#3. COMMENT FAIRE COHABITER AIR-COOLING ET LIQUID COOLING DANS UNE MÊME SALLE IT ?

Ici la version Podcast

LES CONTEXTE & LES ENJEUX

L’arrivée massive de l’IA et des GPU fait exploser les densités thermiques : Alors qu’un rack classique peut rester compatible avec une architecture air-cooling jusqu’à environ 20Kw dans une salle où les flux aérauliques sont bien maîtrisés, certains racks dédiés à l’IA dépassent désormais plusieurs dizaines de kW et peuvent nécessiter du Direct Liquid Cooling (DLC). Pour autant, et en dehors des sites dédiés exclusivement à la très haute densité dès leur conception (hypersace, IA factories, …) les salles informatiques ne vont pas basculer du jour au lendemain vers le tout liquide : Les équipements réseau, stockage, serveurs classiques et infrastructures existantes resteront majoritairement refroidis par air pendant encore plusieurs années.

La question devient donc moins « air ou liquide ? » que « Comment organiser la coexistence des deux technologies sans dégrader la performance de la salle ? ».

Ne pas anticiper cette mixité peut conduire à des températures d’entrée IT mal maîtrisées, à des capacités de refroidissement mal réparties, à des conflits entre flux d’air et équipements DLC, mais aussi à une infrastructure hydraulique, électrique ou de supervision insuffisamment dimensionnée. À terme, le risque est de créer une salle capable d’accueillir du liquid-cooling sur le papier, mais difficile à exploiter réellement.

Pour la suite de ce dossier et bien rester dans la question posée, je partirai du postulat où le sujet crucial de l’approvisionnement en énergie et de sa distribution en salle aura été acté positivement. (Ce sujet mérite à lui seul un autre dossier).

Attention car le sujet du capacitaire est le pré-requis incontournable à toute introduction : Disposer d’une réserve de puissance ou de froid à un instant et en un lieu donné ne présume pas de la capacité de vos infrastructures à accueillir un surcroît de densité. Ce qui compte c’est aussi le maintien d’une réserve capacitaire et d’une capacité à encaisser les incidents en d’autre terme la résilience et les effets de bords possibles (aérauliques, plancher technique, connectivité, rétention des liquides, formation des équipes, …). Mon vrai conseil est de vous faire accompagner trés en amont par une évaluation sans concession de l’existant et de ces points de faiblesse sur les aspects capacitaires sur tous les lots critiques y compris l’humain.

Pour la suite de cet épisode, je vais donc partir du fait que les feux sont au vert et me concentrer sur l’accueil proprement dit dans vos espaces de production IT ainsi que sur l’urbanisation des espaces.

LES BONNES PRATIQUES & NOS CONSEILS

1. Ne pas raisonner « salle entière », mais « zones thermiques » : La CFD devient incontournable

La première bonne pratique consiste à cartographier la salle selon les densités thermiques réelles et futures. L’outil désormais indispensable pour démarrer sur un projet d’implantation mixte de cette nature est la CFD (Computational Fluid Dynamic). Une zone de racks classiques peut rester en air-cooling tandis qu’une zone haute densité accueille des racks équipes de portes refroidies, cooling-in-raw ou directement DLC (type GPU / très haute densité). l’ASHRAE reconnaît explicitement que les salles modernes doivent désormais pouvoir supporter une combinaison de refroidissement par air et par liquide.

2. Conserver un air management irréprochable

Le liquid-cooling ne supprime pas totalement le besoin de refroidissement par air. Bien au contraire, c’est parce que les meilleures pratiques de séparation des flux sont déjà appliquées, que l’ont peut envisager de se lancer dans un projet de mixité des refroidissements. Il faut en effet garder à l’esprit que, même les racks DLC, rejettent encore une partie de leur chaleur par l’air, notamment via leurs composants réseau non directement refroidis par liquide.

Il faut donc conserver les fondamentaux : Allées chaudes/froides, confinement systématique et intégral, limitation de tous les bypass, contrôle des températures à l’entrée des racks, état et efficacité du plénum de soufflage. L’AI Data Center Energy Performance Framework d’ASHRAE place précisément l’air management parmi les premières actions à mettre en œuvre (Cf. & Référentiels et ressources utiles ci-dessous).

