Rozwiązania ochrony przeciwpożarowej dla centrów danych
Definicja pożaru
Pożar w centrum danych jest zdarzeniem potencjalnie katastrofalnym, gdy ogień rozprzestrzenia się w środowisku o dużym skupieniu krytycznych urządzeń informatycznych.
Pożary mogą mieć różne przyczyny zewnętrzne i wewnętrzne: zwarcia elektryczne, przeciążenia, wady połączeń, wysokie temperatury, wycieki cieczy, błędy ludzkie, zaniedbania przy składowaniu materiałów palnych albo błędy projektowe instalacji bezpieczeństwa pożarowego.
Rodzaje ochrony centrów danych
Ochrona budynku
- Środki całościowe: materiały niepalne, wykrywanie i gaszenie pożaru, ściany oddzielenia przeciwpożarowego, drzwi przeciwpożarowe, dedykowana wentylacja ograniczająca rozprzestrzenianie dymu i płomieni.
Ochrona pomieszczeń
- Przestrzenie wrażliwe (serwerownie, magazyny, pomieszczenia łączności): dedykowane wykrywanie (dym, ciepło) i dobrane gaszenie, aby szybko ugasić każde zarzewie.
Ochrona obiektów
- Ochrona pojedynczych urządzeń: sejfy ognioodporne, szafy bezpieczeństwa, dedykowane wykrywanie dla obiektów wrażliwych.
Te kategorie nie wykluczają się i wzajemnie się dopełniają: w centrum danych podejście całościowe łączące te środki zapewnia bezpieczeństwo całego budynku, pomieszczeń i urządzeń, minimalizując ryzyka, ograniczając szkody i utrzymując dostępność podstawowych usług informatycznych.
Cel ochrony
Ugaszenie pożaru
- Cel pierwszy: ugasić całkowicie pożar jak najszybciej (szybkie wykrycie oraz instalacje gaśnicze gazowe albo pianowe), aby usunąć źródło i zapobiec rozprzestrzenianiu.
Ograniczenie pożaru
- Jeśli natychmiastowe ugaszenie jest niemożliwe: ograniczyć intensywność i rozprzestrzenianie (oddzielenie strefy ryzyka, odcięcie, ewakuacja), aby ograniczyć szkody.
Kontrola pożaru
- Po opanowaniu: utrzymać kontrolę (stały nadzór, sprawdzenie braku zarzewia wtórnego, środki dodatkowe), aby uniknąć nawrotu.
Te cele tworzą całościowe podejście do zarządzania pożarem: ugaszenie, ograniczenie i kontrola są równie niezbędne, aby zminimalizować szkody, chronić bezpieczeństwo ludzi i utrzymać ciągłość działań krytycznych.
Stałe urządzenia gaśnicze gazowe (SUG)
Jak działa instalacja?
SUG gazowe to instalacje gaśnicze wykorzystujące gazów o określonym działaniu do skutecznego i szybkiego ugaszenia pożaru. Stosuje się je w centrach danych dzięki zdolności do gaszenia pożarów bez uszkodzenia wrażliwych urządzeń.
Kluczowe etapy działania
- Wykrycie pożaru: czujka (dymu, ciepła albo łączona) przesyła sygnał alarmowy do centrali sterującej.
- Uruchomienie instalacji: centrala automatycznie wszczyna procedurę gaszenia (możliwe uruchomienie ręczne w sytuacji awaryjnej).
- Wypuszczenie gazu: butle z gazem (CO₂, gazy obojętne, takie jak azot albo argon, albo inne środki) zostają szybko opróżnione do strefy objętej pożarem.
- Rozprowadzenie w strefie: gaz jest wprowadzany przez dysze i nawiewniki rozmieszczone tak, aby uzyskać jednorodny rozkład.
- Ugaszenie pożaru: gaz odbiera ogniowi tlen i obniża temperaturę, nie uszkadzając urządzeń elektronicznych (bez utraty danych i przerw w usługach).
Rodzaje gazów w ochronie przeciwpożarowej
Gazy obojętne ≠ inhibitory
Gazy obojętne nazywamy tak, ponieważ nie reagują chemicznie z materiałami palnymi, inaczej niż tlen niezbędny do spalania. Inhibitory to z kolei środki, które przerywają spalanie, minimalizując reakcję chemiczną między materiałem palnym i tlenem.
Wśród inhibitorów wyróżniamy dwie odrębne rodziny: wodorofluorowęglowodory (HFC), takie jak FM200™ (HFC 227ea) albo FE-13™ (HFC 23), oraz fluoroketony (FK), takie jak Novec™ 1230 (FK 5-1-12).
Sposób działania inhibitorów
Inaczej niż gazy obojętne, które działają na stężenie tlenu, inhibitory działają przez zakłócenie reakcji chemicznej pożaru:
Trzy mechanizmy
- Ingerencja w reakcję łańcuchową: reakcja z wolnymi rodnikami powstającymi przy spalaniu, co odbiera im zdolność reagowania z innymi cząsteczkami palnymi.
