Refroidissement évaporatif : principe, atouts et usages pour des bâtiments et datacenters plus sobres

Pourquoi le refroidissement évaporatif revient sur le devant de la scène ?

Le refroidissement évaporatif s’impose comme une alternative crédible à la climatisation traditionnelle dans un contexte de tension énergétique et climatique. En 2022, le « refroidissement de l’espace » (climatiseurs, ventilateurs) a représenté plus de 2 100 TWh d’électricité, soit environ 7 % de la consommation mondiale d’électricité, selon l’Agence internationale de l’énergie.(legrandcontinent.eu) Dans les grands immeubles de bureaux, la climatisation peut représenter jusqu’à 20 % de la consommation d’énergie.(climateactionaccelerator.org)

Face à cette réalité, les acteurs publics et privés recherchent des solutions capables de garantir le confort d’été tout en réduisant l’empreinte carbone et la dépendance aux fluides frigorigènes. Le refroidissement évaporatif – aussi appelé rafraîchissement adiabatique – exploite une propriété simple de l’eau pour offrir un rafraîchissement performant, particulièrement intéressant pour les bâtiments tertiaires, les sites industriels et les datacenters.

Dans cet article, nous décodons le principe du refroidissement évaporatif, ses bénéfices, ses limites et ses principales applications, ainsi que la manière dont une approche intégrée Énergie / Digital / New Tech, comme celle de Score Group, peut sécuriser et optimiser de tels projets.

Principe du refroidissement évaporatif

Le phénomène physique : évaporer de l’eau pour extraire de la chaleur

Le refroidissement évaporatif repose sur un principe physique fondamental : pour passer de l’état liquide à l’état vapeur, l’eau absorbe une quantité importante de chaleur (chaleur latente) dans l’air ambiant. Concrètement :

• de l’air chaud et sec traverse un média humide ou est mis en contact avec de fines gouttelettes d’eau ;

• une partie de l’eau s’évapore, en « pompant » de la chaleur dans l’air ;

• la température de l’air baisse, tandis que son taux d’humidité augmente.

Sur un diagramme psychrométrique, ce processus suit approximativement une ligne de température de bulbe humide constante. Le rendement théorique est limité par la température de bulbe humide extérieure : plus l’air est sec, plus l’écart entre température sèche et humide est important, et plus le potentiel de refroidissement est élevé.

Refroidissement évaporatif direct et indirect

On distingue deux grandes familles de solutions :

• Refroidissement évaporatif direct : l’air de soufflage traverse directement un média humidifié. Il se refroidit mais se charge en humidité. Cette approche convient bien aux locaux acceptant une légère hausse d’hygrométrie (entrepôts, ateliers, zones logistiques, certains commerces…)

• Refroidissement évaporatif indirect : l’évaporation se fait sur un flux d’air ou d’eau séparé du flux d’air soufflé par un échangeur. L’air intérieur est refroidi sans être humidifié ; seul l’air de rejet ou un circuit secondaire voit son humidité augmenter. Certaines architectures dites « à point de rosée » (dew point cooling) permettent de produire un air plus froid que la température de bulbe humide extérieure.(handbook.ashrae.org)

Les systèmes indirects sont particulièrement appréciés dans le tertiaire et les datacenters, où le contrôle de l’hygrométrie et la maîtrise des risques sanitaires sont essentiels.

Performances et rendements typiques

Les performances d’un système de refroidissement évaporatif se mesurent généralement par une efficacité : c’est le rapport entre la baisse de température réellement obtenue et la baisse maximale théoriquement possible (écart entre température sèche et humide à l’entrée).

Selon le Handbook de l’ASHRAE, l’efficacité des systèmes indirects modernes peut atteindre jusqu’à 85 % selon le design de l’échangeur et le ratio de débits d’air.(handbook.ashrae.org) Des systèmes à point de rosée testés dans un datacenter de la ville de Hull (Royaume-Uni) ont par exemple permis de réduire de 80 % la consommation électrique dédiée au refroidissement, soit l’équivalent d’environ 82,5 tonnes de CO₂ évitées par an.(iifiir.org)

Dans les datacenters, certaines solutions innovantes permettant de revenir à un refroidissement évaporatif bien maîtrisé annoncent jusqu’à 75 % de réduction de l’énergie nécessaire au refroidissement par rapport à des systèmes tout-mécaniques.(latitudemedia.com) Ces ordres de grandeur illustrent le potentiel de la technologie lorsqu’elle est correctement dimensionnée, instrumentée et pilotée.

