc pas une valeur universelle. Il doit être défini en fonction de la conception du bâtiment, de son niveau d'étanchéité, de son usage et des exigences du client.
Cette approche nécessite de considérer le traitement d'air dès la conception et non comme un équipement ajouté en fin de projet.
5. Des solutions de refroidissement performantes, durables et conformes aux réglementations
5.1 Le free-cooling au cœur de la stratégie énergétique
Le PUE (cf §3) est l'indicateur central de la performance énergétique d'un data center. Pour l’optimiser, l'objectif est de fonctionner le plus grand nombre d'heures possible en mode free-cooling — c'est-à-dire en exploitant les conditions climatiques extérieures favorables pour refroidir le circuit d'eau sans recourir aux compresseurs frigorifiques.
Le potentiel de free cooling dépend fortement de la localisation du data center, des conditions climatiques annuelles, de l'hygrométrie extérieure et des régimes de température retenus dans le cahier des charges.
C’est pourquoi une approche annualisée est particulièrement pertinente. Plutôt que de dimensionner uniquement sur une condition extérieure extrême qui ne représente que quelques heures par an, il est nécessaire d’analyser le comportement du système sur l’ensemble des 8 760 heures de l’année.
Cette approche permet de mieux apprécier les consommations réelles, les heures de fonctionnement en free cooling, les besoins de compression et, plus globalement, la performance énergétique annuelle.
5.2 Vers des solutions intégrées et « Plug and Play »
La complexité croissante des data centers renforce également l'intérêt des solutions industrialisées et intégrées.
Une solution de refroidissement préassemblée, testée en usine et intégrant les différents composants nécessaires au fonctionnement peut simplifier la conception et accélérer le déploiement sur site, et de réduire considérablement l'emprise au sol par rapport à une solution multi-équipements.
La régulation et le pilotage de ces solutions intégrés rendent également l’installation réellement performante par le biais de l’intelligence intégrée permettant de basculer d’un mode free cooling vers une production de froid. La supervision en temps réel des paramètres thermiques, hydriques et énergétiques est devenue indispensable pour piloter le PUE et anticiper les défaillances.
5.3 La valorisation de la chaleur fatale
La chaleur produite par les serveurs constitue une ressource qui peut être valorisée au profit de la collectivité ou du site lui-même (réseau de chaleur urbain, chauffage de locaux tertiaires, etc.). Pour tout data center dont la puissance IT dépasse 1 MW, une étude de valorisation de la chaleur fatale est aujourd'hui obligatoire en France. Cette obligation découle de la loi Énergie-Climat de 2019 et de son décret d'application
La problématique résidant tout de même dans la disponibilité saisonnière liée aux heures de fonctionnement compresseur
La valorisation effective de cette énergie nécessite donc une réflexion approfondie avec les parties prenantes locales pour en maximiser l'usage.
5.4 Fluides naturels et conformité réglementaire : une transition indispensable
La réglementation européenne F-Gas III impose une réduction progressive et ambitieuse des gaz fluorés à effet de serre utilisés dans les systèmes frigorifiques. Parallèlement, le règlement REACH encadre strictement l'utilisation de substances PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances), des composés chimiques persistants dans l'environnement et présentant des risques avérés pour la santé humaine.
En 2026, la restriction européenne générale des PFAS est toujours dans son processus réglementaire : les comités scientifiques de l'ECHA ont avancé en 2026, même si à l’heure d’aujourd’hui la restriction finale n'est pas encore adoptée.
Dans ce contexte réglementaire et environnemental, le choix d’un fluide naturel, et plus précisément du propane (R-290 – Fluide classé A3), dont le GWP (Global Warming Potential) est de 0,02 — soit une valeur quasi nulle comparée aux fluides HFC conventionnels s'inscrit pleinement dans la trajectoire fixée par la réglementation européenne.
La question de la sécurité liée à l'usage d'un fluide inflammable est légitime et doit être traitée avec rigueur. Il est utile de rappeler que la gestion du risque lié aux fluides frigorigènes n'est pas une nouveauté dans l'industrie. Tous les bâtiments industriels sont soumis à l'obligation d'identifier et de gérer l'ensemble de leurs risques dans le Document Unique d'Évaluation des Risques (DUER). Par comparaison, les fluides A2L — déjà largement déployés — présentent également un caractère inflammable, avec une vitesse de flamme et un niveau de risque différents certes, mais une nature de risque identique, nécessitant dans les deux cas des mesures de prévention adaptées.
