Fluides de refroidissement par immersion pour centres de données
Guide pratique des fluides diélectriques pour le refroidissement par immersion monophasique des serveurs et du matériel d’IA : types de fluides, exigences OCP, compatibilité des matériaux, sécurité incendie et qualification. Rédigé par les spécialistes des esters d’IsoTec.
Mis à jour le 9 novembre 2026 · Publié par IsoTec
Sommaire
- Le refroidissement par immersion en bref
- Qu’est-ce que le refroidissement par immersion ?
- Pourquoi les centres de données passent à l’immersion
- Quels fluides sont utilisés ?
- Pourquoi des esters pour le refroidissement par immersion ?
- Qu’exige l’OCP d’un fluide d’immersion ?
- Compatibilité des matériaux
- Sécurité incendie
- Exploitation et surveillance du fluide
- Comment IsoTec accompagne les projets d’immersion
- Tous les articles sur le refroidissement par immersion
Le refroidissement par immersion en bref
- Dans le refroidissement par immersion, les serveurs sont plongés dans un fluide électriquement non conducteur (diélectrique) qui absorbe la chaleur directement sur tous les composants.
- Les systèmes monophasiques utilisent des fluides qui restent liquides : hydrocarbures synthétiques (PAO, GTL), esters synthétiques ou esters naturels. Les systèmes diphasiques utilisent des fluides à bas point d’ébullition, le plus souvent fluorés.
- Les exigences d’immersion de l’Open Compute Project (OCP) fixent notamment des valeurs minimales de rigidité diélectrique, de résistivité, de point d’éclair, de teneur en soufre et d’acidité, et déconseillent les huiles minérales.
- Les esters combinent des points d’éclair et de feu élevés, une forte tolérance à l’humidité et un bon transfert de chaleur. Leur polarité plus élevée rend indispensables les essais de compatibilité des matériaux.
- Tout fluide doit être qualifié avec les composants réels du serveur. Le guide OCP décrit une immersion de 14 jours à 80 °C pour les fluides monophasiques.
- L’ASTM élabore une spécification dédiée aux fluides d’immersion monophasique pour centres de données (comité D27, work item WK97110).
Qu’est-ce que le refroidissement par immersion ?
Le refroidissement par immersion est une méthode de refroidissement liquide dans laquelle le matériel informatique est plongé dans un fluide diélectrique. Comme le fluide ne conduit pas l’électricité, il peut être en contact direct avec les processeurs, la mémoire, les alimentations et les cartes. Il absorbe la chaleur de tous les composants – pas seulement du processeur – et la transporte vers un échangeur. De là, la chaleur passe dans un circuit d’eau, puis vers des aéroréfrigérants, des tours de refroidissement ou un système de valorisation de la chaleur.
Trois conceptions sont courantes :
- Immersion en cuve (bain ouvert) : les serveurs sont placés verticalement dans une cuve remplie de fluide et fermée par un couvercle. La plupart des installations monophasiques utilisent cette conception.
- Immersion de précision ou au niveau du châssis : chaque serveur se trouve dans son propre boîtier fermé rempli de fluide ; le format rack est conservé.
- Immersion diphasique : le fluide bout sur les surfaces chaudes et se condense sur un serpentin au-dessus du bain. Voir immersion monophasique ou diphasique.
L’immersion se distingue du refroidissement direct sur puce (plaques froides), où un liquide eau-glycol circule uniquement dans des plaques froides posées sur les processeurs, les autres composants restant refroidis par air.
Pourquoi les centres de données passent à l’immersion
- Densité de puissance par baie : les accélérateurs d’IA et les processeurs haut de gamme portent la puissance par baie bien au-delà de ce que l’air peut évacuer efficacement.
- Plus de ventilateurs : en immersion, les ventilateurs des serveurs sont retirés ou arrêtés, ce qui économise de l’énergie et réduit le bruit.
- Consommation d’eau : selon le climat et la conception du rejet de chaleur, le besoin de refroidissement par évaporation peut être réduit.
- Valorisation de la chaleur : la chaleur quitte la cuve dans un liquide à une température plus élevée que l’air extrait d’une salle refroidie par air, ce qui facilite sa valorisation. Voir valorisation de la chaleur fatale.
- Protection : le fluide protège les composants de la poussière, de l’humidité et des polluants de l’air.
- Réglementation des fluides fluorés : les restrictions sur les PFAS et la sortie de 3M de la production de PFAS orientent vers les fluides monophasiques. Voir PFAS et refroidissement par immersion.
