Обзор решений для пожаротушения ЦОД

Надежность инфраструктуры современного дата-центра зависит от ряда входящих в него инженерных систем. Какой бы надежной ни была инфраструктура, всегда есть вероятность возникновения нештатных ситуаций, способных негативно повлиять на работу компании в целом.

Риск возникновения пожара в ЦОД зависит от множества факторов, приведем некоторые из них:

• качество проектирования помещений;
• квалификация лиц, ответственных за пожарную безопасность и работу с электрикой;
• организация мониторинга инфраструктуры;
• своевременное обслуживание инженерных систем.

Одним из способов диверсификации риска возникновения пожара является установка системы автоматического пожаротушения, которая либо сможет предотвратить возможность возникновения возгорания, либо ликвидировать уже возникший пожар. Сегодня мы подробно рассмотрим те методы и средства, которые активно используются для обеспечения пожарной безопасности в ЦОД.

Методы и средства

Диапазон вариантов подавления пожаров в ЦОД в настоящее время предусматривает пять основных подходов ликвидации возгораний:

• гипоксический метод (постоянное снижение содержания кислорода в помещении до уровня ниже 14% путем введения азота);
• изоляция (ввод инертного газа в помещение при возникновении возгорания, чтобы снизить уровень кислорода ниже 14%) с помощью азота, аргона, аргонита или инергена;
• ингибирование (впрыскивание в помещение галогенированного газа, снижающего содержание кислорода и препятствующего процессу горения);
• охлаждение (распыление мелкодисперсного водяного тумана на область горения, что приводит к снижению уровня кислорода на местном уровне и охлаждает зону возникновения огня);
• порошок/аэрозоль (выброс порошковой химии и распыление продуктов горения аэрозоля).

Выбор средств пожаротушения (далее СПТ) серверного помещения зависит от многих факторов. Помимо главной функции (тушения пожара), СПТ имеет целый ряд параметров:

• стоимость;
• эффективность;
• воздействие на оборудование;
• воздействие на человека и экологию.

На данный момент нет такого средства тушения серверной, которое бы удовлетворяло всем четырем вышеперечисленных аспектам. Рассмотрим комплексные решения СПТ, присутствующие на современном рынке, в порядке возрастания их стоимости.

Аэрозоли и порошки

Аэрозольные средства пожаротушения представляют собой установки пожаротушения, в которых в качестве огнетушащего вещества используется аэрозоль, получаемый при горении специальных огнетушащих составов. Огнетушащие порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, вытесняемые при срабатывании генератора низкотемпературного газа.

И порошок, и аэрозоль на поверхности раскаленных горящих предметов образуют пленку, предотвращающую проникновение кислорода, что снижает вероятность повторного возгорания. В условиях серверного помещения это является проблемой, так как указанные средства проникают внутрь любого оборудования и оседают на внутренних компонентах, никак не защищенных от контакта с агрессивными веществами. К таким веществам относятся оксиды щелочных металлов.

После попадания на электропроводящую поверхность, оксиды вступают в реакцию с водой, содержащейся в воздухе, что приводит к образованию щелочи и окислению металла. Образующиеся окислы невозможно удалить ни при помощи компрессора, ни с использованием прочих средств без повреждения оборудования. Таким образом, в результате использования аэрозоля или порошковой химии в качестве СПТ, оборудование станет постепенно выходить из строя в результате коррозии и возникновения коротких замыканий в электрических цепях.

Вывод: использование аэрозоля и порошков представляет собой доступное средство для борьбы с пожаром и способом соблюдения норм МЧС, но при практическом применении вызывает повреждение дорогостоящего оборудования.

Газовое пожаротушение

Газовое пожаротушение является самым распространенным и зарекомендовавшим себя средством тушения технологических помещений дата-центров. Это связано с тем, что газ не имеет негативного воздействия на электрооборудование и прекрасно работает даже в труднодоступных помещениях.

Рассмотрим газовое пожаротушение на примере самых распространенных решений, использующих вещества: Хладон 125, Хладон 227 и Novec™ 1230. Перечисленные огнетушащие составы одобрены для использования агентством по охране окружающей среды США (EPA) и национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA). Хладоны являются очень похожими газами как по составу, так и по эффективности тушения и их огнетушащая масса (далее ОТМ) примерно равна.

ОТМ у Novec™ 1230 больше, чем у хладонов, и при этом сам газ имеет значительно более высокую стоимость одного кг вещества, за счет заявляемой полной безвредности для человека и диэлектрических свойств. Как заявляют производители — не длительное присутствие в помещении с хладоном — «не смертельно», а с Novec — «не страшно».

Так оно и есть, но производители практически не упоминают о том, что при вступлении и Novec, и хладонов в реакцию с продуктами горения могут образовываться токсичные соединения, в том числе фтороводорода (при взаимодействии с парами воды), трифторуксусной кислоты, угарного и углекислого газов, и присутствие людей в помещении во время тушения — недопустимо.

