Rambler's Top100
Статьи ИКС № 06 2011
Павел Владимирович ИВАНОВ  14 июня 2011

Установки пожаротушения для ЦОДов

Проблема пожара для ЦОДов более чем реальна, и единственно возможное решение проблемы – системы газового пожаротушения. Существуют разные их типы, со своими особенностями.

Павел Владимирович ИВАНОВ, ведущий инженер ООО «Пожтехника» По мере роста бизнеса растет и объем используемой им информации, и в какой-то момент приходит время консолидировать обработку данных и централизованно управлять ИТ-инфраструктурой и информационными системами. Для этого нужен центр обработки данных (ЦОД). В первую очередь ЦОДы необходимы компаниям, для которых критичны высокая степень готовности, отказоустойчивость, надежность информационных систем. Это крупные компании, эксплуатирующие сложные бизнес-приложения (ERP-, CRM-системы и т.д.), операторы связи, банки, страховые компании.

Основные составляющие инфраструктуры ЦОДа – информационная, телекоммуникационная и инженерная инфраструктура. Первые две оставим профессионалам в области ИТ, а мы поговорим об инженерной составляющей, в частности об установках газового пожаротушения.

Итак, проблема возгорания в ЦОДах реально существует и единственное возможное решение – это система газового пожаротушения. Водяные, порошковые, пенные установки нет смысла рассматривать, поскольку ущерб для ЦОДа от таких установок сопоставим с ущербом от пожара.

Применительно к ЦОДам существуют два варианта газового пожаротушения. Наиболее распространенный способ – объемное газовое пожаротушение. В этом случае газом заполняется весь объем помещения. Второй способ – газовое пожаротушение отдельных стоек. Это компактное решение, при котором тушится только стойка, но в таком варианте стойки должны быть герметичными. В данной статье мы рассмотрим только объемное газовое пожаротушение.

Пожары в ЦОДах – это реальность

27 марта 2010 г. случился пожар в Одессе, в ЦОДе, расположенном в бизнес-центре «Фабрика Бизнеса». Именно там на втором этаже находится дата-центр одного из крупных хостинг-провайдеров Украины. Установка пожаротушения не сработала. Пожарные, прибывшие на место происшествия, не имели газовых огнетушащих веществ. В результате серверы пострадали и от огня, и от воды. В ЦОДе при тушении выбиты окна. Ущерб, нанесенный пожаром, исчисляется миллионами долларов.

30 мая 2008 г. из-за короткого замыкания произошёл пожар в ЦОДе The Planet (Хьюстон, шт. Техас, США). Огонь не дошел до серверов, где хранятся данные клиентов, но из-за него было прервано энергоснабжение. В общей сложности пострадало 9 тыс. серверов, где находились данные 7,5 тыс. клиентов провайдера. Но поскольку The Planet состоит из шести ЦОДов, после пожара данные клиентов частично переместили в другие ЦОДы.

 
Устройство установки пожаротушения

Любая установка газового пожаротушения состоит из двух частей: электротехнической и технологической.

Электротехническая часть (рис. 1) отвечает за свое-временное обнаружение пожара, оповещение соответствующего персонала, а также за выдачу сигнала на запуск пожаротушения. В ее состав входят:

• прибор управления АУГПТ;

• пожарные извещатели;

• оповещатели;

• табло;

• клапан сброса избыточного давления;

• система раннего обнаружения дыма.

Так как стоимость электротехнической части составляет не более 10% стоимости технологической, многие проектировщики и заказчики не очень ответственно относятся к выбору оборудования для нее. Но на самом деле газовое пожаротушение – это пожаротушение на ранней стадии. Поэтому к выбору пожарных извещателей и прибора управления нужно подойти со всей тщательностью.

В помещениях серверных и ЦОДов за счет работы систем кондиционирования и охлаждения формируются сильные потоки воздуха. Поэтому эффективность обычных точечных пожарных извещателей крайне мала. Любой дымовой извещатель работает как оптическое устройство: в дымовую камеру извещателя попадает дым, луч света отражается от него и попадает в приемник, вследствие чего происходит выдача сигнала «ПОЖАР». Иными словами, точечный дымовой извещатель «ждет», пока до него дойдет дым. Однако в условиях мощных потоков воздуха дым до него просто не доходит.

Решение этой проблемы – аспирационные извещатели. В них используется «активный» способ обнаружения, при котором не надо ждать, пока дым дойдет до отверстия. Такие извещатели состоят из системы ПВХ-трубопроводов с отверстиями, через которые происходит забор проб воздуха из помещения, и блока управления, в котором находится насос для забора воздуха и лазерная камера для его анализа.

Конечно, стоимость аспирационных систем в сотни раз превышает стоимость традиционной пожарной сигнализации (цена точечного извещателя – до 500 руб., а аспирационного – от 2500 евро), но зачем ставить точечные извещатели, если они не будут работать? Цена на аспирационные извещатели, пусть и высокая, все же несравнима с тем ущербом, который может нанести пожар, да и в общей смете строительства ЦОДа стоимость аспирационных систем будет составлять лишь несколько процентов.

Технологическая часть (рис. 2) отвечает за хранение газового огнетушащего вещества, а также за его выпуск из модулей. В ее состав входят:

• модуль газового пожаротушения;

• пусковое устройство модуля;

• рукав высокого давления;

• система трубопроводов;

• насадки-распылители.

Средства тушения

К применению на территории России разрешено множество газовых огнетушащих веществ (ГОТВ). Они перечислены в Своде правил СП5.13130.2009. Все эти ГОТВ эффективно тушат пожар, однако есть отличия в механизмах тушения и в способах реализации той или иной установки.

