Refroidissement data center : quelles solutions pour maîtriser la température

Un data center concentre dans un volume réduit une densité de puissance électrique sans équivalent dans le bâtiment. Chaque serveur transforme la quasi-totalité de l’énergie qu’il consomme en chaleur, et cette chaleur doit être évacuée en continu, sans interruption.

Faute de quoi, les performances chutent puis le matériel s’arrête en protection thermique. La question du refroidissement n’est donc pas un détail d’exploitation : c’est une condition de fonctionnement, un poste de coût majeur et, de plus en plus, un sujet de responsabilité environnementale.

L’enjeu est rappelé par les organismes de référence. L’ASHRAE, l’association américaine des ingénieurs en chauffage, réfrigération et climatisation, préconise de maintenir l’air entrant dans les baies dans une plage comprise entre 18 et 27 degrés Celsius. En dessous, on dépense de l’énergie pour rien. Au-dessus, on prend des risques sur la fiabilité. Tout l’art de l’exploitant consiste à tenir cette fenêtre au meilleur coût.

Cet article compare les principales approches de contrôle thermique dans les data centers, de la climatisation classique aux unités CRAH, jusqu’au cool roof, une solution passive qui agit en amont sur la charge thermique du bâtiment. Cette logique rejoint les pistes que nous présentons pour refroidir un data center et pour la gestion de la température en data center. L’objectif : vous aider à arbitrer entre des technologies aux logiques très différentes.

Pourquoi la chaleur est le premier ennemi d’un data center

Un poste de coût qui pèse lourd

La chaleur dégagée par un centre de données provient directement de l’électricité consommée par les principaux équipements de la salle :

• les serveurs ;
• les baies de stockage ;
• les équipements réseau.

Cette concentration explique pourquoi le refroidissement pèse aussi lourd dans le bilan d’exploitation.

Dans la littérature technique relayée par le Lawrence Berkeley National Laboratory, le poste froid représente couramment de 30 à 40 pour cent de la consommation électrique totale d’un data center, ce qui en fait le deuxième poste après les serveurs eux-mêmes.

Une consommation en forte hausse

Le contexte amplifie le problème. Toujours selon le Lawrence Berkeley National Laboratory, la consommation électrique des data centers américains a triplé en moins de dix ans, passant de 58 TWh en 2014 à 176 TWh en 2023, soit environ 4,4 pour cent de l’électricité totale du pays.

Les projections évoquent une part de 6,7 à 12 pour cent de l’électricité américaine d’ici 2028, dans une fourchette de 325 à 580 TWh. Derrière ces chiffres se cache une réalité simple : chaque watt économisé sur le refroidissement compte, et il compte de plus en plus.

Un enjeu humain et réglementaire

À cela s’ajoute une dimension humaine et réglementaire que les exploitants français ne peuvent plus ignorer. Les locaux techniques restent des lieux de travail où interviennent des équipes de maintenance.

L’INRS retient des repères d’alerte de 30 degrés Celsius pour une activité sédentaire et de 28 degrés Celsius pour un travail physique, et rappelle que le coup de chaleur est mortel dans 15 à 25 pour cent des cas. Réduire la température des locaux fait partie des mesures de prévention recommandées. Ce sujet rejoint les obligations détaillées dans notre article sur la température maximale au travail et nos repères sur l’inconfort thermique.

La climatisation, la réponse la plus répandue mais la plus gourmande

La solution la plus immédiate pour rafraîchir une salle informatique consiste à y souffler de l’air frais produit par un système de climatisation. L’air traité est injecté dans la pièce pour abaisser la température ambiante, tandis que l’air réchauffé est repris et refroidi en boucle. Cette approche s’est imposée pour trois raisons :

• le principe est éprouvé ;
• la technologie est maîtrisée ;
• le déploiement est rapide.

Le revers est connu. La climatisation traditionnelle reste très énergivore : elle fonctionne en permanence, fait fonctionner des compresseurs et pèse lourdement sur la facture d’électricité comme sur le bilan carbone. En période estivale, certaines installations arrosent les condenseurs pour améliorer le rendement par temps chaud. Cette pratique soulage la machine sur le moment mais consomme de grandes quantités d’eau et pose un vrai problème de durabilité et de gestion de la ressource. Mieux vaut l’éviter et traiter la cause plutôt que le symptôme.

Le point clé à retenir est le suivant : la climatisation lutte contre la chaleur une fois qu’elle est entrée dans le bâtiment. Elle ne réduit pas la charge thermique d’origine, elle la combat. C’est efficace, mais c’est aussi ce qui la rend coûteuse sur le long terme. Pour les bâtiments industriels en général, nous détaillons les leviers disponibles dans notre guide pour rafraîchir un bâtiment industriel, un enjeu central du secteur industrie.