- Chłodzenie: odbieranie ciepła wytworzonego przy spalaniu, co zwalnia reakcję.
- Rozcieńczenie tlenu: obniżenie zawartości tlenu w powietrzu.
Rodziny inhibitorów
Wodorofluorowęglowodory (HFC)
- Zbudowane z wodoru, fluoru i węgla (FM200™ HFC 227ea, FE-13™ HFC 23).
- Bezbarwne, bezwonne, nieprzewodzące prądu; skuteczne w centrach danych.
- Rozwiązania bardziej przyjazne środowisku niż halony (bez wpływu na warstwę ozonową).
Fluoroketony (FK)
- Novec™ 1230 (FK 5-1-12): klarowny i bezbarwny środek o szybkim działaniu.
- Ekologiczny: niski potencjał tworzenia efektu cieplarnianego, bez wpływu na ozon.
- Nieprzewodzący; nie uszkadza wrażliwych urządzeń elektronicznych.
Te inhibitory (HFC albo FK) stosuje się tam, gdzie ochrona przeciwpożarowa jest najważniejsza, w szczególności w środowiskach wrażliwych, takich jak centra danych: brak toksyczności, szybkość działania, brak pozostałości po ugaszeniu oraz ochrona urządzeń elektronicznych. Ich stosowanie musi być zgodne z przepisami miejscowymi i obowiązującymi normami bezpieczeństwa.
CO₂ i zagrożenia związane z gazami gaśniczymi
CO₂ jako środek gaśniczy
CO₂ (dwutlenek węgla) jest gazem powszechnie stosowanym jako środek gaśniczy, także w centrach danych. Należy do inhibitorów i jest bardzo skuteczny. Właściwości: bezbarwny, bezwonny, nieprzewodzący prądu, zwykle magazynowany jako ciecz pod ciśnieniem; wypuszczony w postaci mgły rozprzestrzenia się szybko. Mechanizm: usuwa tlen niezbędny do spalania, wypełniając strefę dużym stężeniem CO₂, i działa chłodząco.
Zalety CO₂
- Szybkość działania: rozprzestrzenia się szybko i szybko gasi ogień.
- Brak pozostałości: minimalizuje szkody w wrażliwych urządzeniach.
- Nieprzewodzący prądu: bezpieczny w środowisku elektrycznym.
Wady i środki ostrożności
- Ryzyko dla zdrowia: gaz powodujący niedotlenienie (problemy z oddychaniem, utrata przytomności przy dużym stężeniu).
- Ograniczenia stosowania: ostrożność w przestrzeniach zamkniętych i zajętych przez ludzi.
- Właściwa wentylacja konieczna po użyciu, aby usunąć pozostałości gazu.
Zagrożenia związane z gazami gaśniczymi
CO₂ wiąże się z ryzykiem, ponieważ powoduje niedotlenienie przy dużym stężeniu: długotrwałe narażenie może prowadzić do obniżenia zawartości tlenu, problemów z oddychaniem, zawrotów głowy, utraty przytomności, a nawet poważnych uszkodzeń zdrowia. Niezbędne są więc właściwe środki: ewakuacja ludzi i właściwa wentylacja po użyciu.
Z kolei inhibitory (FM200™, Novec™ 1230) są zwykle bezpieczniejsze niż CO₂, ponieważ nie powodują niedotlenienia przy normalnych stężeniach użytkowych: przeznaczone do przestrzeni zajętych przez ludzi, nie usuwają całego tlenu, co minimalizuje ryzyko dla obecnych osób. Zawsze pozostaje ważne przestrzeganie zaleceń producenta.
Zapewnienie ochrony centrów danych dzięki symulacji
Centra danych to infrastruktura krytyczna wymagająca szczególnej uwagi w zakresie bezpieczeństwa pożarowego. Aby zapobiegać pożarom i minimalizować ich skutki, inżynieria bezpieczeństwa pożarowego, w szczególności modelowanie CFD, jest narzędziem cennym: symulując numerycznie rozprzestrzenianie ognia i dymu, pozwala projektować i potwierdzać skuteczne środki bezpieczeństwa.
Dzięki modelowaniu CFD inżynierowie mogą analizować zachowanie ognia i dymu w data center: symulując przepływy, przewidują rozprzestrzenianie ognia, rozprzestrzenianie dymu, skuteczność inhibitorów oraz wytworzone ciepło. CFD pozwala badać wirtualnie różne środki ochrony.
Symulując różne scenariusze pożarowe, mogą ocenić skuteczność instalacji wykrywania i gaszenia automatycznego (czujki dymu, tryskacze, instalacje gaśnicze gazowe). Te informacje są niezbędne, aby projektować instalacje wykrywania, gaszenia automatycznego i zwalczania pożaru właściwe i skuteczne.
SUG gazowe, rozprzestrzenianie gazu, scenariusze krytyczne, oddymianie: nasi inżynierowie FDS i CFD są do dyspozycji.