Давайте разбираться. На сегодняшний день известны четыре способа тушения пожара (возможны и комбинации этих способов).

1. Охлаждение. Скорость любой химической реакции, в том числе и горения, зависит от температуры. Эта зависимость описывается известным уравнением Вант-Гоффа:

v2 = v1 × g(T2 – T1)/10, где g – температурный коэффициент со значением от 2 до 4.

Из этого уравнения следует простой вывод: при снижении температуры на 10°С скорость реакции падает в 2–4 раза. Это снижение весьма существенно, особенно для цепных реакций (а именно к таким реакциям относится горение). Цепные реакции развиваются лавинообразно и так же лавинообразно угасают. Поэтому резкое охлаждение зоны горения приводит к полному прекращению горения.

По методу охлаждения действуют в основном сжиженные газы. Такие ГОТВ отличаются низкой огнетушащей концентрацией, а следовательно, для них нужно меньшее количество модулей, что очень важно для ЦОДов.

2. Изоляция. Все реакции развиваются на границе раздела фаз, проще говоря, на поверхности. В реакции горения участвует не само вещество, а газообразные продукты, переходящие из него в зону горения. Это могут быть пары самого вещества или продукты его разложения (первичные продукты горения). С другой стороны, для развития горения требуется постоянная подпитка зоны горения кислородом. Если воспрепятствовать этим процессам, реакция затухает.

3. Разбавление. Содержание кислорода в атмосфере – всего 21%. Остальные компоненты воздуха не поддерживают горение, но участвуют в газообмене на границе раздела фаз, конкурируя с кислородом. Поэтому для прекращения горения не обязательно полностью убрать кислород из атмосферы, достаточно снизить его концентрацию примерно до 12%.

Итак, в обычном воздухе содержится 21 об. % кислорода. Нужно разбавить его до 12%: 21/Х = 12; Х = 21/12 = 1,75, т.е. огнетушащая концентрация (ОТК) газа-разбавителя должна быть равной примерно 75 об. %. На практике используют даже более низкие концентрации, поскольку газовые огнетушащие вещества реализуют несколько механизмов тушения.

ГОТВ, действующие по механизму разбавления, являются экологически чистыми веществами, потому что состоят из газов, которые присутствуют в атмосфере. Но стоит отметить, что высокая огнетушащая концентрация требует большого количества модулей; необходимы также клапаны сброса избыточного давления. К примеру, на помещение в 100 куб. м необходимо приблизительно 50 куб. м газа «Инерген». Если помещение полностью герметично, то эти 50 куб. м газа могут вызвать разрушение помещения, поэтому для «разбавителей» клапаны сброса обязательны.

4. Ингибирование. Это процесс, замедляющий основную реакцию. Суть дела в том, что при горении лавинообразно растет количество активных частиц – радикалов. Например, при воздействии кислорода на углеводород образуются две активные частицы-радикала. Каждая из них, атакуя нейтральную молекулу углеводорода, образует еще два радикала – и цепная реакция пошла… Теперь введем в зону реакции ингибитор, например трифторметан, известный как хладон 23. Его реакция с радикалом уничтожает радикал, и образуются две нейтральные молекулы. Таким образом, количество активных частиц в зоне реакции снижается, следовательно, реакция угасает. На практике все происходит сложнее, но суть процесса от этого не меняется.

При химической реакции ингибирования возможно выделение побочных продуктов, которые могут быть опасными для людей, а также оставляют налет на защищаемом оборудовании.

По действующим в России нормативным требованиям (СП5.13130.2009) запрещено выпускать газовое огнетушащее вещество в помещение, если там находятся люди. И это ограничение совершенно правильное. Как показывает статистика, причиной гибели людей на пожарах более чем в 70% случаев становится отравление продуктами горения. Но если обнаружить пожар на ранней стадии, то негативных последствий можно избежать.

Конечно, предпочтительней использовать безопасные для людей газы, которые, к примеру, при ложном выпуске не оказывают воздействия на здоровье человека. Особенно это важно для больших ЦОДов, где возможно присутствие в залах обслуживающего персонала*.

Типы установок

Установки газового пожаротушения делятся на два типа: централизованные и модульные. В централизованных установках баллоны с газом размещены в помещении станции пожаротушения и тушат сразу несколько помещений или одно из них. Модульные установки пожаротушения состоят из одного или нескольких модулей, объединенных единой системой обнаружения пожара и приведения их в действие. Модули способны самостоятельно выполнять функцию пожаротушения и размещаются в защищаемом помещении или рядом с ним.

Выбор типа установки газового пожаротушения зависит, во-первых, от количества защищаемых помещений на одном объекте, во-вторых, от наличия свободного помещения, в котором можно разместить станцию пожаротушения.

Если защите на объекте подлежат три и более помещений, расположенных друг от друга на расстоянии не более 100 м, с экономической точки зрения предпочтительнее централизованные установки. Причем стоимость защиты одного и того же объема снижается с увеличением количества помещений, защищаемых одной станцией пожаротушения.

Вместе с тем централизованная УГП по сравнению с модульной имеет свои недостатки: приходится прокладывать по зданию трубопроводы от станции пожаротушения к защищаемым помещениям; требуется выполнять множество требований СП5.13130.2009 к станции пожаротушения.

В следующих статьях мы более подробно разберем типы установок, их преимущества и недостатки в применении к ЦОДам, а также коснемся компактных установок пожаротушения, которые постепенно приобретают популярность на российском рынке.  икс 

_____________________________________________________________________________
* См., например, С. Дауэнгауэр, «Сравнение систем пожаротушения», «Алгоритм безопасности», №3’2009.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!