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Refroidissement par immersion monophasique ou diphasique

Comment fonctionnent les deux principes de refroidissement par immersion, quels fluides ils nécessitent et ce qui permet de choisir.

Mis à jour le 9 novembre 2026 · Publié par IsoTec

Réponse courte

En immersion monophasique, le fluide reste liquide : il absorbe la chaleur des composants et est pompé à travers un échangeur. En immersion diphasique, le fluide bout sur les surfaces chaudes ; la vapeur se condense sur un serpentin refroidi au-dessus du bain et retombe. Les systèmes monophasiques utilisent des hydrocarbures ou des esters, les systèmes diphasiques surtout des fluides fluorés.

Fonctionnement de l’immersion monophasique

Les serveurs sont placés verticalement dans une cuve ou dans des châssis fermés remplis de fluide. Une pompe fait circuler le fluide dans un échangeur – souvent dans une unité de distribution du liquide de refroidissement (CDU) – où la chaleur passe dans un circuit d’eau. Certaines conceptions reposent en partie sur la convection naturelle. La chaleur est transférée sous forme de chaleur sensible : le fluide s’échauffe en passant le long des composants.

Fluides : hydrocarbures synthétiques (PAO, GTL), esters synthétiques et esters naturels. Ils ont des points d’ébullition élevés et une faible pression de vapeur ; les cuves peuvent donc fonctionner à pression atmosphérique avec un couvercle.

Fonctionnement de l’immersion diphasique

Le fluide a un bas point d’ébullition, généralement autour de 50 à 60 °C. Il bout directement sur les surfaces chaudes des processeurs et des accélérateurs. L’évaporation absorbe beaucoup de chaleur (chaleur latente) à température presque constante. La vapeur monte, se condense sur un serpentin refroidi par eau et retourne dans le bain. Les cuves doivent être bien étanches pour limiter les pertes de vapeur.

Fluides : le plus souvent fluorés (fluorocarbures, hydrofluoroéthers, fluorocétones). La plupart relèvent des définitions des PFAS.

Comparaison

	Monophasique	Diphasique
Transfert de chaleur	Chaleur sensible, pompage ou convection naturelle	Ébullition et condensation (chaleur latente)
Fluides typiques	PAO, GTL, esters synthétiques et naturels	Fluides fluorés
Cuve	Bain ouvert avec couvercle ou châssis fermé, pression atmosphérique	Cuve étanche avec gestion de la vapeur
Pertes de fluide	Faibles – le fluide ne s’évapore pratiquement pas	Les pertes de vapeur doivent être maîtrisées
Coût du fluide	Modéré	Élevé
Comportement au feu	Combustible – le point d’éclair est déterminant	Généralement ininflammable
Réglementation	Hydrocarbures et esters ne sont pas des PFAS	La plupart sont des PFAS – restriction européenne en préparation
Maintenance	Filtration, surveillance de l’eau et de l’acidité	Confinement de la vapeur, suivi des pertes et de la pureté

Qu’est-ce qui fait la différence ?

Flux thermique : les systèmes diphasiques gèrent des flux thermiques locaux très élevés. Les systèmes monophasiques atteignent de fortes densités par baie avec une bonne conception des débits et des dissipateurs adaptés.
Coût total : le prix du fluide, les pertes et la complexité de la cuve favorisent le monophasique dans la plupart des projets.
Risque réglementaire : la future restriction européenne des PFAS et la sortie de 3M de la production de PFAS affectent l’approvisionnement en fluides diphasiques. Voir PFAS et refroidissement par immersion.
Service : les cuves monophasiques peuvent être ouvertes pour la maintenance sans gestion de vapeur ; les serveurs sont sortis et égouttés.

Quel fluide pour les systèmes monophasiques ?

En monophasique, le choix se fait entre hydrocarbures et esters. Les esters ont des points d’éclair et de feu plus élevés à viscosité comparable, tolèrent davantage l’humidité et transfèrent généralement mieux la chaleur ; les hydrocarbures ont une permittivité plus faible. Voir fluides d’immersion comparés et le guide du refroidissement par immersion pour centres de données.

Questions fréquentes

L’immersion monophasique ou diphasique est-elle la plus répandue ?

La plupart des installations d’immersion sont monophasiques : elles sont plus simples, utilisent des fluides moins chers et ne dépendent pas des fluides fluorés.

Quel est le point d’ébullition des fluides diphasiques ?

Généralement autour de 50 à 60 °C, pour que le fluide bouille sur les composants chauds à pression atmosphérique.

Peut-on utiliser des esters en immersion diphasique ?

Non. Les esters ont des points d’ébullition élevés et sont utilisés dans les systèmes monophasiques.

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Sources et lectures complémentaires

Vous choisissez un fluide monophasique ?

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