Les unités CRAH, un refroidissement précis mais toujours actif

Les unités CRAH, pour Computer Room Air Handler, constituent une réponse plus spécialisée, conçue spécifiquement pour les salles informatiques. Leur principe repose sur un circuit fermé alimenté par une réserve d’eau glacée, organisé en trois temps :

• l’air chaud de la salle est aspiré par l’unité ;
• il est refroidi au contact d’un échangeur parcouru par cette eau glacée ;
• il est réinjecté à bonne température dans les allées froides face aux baies.

Cette approche offre un contrôle fin et une grande capacité de refroidissement, adaptée aux fortes densités de puissance. Elle s’inscrit souvent dans une architecture plus large de gestion des flux d’air, avec confinement des allées chaudes et froides pour éviter le mélange contre-productif des deux régimes thermiques.

L’inconvénient rejoint celui de la climatisation. Comme tout système actif, une unité CRAH consomme de l’énergie en continu pour produire et maintenir l’eau glacée. La performance se paie en kilowattheures, et la production de froid reste l’un des postes les plus lourds de l’exploitation. Là encore, la technologie traite la chaleur présente, sans agir sur la quantité de chaleur que le bâtiment laisse entrer par son enveloppe. Réduire la charge en amont permettrait à ces unités de moins solliciter leurs groupes froids. Cette logique d’efficacité globale rejoint les principes que nous abordons dans nos contenus sur la performance énergétique en industrie et dans le cadre du décret tertiaire.

Le cool roof, agir sur la cause plutôt que sur le symptôme

Les deux solutions précédentes ont un point commun : elles combattent une chaleur déjà installée. Le cool roof adopte la démarche inverse. Plutôt que de refroidir l’air une fois qu’il est chaud, il empêche une partie de la chaleur solaire d’entrer dans le bâtiment. C’est une solution passive, qui ne consomme aucune énergie une fois appliquée. Le principe, ses avantages et ses limites sont désormais bien documentés, tout comme les différences entre étanchéité et cool roof quand il faut choisir un traitement de toiture.

Le principe repose sur la physique du rayonnement. À midi par ciel dégagé en été, une surface horizontale reçoit environ 1000 watts de rayonnement solaire par mètre carré, dont près de la moitié dans l’infrarouge proche, invisible à l’œil. Une toiture sombre absorbe ce rayonnement et le restitue en chaleur vers l’intérieur. Une toiture claire et réfléchissante, à l’inverse, renvoie l’essentiel de cette énergie vers le ciel. On parle d’albédo élevé, c’est-à-dire d’un fort pouvoir de réflexion solaire.

Un revêtement mesuré par l’indice SRI

Le cool roof consiste à appliquer sur la toiture un revêtement réfléchissant, généralement de teinte blanche, qui combine une forte réflectance solaire et une bonne capacité à réémettre la chaleur absorbée. Cette double propriété est mesurée par l’Indice de Réflectance Solaire, ou SRI, défini par la norme ASTM E1980.

L’échelle va de 0 pour une surface noire et chaude à 100 pour une surface blanche et fraîche, les surfaces dites fraîches affichant un SRI élevé, de l’ordre de 80 à 100. Nous expliquons ces notions en détail dans notre article dédié au coefficient de réflectance solaire et à l’indice SRI.

Des gains thermiques mesurés

Les ordres de grandeur sont documentés par les laboratoires de référence. Selon le Heat Island Group du Lawrence Berkeley National Laboratory, une toiture de couleur fraîche réfléchissant environ 35 pour cent du rayonnement solaire reste de l’ordre de 8 à 10 degrés Celsius plus froide en surface qu’une toiture traditionnelle sombre. L’écart se creuse encore avec les revêtements blancs à très forte réflectance.

Cette baisse de la température de surface réduit directement le flux de chaleur transmis à l’intérieur, donc l’énergie nécessaire pour rafraîchir les locaux. C’est un principe physique commun aux travaux de l’EPA, du LBNL et de l’ADEME.

Côté bâtiment, les laboratoires de référence convergent sur plusieurs ordres de grandeur :

• l’agence américaine de protection de l’environnement, l’EPA, indique qu’un cool roof abaisse la température intérieure maximale de 1,2 à 3,3 degrés Celsius dans un bâtiment non climatisé ;
• la même EPA mesure une réduction de la demande de pointe de climatisation de 11 à 27 pour cent dans les bâtiments résidentiels climatisés ;
• le Heat Island Group estime qu’augmenter la réflectance d’une toiture jusqu’à environ 60 pour cent peut réduire la consommation énergétique de refroidissement de plus de 20 pour cent, les économies étant maximales sous climat chaud.