Comparatif des principales technologies de refroidissement

Solution	Principe	Efficacité énergétique relative*	Besoin en eau	Humidification de l’air soufflé	Contextes adaptés	Exemples d’usage
Climatisation à compression (détente directe, groupe froid)	Cycle frigorifique mécanique avec compresseur et fluide frigorigène	Moyenne à bonne (COP typiquement 2–4)	Faible à nul (hors tours aéroréfrigérantes éventuelles)	Non	Tous climats, forte exigence de contrôle de température	Bureaux, hôpitaux, laboratoires, datacenters traditionnels
Refroidissement évaporatif direct	Passage de l’air à travers un média humide	Très bonne dans les climats chauds et secs	Élevé à modéré (évaporation de l’eau sur l’air neuf)	Oui (augmentation de l’humidité relative)	Climats secs, grands volumes, tolérance à une hygrométrie plus élevée	Entrepôts, ateliers, salles de sport, surfaces commerciales ouvertes
Refroidissement évaporatif indirect / point de rosée	Échangeur séparant air soufflé et air humide, parfois en cascade	Très bonne, efficacité jusqu’à ~85 % de l’écart bulbe humide(handbook.ashrae.org)	Modéré (circuit secondaire ou air de rejet)	Non (air de soufflage sec)	Bureaux, tertiaire, datacenters, procédés sensibles à l’humidité	Centres de données, bureaux HQE, bâtiments à forte densité d’occupation
Free cooling + évaporatif (datacenters)	Utilisation de l’air extérieur + étage adiabatique ponctuel	Excellente (réduction majeure du recours au froid mécanique)(energy.gov)	Variable selon la stratégie (torres, humidification)	Contrôlée (souvent indirecte ou limitée)	Climats tempérés ou frais, datacenters et salles informatiques	Datacenters hyperscale, salles IT mutualisées, HPC

*Efficacité énergétique relative : appréciation qualitative, à confirmer par étude technico-économique sur chaque projet.

Les avantages du refroidissement évaporatif

Réduction de la consommation électrique et de l’empreinte carbone

En transférant une partie de la production de froid vers un phénomène physique passif (l’évaporation de l’eau), les systèmes évaporatifs permettent de réduire fortement :

• la puissance appelée des compresseurs de froid ;

• la consommation des ventilateurs (grâce à des températures d’eau ou d’air plus favorables) ;

• les émissions liées aux fluides frigorigènes (quantités réduites ou absence de fluide).

Les retours d’expérience montrent des réductions de 50 à 80 % de l’électricité dédiée au refroidissement dans des configurations optimisées (par exemple le datacenter de Hull avec un système à point de rosée).(iifiir.org) À l’échelle du parc de bâtiments, cette baisse se traduit par une contribution significative aux objectifs de sobriété et aux réglementations européennes sur la performance énergétique des bâtiments.(eur-lex.europa.eu)

Confort et qualité de l’air intérieur

Contrairement à certains systèmes de climatisation « tout air recyclé », les installations de refroidissement évaporatif fonctionnent souvent avec un taux important d’air neuf. Bien dimensionnées et filtrées, elles peuvent :

• améliorer le renouvellement d’air et la dilution des polluants intérieurs ;

• réduire la sensation d’air sec pour les occupants (en direct) ;

• éviter les courants d’air très froids associés à des soufflages bas en température.

En revanche, le contrôle de l’hygrométrie et la prévention des risques de développement microbiologique imposent une conception, une instrumentation et une maintenance rigoureuses.

Adaptation au changement climatique et aux nouvelles attentes réglementaires

La hausse des épisodes de canicule entraîne une multiplication des usages de la climatisation dans les logements comme dans le tertiaire, avec un risque de « cercle vicieux » : plus il fait chaud, plus on climatise, plus les émissions augmentent.(lechodelabaie.fr) L’ADEME recommande de privilégier des solutions alternatives à la climatisation conventionnelle, intégrées à une approche globale (isolation, protections solaires, végétalisation, pilotage intelligent).(ademe.fr)

Le refroidissement évaporatif s’inscrit dans cette logique : il permet de réduire les besoins en énergie, tout en restant compatible avec les exigences de confort d’été et les futures exigences des réglementations environnementales européennes et françaises.