3. Créer une zone haute densité plutôt que perturber toute la salle

Lorsque cela est possible, je préconise que les racks DLC soient regroupés dans une zone dédiée. Cela facilitera la distribution hydraulique, la gestion des CDU s’ils sont présents, la maintenance, la détection de fuite, le suivi énergétique et l’évolution future de la zone.

Cette approche permet également de conserver une architecture air-cooling optimisée pour les racks classiques.

4. Dimensionner séparément les deux chaînes thermiques

Une architecture hybride nécessite de raisonner simultanément sur :

• la capacité frigorifique air ;
• la capacité hydraulique ;
• les CDU;
• les débits et températures d’eau ;
• les capacités électriques ;
• les équipements de rejet thermique ;
• la redondance ;
• la supervision.

Le CDU devient un élément clé : il assure l’interface entre le circuit facility et le circuit de refroidissement technologique du rack.

5. Ne pas oublier les racks « air » autour des racks DLC

Si on ne peut faire autrement et qu’un rack liquid-cooled doit être installé au milieu d’une zone classique, sa présence peut impacter trés significativement les équilibres thermiques et aérauliques des racks voisins. Il faut donc vérifier les températures d’entrée des racks proches et ne jamais considérer que le DLC résout automatiquement les problèmes de flux d’air, bien au contraire : l’arrivée d’un refroidissement liquide même ciblé sur une seule baie peut entrainer de nombreux effets de bords et dommages aérauliques collatéraux.

6. Adapter le confinement à la nouvelle architecture

Le confinement reste la meilleur des pratiques pour les racks air-cooled. Dans une zone DLC, son rôle peut cependant évoluer : Il ne s’agit plus uniquement d’évacuer la totalité de la chaleur produite par les racks, mais de gérer efficacement la fraction de chaleur encore rejetée dans l’air.

Les solutions de confinement doivent donc être modulaires et évolutives, afin de permettre la transformation progressive des travées au fur et à mesure de l’accueil de ces « éléphants » dans leur « magasin de porcelaine ».

7. Prévoir l’hydraulique comme une nouvelle infrastructure critique

L’introduction du DLC signifie l’apparition d’une nouvelle chaîne technique dans la salle : Tuyauteries, raccordements, manifolds, CDU, pompes, capteurs, détection de fuite et procédures d’intervention.

La disponibilité du refroidissement liquide doit être traitée avec le même niveau de rigueur que les autres infrastructures critiques. ASHRAE souligne notamment l’importance de la redondance et de la continuité du système de refroidissement liquide. Les gestes de maintenance et de controle spéciquement liés à ce type de refroidissement doivent donc être pris en compte dès le début du projet et jusqu’à s’assurer que les personnels sont bien formés pour soutenir ce type d’OPEX.

8. Définir une stratégie de transition

Le meilleur scénario n’est généralement pas « tout transformer ». Il consiste à prévoir une trajectoire :

Air-cooling → haute densité localisée → DLC hybride → extension progressive des zones DLC.

Uptime Institute souligne justement que la coexistence air/DLC devrait être une situation durable dans de nombreux data centers, notamment en raison des cycles de renouvellement des équipements IT.

9. Mesurer avant, pendant et après

Avant toute modification, il faut établir un état initial :

• températures d’entrée par rack ;
• puissance IT par baie ;
• capacité frigorifique disponible ;
• débits d’air ;
• température départ/retour ;
• capacité hydraulique disponible ;
• marge électrique ;
• PUE ;
• zones de points chauds.

Après installation, les mêmes indicateurs permettent de vérifier que l’introduction du DLC n’a pas dégradé les performances des zones air-cooling.

10. Study case type : une salle existante de 500 kW (Ça sent le vécu !)

Situation : Une salle fonctionne majoritairement avec des racks air-cooling de 5 à 15 kW. Un nouveau projet IA nécessite l’intégration de plusieurs racks de 50 à 100 kW.

Mauvaise approche : Augmenter simplement la puissance frigorifique globale de la salle et installer les racks IA parmi les racks existants.