Вывод: Novec™ 1230 достаточно дорогое и эффективное средство, безвредное для оборудования и окружающей среды, но требующее от персонала использования изолирующих дыхательных аппаратов и обязательной эвакуации людей. И хладоны, и Novec имеют примерно одинаковую огнетушащую способность.

Так как Хладон 125 и Хладон 227 по классу соединений относятся к фторуглеводородам (HFC), то они, как и Novec, являются озонобезопасными веществами. Но при всем этом, Novec приблизительно на 30% дороже хладонов, что обосновано гораздо меньшим вредом для человека (в чистом состоянии), а также большими затратами дистрибьюторов на ведение рекламных компаний.

Пожаротушение тонкораспыленной водой высокого давления

Тонкораспыленная вода высокого давления (ТРВ ВД) является одним из самых молодых способов тушения серверных помещений, получивших широкое распространение в Европе, в таких дата-центрах как TCN Eemsdelta и Telecity IV в Нидерландах, научно-технологическом полигоне CX2 Cyberjaya в Малайзии и многих других.

В России же данный метод пока не получил широкого распространения среди дата-центров. Это можно объяснить высокой стоимостью установки системы и недоверием к воде (даже дистиллированной) как к огнетушащему веществу для электрооборудования. Так, мелкодисперсная вода начнет конденсироваться в капли, поэтому в месте возгорания так или иначе будет сыро, что недопустимо в серверном помещении.

Установки ТРВ ВД обеспечивают тушение пожара и локализацию очага возгорания на объектах за счет подачи струй тонкораспыленной мелкодисперсной воды, также называемую «водяным туманом». В качестве воды используется дистиллированная вода, которой разрешено тушить электрооборудования мощностью до 10 Кв.

Данный метод использует на 90% меньше воды, чем спринклерные системы, исключает протекание трубопровода в повседневном режиме и очень дешев при перезаправке системы. Но такие хорошие показатели обуславливаются высокой стоимостью системы, так как она содержит от одной до нескольких насосных станций, поддерживающих постоянное давление в трубопроводе, к которому также предъявляются серьезные технические требования.

Трубопровод изготавливается из высококачественной нержавеющей стали и диаметр труб меньше по сравнению с обычными спринклерными системами – от 12 до 60 мм. Такие трубы выдерживают колоссальное давление в 100-120 бар (101-121 атм.), что более чем в 17 раз превышает давление обычной спринклерной системы.

Гипоксический метод тушения

Суть данного метода заключается в борьбе с возгоранием путем создания и поддержания атмосферы, в которой пожар не может возникнуть.

Метод работает за счет выработки азота из атмосферного воздуха специальным генератором и его подачу в защищенное помещение. Это позволяет снизить концентрацию кислорода до заданного уровня (~ с 20% до 14%). В такой атмосфере возникновение пожара исключается, так как кислорода недостаточно, чтобы огонь мог возникнуть и распространиться. Одновременно с этим, такой уровень кислорода благоприятен для работы в серверном помещении, если не совершать серьезных физических нагрузок.

Гипоксический метод выигрывает у предыдущих способов пожаротушения по всем параметрам, кроме одного — стоимости. Далеко не каждая компания пойдет на то, чтобы потратить такую сумму денег на борьбу с пожаром. Для наглядного сравнения вышеперечисленных средств пожаротушения можно ознакомиться с таблицей, представленной ниже:

* зависит от гарантии производителя и напряжении на оборудовании;
** герметичность, контроль состояния дверей, удаленность станции ПТ, дополнительные клапаны, затворы, особые требования к вентиляции и т.д.

Как это работает в Selectel

В состав таких станций входят модули газового пожаротушения с разрывным затвором (пиропатроном). Модули активируются специальными запорно-пусковыми устройствами. При срабатывании пиротехнического пускового устройства, представляющего собой миниатюрный газогенератор, разрывной элемент под действием высокого давления образующихся газов разрушается по конструктивно рассчитанному сечению, открывая проход огнетушащего газа в трубопровод автоматической системы газового пожаротушения.

Данные запорно-пусковые устройства с мембраной являются самыми надежным за счет высокой вероятности срабатывания ввиду отсутствия приводных механизмов и применения высоконадежного пиротехнического пускателя (Р(t)=0,999 за 17 лет), герметичности и стойкости к механическим воздействиям.

Огнетушащий газ содержится в баллонах, изготовленных из высокопрочной легированной стали высокой однородности, благодаря чему они имеют повышенную (в 2–3 раза) коррозионную стойкость и выдерживают давление в 150 бар.

Все СПТ дата-центров Selectel систематически обслуживаются профильной организацией, обладающей соответствующей лицензией МЧС на обслуживание.

Заключение

В статье мы рассмотрели системы пожаротушения серверного помещения дата-центра. Реализация пожарной защиты зависит от особенностей здания, состояния технических условий помещения, ценности оборудования и множества других факторов.

Но какой бы надежной СПТ не была, она не гарантирует стопроцентной ликвидации очага возгорания. Только в совокупности со знанием и соблюдением правил пожарной безопасности рабочего персонала дата-центра возможно устранить и, что главное, предотвратить возгорание и сохранить самое ценное — человеческую жизнь.