Limites, précautions et gestion de l’eau

Contraintes climatiques et d’hygrométrie

Les performances du refroidissement évaporatif dépendent fortement du climat local :

• Climats chauds et secs : potentiel de refroidissement très élevé, technologie particulièrement pertinente.

• Climats tempérés : solution souvent utilisée en mode hybride (pré-refroidissement, free cooling + étage adiabatique).

• Climats chauds et humides : gain limité (peu d’écart entre température sèche et humide), intérêt plus restreint.

Une analyse climatique fine (données météo horaires, température de bulbe humide, scénarios de canicule) est indispensable en amont de tout projet. Chez Score Group, ce travail s’intègre dans les études préalables menées par nos équipes d’étude et d’ingénierie.

Consommation d’eau, arbitrage et risques sanitaires

Le gain d’électricité s’accompagne d’un usage accru d’eau. Dans les datacenters, les systèmes de refroidissement à eau (tours évaporatives, adiabatique) expliquent une part importante de la consommation d’eau : un datacenter de 100 MW peut consommer de l’ordre de 2 millions de litres d’eau par jour, selon l’Agence internationale de l’énergie.(statesman.com)

Les stratégies de conception doivent donc arbitrer entre :

• réduction d’électricité et d’émissions de CO₂ (en faveur de l’évaporatif) ;

• sobriété en eau, particulièrement dans les zones en tension hydrique ;

• qualité de l’eau et prévention de la légionellose (traitement, vidanges, contrôle des biofilms).

Le Department of Energy américain rappelle que l’optimisation des températures de consigne, de l’aéraulique (séparation allées chaudes/froides) et des stratégies d’économies d’énergie (air-side et water-side economizer) permet de réduire d’environ 20 % la consommation d’énergie au niveau des groupes froids et donc la charge de rejet sur les tours évaporatives.(energy.gov)

Intégration numérique : pilotage intelligent et supervision

Le refroidissement évaporatif est d’autant plus performant qu’il est finement piloté et instrumenté : capteurs de température et d’hygrométrie, mesure de débit d’eau, supervision des tours ou des modules adiabatiques, algorithmes d’optimisation en fonction de la météo et des usages.

Dans cette perspective, l’approche tripartite de Score Group – Énergie, Digital et New Tech – prend tout son sens :

• Énergie : notre division Noor Energy conçoit des architectures de gestion de l’énergie et de gestion du bâtiment (GTB/GTC) capables d’intégrer des systèmes de refroidissement évaporatif dans une stratégie globale de performance énergétique.

• Digital : la division Noor ITS accompagne la conception et l’exploitation de datacenters résilients, où le refroidissement est piloté au plus près des contraintes IT (PUE, redondance, PRA/PCA, supervision temps réel).

• New Tech : avec Noor Technology – Smart Connecting, nous déployons capteurs IoT, connectivité et solutions d’analyse avancée pour optimiser en continu le fonctionnement des installations.

Cette convergence Énergie / Digital / New Tech permet de transformer le refroidissement évaporatif en un levier mesurable de performance et de durabilité.

Applications concrètes du refroidissement évaporatif

Bureaux, commerces et bâtiments tertiaires

Dans le tertiaire, le refroidissement évaporatif est souvent utilisé en combinaison avec d’autres leviers : inertie du bâtiment, protections solaires, ventilation nocturne, réseaux de froid urbains. Des projets de bureaux exemplaires en France associent par exemple une chaufferie gaz performante, une conception bioclimatique et un rafraîchissement adiabatique indirect pour limiter au maximum le recours à la climatisation active.(grdf.fr)

Les réseaux de froid urbains, qui alimentent déjà des sites comme le musée du Louvre ou la Part-Dieu à Lyon, offrent un rendement 2 à 3 fois supérieur à la climatisation individuelle et s’appuient souvent sur des groupes froids et tours évaporatives optimisés.(lemonde.fr) Ils constituent un terrain naturel d’intégration de solutions évaporatives raisonnées.

