Freecooling industriel : principe, technologies et financement CEE
Le freecooling est une technique de refroidissement qui exploite la fraîcheur naturelle de l’air extérieur pour refroidir un process ou un bâtiment. Lorsque la température extérieure est inférieure à la température de consigne du circuit refroidi, le groupe froid peut être partiellement ou totalement court-circuité. L’énergie consommée chute alors de 60 à 90 % sur les heures de freecooling.
Principe de fonctionnement du freecooling
Un système de freecooling surveille en permanence la température de l’air extérieur et la compare à la température de consigne du circuit refroidi. Dès que l’air extérieur est suffisamment froid, des échangeurs air/eau ou des tours aéroréfrigérantes prennent en charge le refroidissement sans activer le compresseur.
La plage de freecooling dépend de la température de consigne du circuit et du climat local. Pour un circuit à 18 °C (typique des salles informatiques), le freecooling est actif environ 3 500 à 5 000 heures par an en France métropolitaine. Pour un circuit à 12 °C, la plage se réduit à 1 500 à 2 500 heures.
Le freecooling est particulièrement efficace dans les data centers, les salles de serveurs et les process industriels avec refroidissement continu. Il s’intègre aussi dans les systèmes de récupération de chaleur sur groupe froid.
Types de systèmes freecooling
Freecooling direct (air-eau)
Le freecooling direct utilise un échangeur air/eau où l’air extérieur refroidit directement l’eau du circuit. L’efficacité est maximale mais la puissance disponible dépend fortement de la température extérieure. Ce système convient aux process tolérant une légère variation de température.
Freecooling adiabatique
Le freecooling adiabatique humidifie l’air extérieur avant passage dans l’échangeur. L’évaporation de l’eau abaisse la température de l’air de 4 à 8 °C. Cela étend significativement la plage de freecooling en intersaison. La consommation d’eau est maîtrisée car limitée aux seules heures de freecooling partiel.
Freecooling intégré aux groupes froids
Les groupes froids récents intègrent un circuit de freecooling économiseur. Un échangeur intermédiaire est inséré dans le circuit hydraulique. Lorsque l’air extérieur est suffisamment froid, le compresseur est partiellement ou totalement mis en veille. La transition est transparente pour le process.
Data centers : le cas d’usage optimal
Les data centers sont les candidats idéaux au freecooling. La charge thermique est continue et prévisible, la température de consigne est stable (18-22 °C typiquement) et la disponibilité est exigée 24h/24.
Un data center de 1 MW de puissance IT économise entre 300 et 600 MWh électrique par an grâce au freecooling, selon sa localisation. Le PUE (Power Usage Effectiveness) passe de 1,5 à 1,2 en moyenne. Cette économie correspond à une réduction des émissions de CO₂ de 120 à 250 tonnes équivalent CO₂ par an.
La combinaison freecooling + récupération de chaleur pour le chauffage des locaux ou du réseau de chaleur permet de valoriser l’énergie dissipée en boucle vertueuse.
Financement CEE du freecooling
Le freecooling est éligible aux Certificats d’Économie d’Énergie. Les fiches CEE industrielles applicables dépendent de la configuration du système de refroidissement et de la technologie de récupération associée.
Le calcul de la prime est basé sur les kWh cumac économisés par rapport à la situation de référence (groupe froid sans freecooling). Chaque MWh cumac se valorise actuellement entre 7,50 et 9,00 € sur le registre Emmy. Pour un data center de 500 kW, la prime peut représenter plusieurs dizaines de milliers d’euros.
Le Fonds Chaleur de l’ADEME peut également financer les systèmes de récupération de chaleur couplés au freecooling, notamment pour l’injection dans un réseau de chaleur urbain.
Mise en œuvre et maintenance
L’installation d’un freecooling est généralement rapide (2 à 4 semaines) et peut se faire sans arrêt prolongé du process. Les systèmes adiabatiques nécessitent une surveillance de la qualité de l’eau et un nettoyage périodique des évaporateurs.
L’entretien préventif comprend le nettoyage des échangeurs, le contrôle des vannes de régulation et la vérification des capteurs de température. Un contrat de maintenance préventive annuelle est recommandé.
Pour évaluer la pertinence du freecooling dans votre installation, demandez votre étude gratuite. Consultez également notre guide sur les échangeurs de chaleur pour les solutions complémentaires.
Sources : ADEME — Efficacité énergétique data centers, Ministère de la Transition écologique
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