Quels fluides sont utilisés ?
| Famille de fluides | Système | Caractéristiques typiques |
|---|---|---|
| Hydrocarbures synthétiques (PAO, GTL) | Monophasique | Très faible viscosité possible, faible permittivité, bonne compatibilité ; le point d’éclair augmente avec la viscosité |
| Huiles minérales | Monophasique | Faible coût ; les exigences d’immersion de l’OCP déconseillent les huiles minérales |
| Esters synthétiques (esters de polyol) | Monophasique | Points d’éclair et de feu élevés, très bonne stabilité à l’oxydation, forte tolérance à l’humidité, permittivité plus élevée |
| Esters naturels (à base d’huiles végétales) | Monophasique | Point de feu très élevé, forte tolérance à l’humidité ; stabilité à l’oxydation plus faible – cuves fermées ou inertées et antioxydants nécessaires |
| Fluides fluorés | Diphasique et monophasique | Ininflammables, faible permittivité (la plupart), coût élevé ; la plupart sont des PFAS |
Comparatif détaillé : fluides de refroidissement par immersion comparés. Choisir entre les deux types d’esters : ester naturel ou ester synthétique.
Pourquoi des esters pour le refroidissement par immersion ?
Avantages
- Sécurité incendie : les esters de qualité transformateur sont des liquides de classe K avec un point de feu supérieur à 300 °C (IEC 61039). Les grades à faible viscosité pour cuves de serveurs ont des valeurs plus basses – vérifiez la fiche technique.
- Tolérance à l’humidité : les esters dissolvent beaucoup plus d’eau que les hydrocarbures avant que de l’eau libre se forme ; leur rigidité diélectrique est donc moins sensible à l’humidité.
- Transfert de chaleur : les esters ont généralement une conductivité thermique et une chaleur spécifique plus élevées que des hydrocarbures de viscosité comparable.
- Chimie : les esters ne sont pas fluorés. Beaucoup sont facilement biodégradables selon les essais OCDE 301 – c’est le rapport d’essai du fluide concerné qui fait foi, et facilement biodégradable ne signifie pas inoffensif.
Points à maîtriser
- Permittivité : les esters ont une permittivité relative d’environ 3, les hydrocarbures d’environ 2. Cela peut compter pour les signaux haut débit – l’OCP demande aux fournisseurs la constante diélectrique à 20 et 40 GHz.
- Compatibilité : les esters sont plus polaires que les hydrocarbures. Plastiques, élastomères, gaines de câbles, matériaux d’interface thermique et étiquettes doivent être testés.
- Eau et hydrolyse : à température élevée, l’eau peut scinder les esters en acides et en alcools. Gardez le fluide sec et la cuve fermée.
- Oxydation : les esters naturels vieillissent plus vite au contact de l’air que les esters synthétiques.
- Viscosité : les esters sont généralement plus visqueux que les hydrocarbures les plus légers, ce qu’il faut prendre en compte dans la conception des pompes et des débits.
IsoTec est spécialisée dans les fluides diélectriques à base d’esters : esters synthétiques (IsoTec SE 300), esters naturels (IsoTec NE 350) et fluides esters pour le refroidissement par immersion.
Qu’exige l’OCP d’un fluide d’immersion ?
Les exigences d’immersion de l’OCP définissent les données que le fournisseur doit déclarer et les valeurs diélectriques minimales applicables. Exigences choisies de la Rév. 2.0 :
| Propriété | Exigence minimale OCP (Rév. 2.0) |
|---|---|
| Rigidité diélectrique (écartement 1 mm) | ≥ 6 kV pendant toute la durée de vie du fluide |
| Résistivité | ≥ 2,00 GΩ·m à l’état neuf, ≥ 0,20 GΩ·m pendant la durée de vie |
| Point d’éclair (COC) | ≥ 150 °C |
| Température d’auto-inflammation | ≥ 250 °C |
| Teneur en soufre | < 10 ppm |
| Acidité | Limite selon la classe de fluide (hydrocarbures, esters naturels, esters synthétiques, fluorocarbures) |
Le document indique en outre que les huiles minérales doivent être évitées et que des huiles synthétiques, des esters synthétiques ou des esters naturels traités doivent être utilisés. Vérifiez toujours la révision en vigueur. En savoir plus : exigences OCP pour les fluides d’immersion.
Compatibilité des matériaux
Le fluide touche toutes les pièces du serveur. Les plastifiants peuvent migrer des gaines en PVC, les pâtes thermiques peuvent être lessivées, les élastomères peuvent gonfler et les adhésifs des étiquettes peuvent céder. Le guide de compatibilité de l’OCP (v1.5, juin 2026) décrit une immersion des composants dans les fluides monophasiques à 80 °C ± 2 °C pendant 14 jours, suivie de contrôles des matériaux et du fluide. Détails et liste des composants : compatibilité des matériaux dans les serveurs refroidis par immersion.
Sécurité incendie
Le point d’éclair, le point de feu et la température d’auto-inflammation décrivent le comportement d’un fluide face au feu. Ce sont des propriétés de sécurité, pas des limites de fonctionnement. Les assureurs et les autorités locales peuvent exiger davantage que le minimum de l’OCP. En savoir plus : sécurité incendie des fluides d’immersion.