Entrepôts, plateformes logistiques et industrie

Les grandes halles, entrepôts et ateliers industriels se prêtent particulièrement bien au refroidissement évaporatif direct :

• les volumes sont importants, rendant coûteuse une climatisation tout-mécanique ;

• les ouvrants (portes, quais) provoquent des renouvellements d’air importants ;

• les exigences d’hygrométrie sont souvent plus souples que dans le tertiaire ou les laboratoires.

Intégré à une démarche globale de performance énergétique (isolation, récupération de chaleur, pilotage des process), le refroidissement évaporatif contribue à améliorer le confort des opérateurs et à réduire la pénibilité pendant les épisodes de forte chaleur.

Datacenters et infrastructures numériques

Les datacenters concentrent des charges thermiques considérables et fonctionnent 24h/24. Dans un datacenter traditionnel, 30 à 40 % de l’électricité peuvent être consacrés au seul refroidissement, selon les configurations.(rebootmonkey.com) Dans un contexte d’essor de l’IA générative et de densification des baies, la question du refroidissement devient centrale.

Les stratégies modernes combinent free cooling, refroidissement évaporatif (tours, adiabatique indirect, systèmes à point de rosée) et, de plus en plus, solutions de refroidissement liquide. Des études montrent que le recours à des systèmes évaporatifs avancés peut réduire jusqu’à 75 % l’énergie dédiée au refroidissement par rapport à des architectures 100 % mécaniques.(iifiir.org)

Chez Score Group, notre division Noor ITS accompagne les entreprises dans la conception et l’optimisation de leurs infrastructures IT et de leurs datacenters, en intégrant ces enjeux de refroidissement et de résilience (PUE, continuité de service, PRA/PCA) au cœur de la stratégie numérique.

Refroidissement urbain et adaptation des villes

Au-delà des bâtiments isolés, le refroidissement évaporatif intervient également dans des démarches de rafraîchissement urbain : réseaux de froid, fontaines sèches, brumisateurs encadrés, solutions de rafraîchissement d’espaces publics. L’ADEME recense 19 familles de solutions pour rafraîchir les villes, en soulignant la nécessité de limiter le recours systématique à la climatisation et de privilégier des approches structurelles (végétalisation, ombrage, gestion de l’eau, sobriété).(ademe.fr)

Intégré dans une stratégie globale (plan climat, schéma directeur énergie, résilience des infrastructures), le refroidissement évaporatif offre aux collectivités et aux gestionnaires de patrimoine un levier supplémentaire pour conjuguer confort d’été, sobriété énergétique et adaptation au changement climatique.

Comment Score Group peut vous accompagner

Score Group agit comme intégrateur global, à la croisée de l’énergie, du numérique et des nouvelles technologies. Notre mission : « Là où l’efficacité embrasse l’innovation… ».

Sur les projets où le refroidissement évaporatif est pertinent, nous intervenons notamment sur :

• Les études et la conception : analyse climatique, modélisation énergétique, scénarios de mix de solutions (adiabatique, mécanique, free cooling, réseaux de froid) avec nos équipes d’étude et ingénierie.

• L’intégration énergétique : notre division Noor Energy conçoit des systèmes de gestion de l’énergie et de GTB/GTC qui pilotent finement les équipements de froid et les interactions avec les autres usages (chauffage, ventilation, éclairage, renouvelables).

• L’infrastructure numérique : avec Noor ITS, nous sécurisons les réseaux, datacenters, solutions de connectivité IT et de cloud nécessaires à la supervision et au pilotage des installations.

• Les nouvelles technologies : la division Noor Technology déploie des solutions d’intelligence artificielle et d’IoT via Smart Connecting pour optimiser en continu les réglages, détecter les dérives et anticiper les risques.

Nous n’imposons pas une technologie unique : nous bâtissons, avec vous, l’architecture la plus adaptée à vos contraintes opérationnelles, environnementales et économiques.

Questions fréquentes sur le refroidissement évaporatif

Dans quels climats le refroidissement évaporatif est-il le plus efficace ?

Le refroidissement évaporatif est particulièrement performant dans les climats chauds et secs, où la différence entre température de bulbe sec et de bulbe humide est importante. Plus l’air extérieur est sec, plus le potentiel de refroidissement est élevé, et plus les systèmes – en particulier les solutions directes et les systèmes à point de rosée – peuvent approcher des rendements élevés. En climat tempéré, la technologie reste intéressante, mais souvent en combinaison avec du free cooling et/ou une climatisation mécanique de secours, notamment pour les datacenters et les locaux à usages critiques. En climat chaud et humide, le gain est plus modeste et nécessite une étude de faisabilité détaillée.