Approche recommandée :

1. cartographier les charges IT existantes ;
2. identifier les marges frigorifiques et électriques ;
3. sélectionner une zone pour les racks haute densité ;
4. vérifier la résistance mécanique du plancher ;
5. définir l’architecture CDU/TCS ;
6. dimensionner les distributions hydrauliques ;
7. maintenir le confinement des zones air-cooling ;
8. traiter spécifiquement les rejets d’air résiduels des racks DLC ;
9. installer une métrologie rack par rack ;
10. définir les procédures d’exploitation, maintenance et gestion d’incident.

Cette logique rejoint les recommandations actuelles : Power + cooling + urbanisation doivent être conçus comme un système unique, et non comme trois projets indépendants.

Le point clé à retenir

Le liquid-cooling n’est pas nécessairement le remplaçant de l’air-cooling. Il devient souvent une nouvelle couche de refroidissement venant compléter l’existant. C’est donc une problématique d’urbanisation, de capacité, de résilience et d’exploitabilité, autant qu’une problématique de technologie de refroidissement.

Je ne saurai que trop vous recommander un accompagnement de type BET à condition qu’il puisse justifier et vous présenter des cas réels afin de ne pas risquer de servir de cobaye et « d’essuyer les plâtres ».

A tout le moins, et au risque de répétez ce que je vous disait en début d’épisode, démarrez dans tous les cas par un diagnostic complet de l’existant où seront passés en revue détaillée les lots suivants et une identification des SPOF :

• CFO ,
• CVC,
• Aéraulique/ urbanisation/plancher technique (etude des charges),
• Métrologie,
• Process & exploitation-maintenance
• Formation des équipes
• Sourcing d’équipements, accessoires et consommables directement liés à l’exploitation d’une IT en liquid cooling

LES RÉFÉRENTIELS & RESSOURCES UTILES

• ASHRAE — AI Data Center Energy Performance Framework : recommandations sur l’air management, le liquid-cooling, l’efficacité énergétique et la conception intégrée des infrastructures.
  Consulter le framework ASHRAE
• ASHRAE — Handbook, chapitre Data Centers & Telecommunication Facilities : référence technique sur les différentes architectures de liquid-cooling et leur intégration dans les salles informatiques.
  Consulter le chapitre ASHRAE Data Centers
• ASHRAE TC 9.9 — Emergence and Expansion of Liquid Cooling in Mainstream Data Centers : livre blanc particulièrement pertinent pour comprendre pourquoi le liquid-cooling devient incontournable avec l’augmentation des densités.
  Lire le livre blanc ASHRAE sur le liquid-cooling
• ASHRAE — Tools, Standards & Resources : portail regroupant notamment les ressources TC 9.9 consacrées au liquid-cooling et à la résilience des systèmes cold-plate.
  Accéder aux ressources ASHRAE TC 9.9
• Schneider Electric — Design Considerations for Integrating Liquid-cooled AI Servers into Data Centers : livre blanc consacré précisément à l’intégration de serveurs IA liquid-cooled dans des data centers existants initialement conçus autour de l’air-cooling.
  Lire le livre blanc Schneider Electric
• Uptime Institute — Cooling Systems Survey 2025 : données sur l’adoption progressive du DLC, les motivations et les freins rencontrés par les exploitants.
  Consulter l’étude Uptime Institute
• Uptime Institute — DLC will not come to the rescue of data center sustainability : intéressant pour comprendre les difficultés opérationnelles de la coexistence air/DLC.
  Lire l’analyse Uptime Institute sur le DLC
• Uptime Institute — AI and cooling: methods and capacities : comparaison entre air, refroidissement hybride et refroidissement liquide total, avec un intérêt particulier pour les architectures intermédiaires.
• Consulter l’analyse Uptime Institute sur AI & cooling
• GeorgFischer – Le rôle des systèmes de tuyauterie en polymère dans le refroidissement liquide direct : Un document trés bien fait, abordable même ppour le néophyte qui décline les nombreux atouts de ses matériaux
• Lire le Livre blanc en version française
• Lire le livre blanc en version anglaise

LES A.M.E. D’ODC => NOS RÉPONSES POUR BIEN DÉMARRER