Exploitation et surveillance du fluide
Un fluide propre et sec au remplissage peut capter de l’eau, des particules et des substances extraites en service. L’analyse régulière de la teneur en eau, de l’acidité, de la rigidité diélectrique, de la résistivité et du comptage de particules indique quand filtrer, sécher ou remplacer. En savoir plus : maintenance et analyse des fluides d’immersion.
Comment IsoTec accompagne les projets d’immersion
- Exigences : conception de la cuve (ouverte, couverte ou fermée), températures de fonctionnement, matériel, région et réglementation applicable.
- Choix du fluide : ester synthétique ou naturel, selon la viscosité, la sécurité incendie et la stabilité à l’oxydation.
- Essais en laboratoire : immersion de compatibilité avec vos composants et analyse du fluide avant et après.
- Échantillons et quantités d’essai pour les tests en cuve.
- Livraison avec certificat d’analyse pour chaque lot et accompagnement pour la surveillance du fluide.
Liste de contrôle étape par étape : comment qualifier un fluide d’immersion.
Tous les articles sur le refroidissement par immersion
- Immersion monophasique ou diphasique – fonctionnement, fluides, avantages et inconvénients
- Fluides de refroidissement par immersion comparés – hydrocarbures, esters et fluides fluorés
- Ester naturel ou ester synthétique pour l’immersion
- Exigences OCP pour les fluides d’immersion
- Compatibilité des matériaux dans les serveurs refroidis par immersion
- Sécurité incendie des fluides d’immersion
- Maintenance et analyse des fluides d’immersion
- Comment qualifier un fluide d’immersion – liste de contrôle
- PFAS et refroidissement par immersion
- Valorisation de la chaleur fatale des centres de données en immersion
- Glossaire du refroidissement par immersion
Questions fréquentes
Quel fluide utilise-t-on pour le refroidissement par immersion des centres de données ?
Les systèmes monophasiques utilisent des hydrocarbures synthétiques (PAO, GTL), des esters synthétiques ou des esters naturels. Les systèmes diphasiques utilisent des fluides à bas point d’ébullition, le plus souvent fluorés. Les exigences d’immersion de l’OCP déconseillent les huiles minérales.
Un fluide d’immersion endommage-t-il l’électronique ?
Un fluide diélectrique ne conduit pas l’électricité ; des composants sous tension peuvent donc être immergés. Mais tous les matériaux du serveur doivent être compatibles avec le fluide. Les ventilateurs sont retirés ou arrêtés, et les disques durs non scellés hermétiquement ne peuvent pas être immergés.
Quelle est la différence entre immersion monophasique et diphasique ?
En monophasique, le fluide reste liquide et est pompé à travers un échangeur. En diphasique, le fluide bout sur les composants chauds et se condense sur un serpentin au-dessus du bain.
Les esters conviennent-ils à l’immersion en centre de données ?
Oui. Les esters offrent des points d’éclair et de feu élevés, une forte tolérance à l’humidité et un bon transfert de chaleur. Comme ils sont plus polaires que les hydrocarbures, la compatibilité avec les matériaux du serveur doit être testée et le fluide doit rester sec.
Ester naturel ou ester synthétique ?
Les esters synthétiques résistent mieux à l’oxydation et conviennent aux cuves en contact avec l’air. Les esters naturels sont à base d’huiles végétales et ont un point de feu très élevé, mais nécessitent des cuves fermées ou inertées et des antioxydants.
Quel point d’éclair un fluide d’immersion doit-il avoir ?
Les exigences OCP (Rév. 2.0) imposent un point d’éclair d’au moins 150 °C (COC). Les assureurs ou les autorités locales peuvent exiger davantage. Les esters de qualité transformateur atteignent des points de feu supérieurs à 300 °C.
Combien de temps dure un fluide d’immersion ?
La durée de vie dépend de la température, du contact avec l’air, des entrées d’eau et de la contamination par les matériaux. Filtration, cuves fermées et analyses régulières la prolongent. Demandez au fournisseur la durée de vie attendue dans vos conditions.
Les fluides d’immersion contiennent-ils des PFAS ?
La plupart des fluides d’immersion fluorés sont des PFAS. Les hydrocarbures et les esters ne relèvent pas de la chimie fluorée.
Existe-t-il une norme pour les fluides d’immersion ?
Les exigences d’immersion de l’OCP sont la principale référence du secteur. L’ASTM élabore une spécification pour les fluides d’immersion monophasique des centres de données (WK97110). Les méthodes d’essai proviennent des normes IEC et ASTM pour les liquides isolants.
Où IsoTec livre-t-elle ?
Nous livrons les produits IsoTec à des clients hors d’Allemagne. Contactez-nous en précisant votre application et votre localisation.
Sources et lectures complémentaires
- OCP Immersion Requirements, Rev. 2.0 (Open Compute Project)
- OCP Server Component Immersion Material Compatibility Testing, v1.5 (June 2026)
- ASTM WK97110 – New Specification for Single Phase Liquids used in Immersion Cooling of Data Centers
- Directive (EU) 2023/1791 on energy efficiency (EUR-Lex)
- ECHA – Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
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