Le refroidissement évaporatif consomme-t-il trop d’eau ?

Un système évaporatif consomme effectivement de l’eau : c’est la contrepartie du gain électrique. Dans de grands datacenters, on parle parfois de millions de litres par jour pour les systèmes basés sur l’eau, selon les charges et le climat.(statesman.com) Toutefois, cette consommation doit être comparée aux économies d’électricité et d’émissions de CO₂ permises par la réduction du recours au froid mécanique et aux fluides frigorigènes. La clé est d’intégrer le sujet dans une stratégie de gestion de la ressource en eau (réutilisation, choix des sites, cycles de concentration, qualité d’eau) et de sobriété énergétique globale. Une analyse conjointe « eau + énergie » est indispensable.

Peut-on combiner refroidissement évaporatif et climatisation traditionnelle ?

Oui, c’est même l’approche la plus fréquente dans les bâtiments tertiaires et les datacenters. Le refroidissement évaporatif intervient alors comme premier étage : il pré-refroidit l’air ou l’eau, ce qui réduit la charge sur les groupes froids à compression. Les compresseurs ne fonctionnent qu’en appoint, lors des périodes les plus chaudes ou humides, ou pour maintenir des conditions très contraintes (salles informatiques, locaux sensibles). Cette architecture hybride permet de bénéficier du meilleur des deux mondes : performance énergétique, résilience, maîtrise de l’hygrométrie et continuité de service, tout en restant compatible avec les exigences réglementaires et de confort des occupants.

Le refroidissement évaporatif est-il adapté aux datacenters modernes ?

Oui, à condition d’être conçu dans une logique d’architecture globale (IT + énergie + eau). De nombreux datacenters modernes utilisent déjà des tours évaporatives, des systèmes adiabatiques indirects ou des solutions à point de rosée, couplés à du free cooling. Des études de cas montrent des réductions de 50 à 80 % de l’énergie de refroidissement par rapport à des systèmes entièrement mécaniques, avec des PUE significativement améliorés.(iifiir.org) En revanche, la question de la disponibilité de l’eau, des risques sanitaires et de la résilience (pannes, pollution, vagues de chaleur extrêmes) doit être intégrée très tôt. C’est tout l’enjeu d’un travail conjoint entre équipes IT, énergie, exploitation et partenaires comme Score Group.

Quels sont les principaux risques sanitaires liés à l’évaporation d’eau ?

Comme toute installation utilisant de l’eau en circuit ouvert (tours aéroréfrigérantes, humidificateurs), un système de refroidissement évaporatif mal conçu ou mal entretenu peut présenter un risque de légionellose ou de développement microbiologique. Les bonnes pratiques consistent à : choisir des matériels adaptés, prévoir un traitement d’eau approprié, limiter les zones de stagnation, installer une instrumentation fiable (température, conductivité, niveaux), et mettre en place un plan de maintenance et de contrôles réguliers documenté. Les réglementations nationales et les recommandations d’organismes comme l’ADEME ou l’ASHRAE donnent un cadre à respecter ; un accompagnement par des spécialistes est fortement recommandé pour sécuriser les installations.(handbook.ashrae.org)

Et maintenant, comment passer à l’action ?

Si vous envisagez d’intégrer le refroidissement évaporatif à vos bâtiments, sites industriels ou datacenters, la première étape consiste à évaluer objectivement son potentiel dans votre contexte : climat, profil de charge, contraintes d’hygrométrie, disponibilité de l’eau, réglementation locale.

Chez Score Group, nous mobilisons nos divisions Noor Energy, Noor ITS, Noor Technology et Noor Industry pour construire avec vous une stratégie sur mesure, à la croisée de l’efficacité énergétique, du numérique et de l’innovation. Pour discuter de vos projets de refroidissement, de performance énergétique ou de modernisation de vos infrastructures, vous pouvez contacter nos équipes dès maintenant.

Des solutions adaptées à chacun de vos besoins, là où l’efficacité embrasse l’innovation : c’est la promesse de Score Group.