Un effet qui dépasse le bâtiment

L’intérêt du cool roof ne s’arrête pas aux murs du data center. En réfléchissant le rayonnement plutôt qu’en le stockant, ces toitures atténuent l’effet d’**îlot de chaleur urbain**. Une étude publiée dans la revue Climatic Change par Akbari, Menon et Rosenfeld a estimé que réfléchir le rayonnement solaire de l’ensemble des surfaces urbaines à l’échelle mondiale, toitures et chaussées confondues, permettrait de compenser environ 44 gigatonnes de CO2 sur la durée de vie des revêtements, dont près de 24 gigatonnes pour les seules toitures. À l’échelle d’un site, l’impact reste modeste, mais il va dans le bon sens et s’inscrit dans une logique de sobriété appréciée des donneurs d’ordre.

Un levier devenu réglementaire

La maîtrise du rayonnement solaire n’est plus seulement une bonne pratique d’ingénierie : elle entre dans le champ réglementaire. Le décret numéro 2025-482 du 27 mai 2025, relatif à la protection des travailleurs contre les risques liés à la chaleur, est entré en vigueur le 1er juillet 2025. Son article R. 4463-3 impose à l’employeur de mettre en place des moyens techniques pour réduire le rayonnement solaire sur les surfaces exposées, notamment par l’isolation, ou pour prévenir l’accumulation de chaleur dans les locaux et aux postes de travail.

Un revêtement réflectif de toiture répond directement à cette exigence. Pour les exploitants de data centers et plus largement de bâtiments tertiaires et industriels, cette évolution transforme une démarche volontaire en obligation de moyens. Nos contenus sur la prime chaleur au travail et les recommandations de l’INRS sur la température en bureau précisent ce cadre, qui concerne particulièrement le secteur tertiaire.

Comment choisir et combiner les solutions

Trois approches complémentaires

Les trois approches ne s’opposent pas, elles se complètent. La climatisation et les unités CRAH restent indispensables pour garantir la précision et la continuité du refroidissement à l’intérieur des salles. Le cool roof agit en amont, sur l’enveloppe, pour réduire la charge thermique que ces systèmes doivent compenser.

En allégeant l’apport de chaleur par la toiture, un revêtement réfléchissant permet aux groupes froids de moins solliciter leurs compresseurs, surtout pendant les pics de chaleur estivaux où la demande est la plus tendue.

Le tableau ci-dessous résume la logique propre à chaque solution, telle qu’elle ressort des sections précédentes.

Critère	Climatisation	Unités CRAH	Cool roof
Mode d’action	Refroidit l’air ambiant entré dans la salle	Refroidit l’air par circuit fermé à eau glacée	Réfléchit le rayonnement solaire avant qu’il n’entre
Type de système	Actif	Actif	Passif
Consommation en fonctionnement	Élevée, en continu	Élevée, en continu	Nulle une fois appliqué
Agit sur la charge thermique d’origine	Non	Non	Oui, à la source
Précision du contrôle en salle	Bonne	Très fine, forte densité	Indirecte, sur l’enveloppe

Ce tableau illustre une complémentarité plutôt qu’une concurrence : les systèmes actifs traitent la chaleur présente dans les salles, le cool roof réduit la quantité de chaleur que le bâtiment laisse entrer.

Une mise en œuvre rapide sur l’existant

Pour un bâtiment existant, le cool roof présente l’avantage d’une mise en œuvre rapide, applicable sur la plupart des supports de toiture sans arrêt d’exploitation. Selon la nature de votre couverture, qu’il s’agisse d’une toiture en bac acier ou d’une toiture plate, la solution s’adapte.

À l’échelle d’un site, l’effet d’un revêtement réfléchissant sur la consommation de froid se situe dans une fourchette réaliste de l’ordre de 10 à 15 pour cent**, à mettre en regard de son coût d’application et de sa durée de vie.

C’est précisément le rôle des solutions développées par Covalba. Le revêtement réfléchissant CovaTherm affiche un SRI élevé et s’applique directement sur la toiture pour limiter durablement les apports solaires, sans consommation d’énergie en fonctionnement. Lorsque la couverture demande aussi une reprise d’étanchéité, une étanchéité liquide réfléchissante combine les deux fonctions en une seule application.

Pour évaluer le gain propre à votre installation, un diagnostic de toiture permet de chiffrer l’écart attendu sur votre poste froid, et une estimation des économies précise le retour sur investissement avant d’engager les travaux. Nos repères de tarification au mètre carré et le dispositif de prime CEE aident enfin à boucler le plan de financement.

Conclusion

Maîtriser la température d’un data center ne se résume pas à installer plus de puissance de froid. Climatisation et unités CRAH assurent un contrôle indispensable au cœur des salles, mais elles consomment en permanence et combattent une chaleur déjà entrée. Le cool roof complète ces dispositifs par une logique passive et économe : il réduit la charge thermique à la source, en réfléchissant le rayonnement solaire avant qu’il ne pénètre le bâtiment. Dans un contexte de hausse continue de la consommation des centres de données et d’exigences réglementaires renforcées, combiner refroidissement actif et protection passive de l’enveloppe constitue la voie la plus solide pour tenir la fenêtre de température recommandée, tout en allégeant la facture et l’empreinte environnementale.