5.5 Technologie de refroidissement pour Air Cooling
Intégrant un grand nombre de ces paramètres dans sa conception : La solution Data e-Cooler développée par ETT illustre cette approche : brevetée et conçue en Plug and Play, elle intègre dans un seul équipement l'ensemble les contraintes et fonctions nécessaires au refroidissement, sans équipements complémentaires.
- Optimisation du free-cooling
- Réduction de l’empreinte au sol, par la mutualisation des équipements,
- Récupération de la chaleur fatale
- Bilan carbone significativement amélioré.
- Gestion du risque*
Refroidisseur Data e-cooler, (version standard ou version superposée) ETT, Plug and Play – solution de refroidissement autonome
*ETT a opté pour une architecture segmentée et indirecte : le R-290 reste confiné à l'intérieur de l'unité. Cette conception simplifie considérablement les interfaces et réduit les zones à risque.
L'engagement environnemental d'ETT dans cette démarche est reconnu par le label EcoVadis Gold, attestant d'une politique RSE structurée et ambitieuse.
Exemple :
Selon la localisation géographique de l'installation — les données climatiques de référence (températures sèches et humides) étant issues des tables ASHRAE propres à chaque ville — et les régimes d'eau souhaités, cette solution permet d'atteindre des taux de free-cooling allant jusqu'à 70 % ou plus, des heures annuelles de fonctionnement pour une application air cooling.
Cette optimisation du free cooling, peut permettre de diviser par 2 le PUE (PUE lié au système de refroidissement)
Donc de réduire de plusieurs milliers d’euros le cout de la facture énergétique.
Cas d’étude : Comparatif de performance entre une solution standard (free cooling sec intégré) et une solution de refroidissement intégrée, selon les données climatiques de la ville de Paris en 2023.
6. Une conception nécessairement globale : construire mieux, plus vite, et durablement
Le marché du data center est l'un des marchés les plus dynamiques et les plus exigeants de notre époque. Il impose aux acteurs du génie climatique et du refroidissement industriel une capacité d'adaptation permanente, une veille réglementaire constante et une vision à long terme.
Le développement rapide des data centers impose finalement de changer de perspective. Un data center performant ne peut pas être conçu en additionnant indépendamment un bâtiment, une alimentation électrique, des serveurs et une installation de refroidissement.
Il doit être pensé comme un système global dans lequel chaque choix influence les autres : densité informatique, architecture de refroidissement, température de fonctionnement, traitement d’air, consommation d’eau, choix du fluide, récupération de chaleur, disponibilité du foncier, sécurité, maintenance et évolutivité.
La performance énergétique doit également être appréciée sur l'ensemble du cycle de vie de l'installation et non uniquement à travers la performance nominale d'une machine.
C'est cette approche globale qui permettra d'accompagner durablement la croissance du numérique.
L'accélération du marché des data centers ne doit pas conduire à construire toujours plus vite sans prendre le temps de questionner les architectures mises en œuvre.
Nous avons aujourd’hui l’opportunité de concevoir des infrastructures plus modulaires, plus flexibles, plus sobres en énergie et en eau, tout en réduisant leur impact environnemental.
Pour les industriels du traitement d’air et du refroidissement, l’enjeu est donc clair : ne plus seulement fournir une puissance frigorifique, mais contribuer à construire une infrastructure capable d’évoluer avec les générations futures d’équipements IT.
Chez ETT, notre conviction est que performance énergétique et responsabilité environnementale ne sont pas antagonistes, mais complémentaires. Construire des data centers plus rapidement ne doit pas signifier construire moins bien. C'est pourquoi nous concentrons nos efforts de R&D sur des solutions qui répondent simultanément aux exigences de performance (PUE, WUE, CUE), de conformité réglementaire (F-Gas, REACH), de sécurité d'exploitation et de durabilité environnementale.
Le refroidissement n’est plus un équipement périphérique du data center : il devient l’un des éléments qui conditionnent sa capacité, sa performance et sa durabilité. Le secteur a encore de nombreux progrès à accomplir. Mais la filière dispose aujourd'hui des outils techniques et réglementaires pour construire des infrastructures numériques à la hauteur des enjeux climatiques et énergétiques de notre siècle.
DEMANDE TECHNIQUE
