Rambler's Top100
Реклама
 
Статьи
Кевин ХЭСЛИН  17 января 2025

Чем тушить ЦОДы

В Uptime Institute полагают, что для большинства ЦОДов лучше всего подходят системы пожаротушения на основе воды с сухими трубами и клапанами предварительного действия. Системы с инертными газами при срабатывании могут повредить ИТ-оборудование, а галогенуглеводородные очень дороги.

Пожар на любом объекте – явление страшное, и ЦОДы здесь не исключение: начавшись в одном месте, пожар может распространиться на весь ЦОД, нарушить его работу и уничтожить все здание и его содержимое. Большинство коммерческих зданий оснащено системами пожаротушения на основе воды, которые способны потушить пожар до того, как он нанесет слишком большой ущерб.

На некоторых объектах устанавливают систему пожаротушения на основе газовых огнетушащих веществ (ГОТВ), чтобы избежать повреждения водой незаменимых или очень дорогих, бесценных вещей, таких как предметы искусства, редкие артефакты и т.п. (В англоязычной литературе используется термин «чистые агенты» (clean agents), к которым относят не проводящие электричество летучие или газообразные вещества (например, инертные газы), не оставляющие следа после испарения и, как правило, не повреждающие ИТ-оборудование. – Прим. ред.)

В течение многих лет в основном использовались системы на основе хладона (Halon), но постепенно они по экологическим соображениям были в значительной степени заменены системами на основе инертных газов или галогенуглеводородов (см. «Основные типы современных ГОТВ»).

Согласно исследованию Uptime Institute, проведенному в 2017 г., более половины (54%) всех ЦОДов используют только газовые системы пожаротушения, а еще 28% оборудованы системами на основе как газа, так и воды. При этом эксперты Uptime Institute считают, что в большинстве случаев наличие двух систем пожаротушения – излишняя предосторожность. Она может даже увеличить риск в зависимости от того, какое огнетушащее вещество применяется, как спроектированы и инсталлированы системы.

Хотя только 18% респондентов, участвовавших в опросе, полагаются исключительно на водяные системы пожаротушения, в Uptime Institute полагают, что именно системы на основе воды с сухими трубами и клапанами предварительного действия (preaction) – наиболее подходящее решение для большинства ЦОДов.
Источник: Uptime Institute Data Center Survey, 2017 г., n = 577
Рис. 1. Какой тип системы пожаротушения используется в вашем ЦОДе

За исключением, пожалуй, суперкомпьютеров, оборудование в дата-центре и само здание не так ценны, как информация, которая хранится в нем. А, по данным Uptime Institute, системы пожаротушения инертным газом, которые случайно разряжаются во время тестирования или технического обслуживания, могут повреждать жесткие диски ИТ-оборудования, увеличивая общий риск потери хранящейся в ЦОДе информации даже в отсутствие пожара. Этот риск совершенно не оправдан, поскольку, согласно исследованию 2017 г., непреднамеренные разряды систем пожаротушения в дата-центрах происходят в три раза чаще, чем пожары.

Производители ИТ-оборудования добились больших успехов в повышении его устойчивости к возможному возгоранию, однако, по оценкам Ли Кайзера, председателя комитета Национальной ассоциации противопожарной защиты США, занимающейся вопросами защиты ИТ-оборудования, примерно в 10% случаев пожар начинается именно в нем. Чуть более чем в трети случаев источником возгорания становится оборудование для распределения электроэнергии – либо в самом машзале, либо в силовом или аккумуляторном отсеке. Частым источником небольших пожаров и задымления являются ИБП. Остальные причины, например попадание посторонних предметов в ЦОД, человеческая ошибка или даже поджог, встречаются реже. При этом возгорания в машинных залах, как правило, не слишком опасны. А вот пожары, возникающие за их пределами, могут быть весьма грозными и должны быть ликвидированы с помощью соответствующих систем пожаротушения.
Источник: Uptime Institute Data Center Survey, 2017 г., n = 580
Рис. 2. Распространенность пожаров в ЦОДах

В связи с вышесказанным эксперты Uptime Institute рекомендуют операторам ЦОДов разработать надежный план аварийного восстановления или обеспечения отказоустойчивости бизнеса для защиты всех данных, которые считаются критическими, с использованием водяной системы пожаротушения с сухими трубами и клапанами предварительного действия. Такие системы обеспечивают надежную защиту от пожаров, возникающих в машзалах, и исключают риск повреждения ИТ-оборудования из-за непреднамеренного срабатывания.

Чтобы обезопасить себя от пожаров, операторы ЦОДов должны внимательно следить за удалением легко воспламеняющихся (огнеопасных) веществ из машзалов и других ИТ-помещений, в том числе из-под фальшполов. Горючие материалы, включая упаковку, могут стать причиной пожара или подпитывать его распространение. Обеспечение того, чтобы в помещениях ЦОДа не было легко воспламеняющихся веществ, должно быть частью стандартных процедур эксплуатации объекта.

В свое время конкуренция между коммерческими ЦОДами стимулировала использование ими газового пожаротушения – они стремились сделать свои объекты более безопасными. Но, как уже говорилось, известны несколько инцидентов, когда случайное срабатывание системы пожаротушения с инертным газом приводило к повреждению жестких дисков ИТ-оборудования клиентов. Этот риск, по-видимому, присущ исключительно системам с инертным газом, поскольку они работают при более высоком давлении, чем другие газовые системы пожаротушения.

Некоторых консультантов можно обвинить в некорректном позиционировании систем газового пожаротушения для ЦОДов. Они считают такие системы более надежными, чем водяные. На самом деле этот вариант увеличивает стоимость проектирования, строительства и эксплуатации ЦОДов, не снижая риск возникновения пожара.

Типы систем пожаротушения

Чтобы оценить степень риска для ЦОДов, важно понимать различия между основными типами средств и систем пожаротушения, которые могут использовать воду, инертный газ и галогенуглеводороды, включая гидрофторуглероды (HFC) и фторкетоны.
Большинство водяных противопожарных систем распределяют воду с помощью спринклерных головок, которые расположены по всему объекту. Системы пожаротушения с сухими трубами и клапанами предварительного действия, обычно устанавливаемые в ЦОДах, используют спринклерные головки с оловянной заглушкой, которая плавится при определенной температуре, и сухие трубы под давлением, что исключает попадание воды в машзал до тех пор, пока давление не снизится. При возникновении пожара головки разбрызгивателя открываются только тогда, когда заглушки расплавятся. В этом случае давление в соответствующей трубе снижается, позволяя клапану открыться. Заглушки предотвращают попадание воды в места, расположенные по соседству с очагом возгорания. При отсутствии пожара, даже во время тестирования и технического обслуживания, заглушка защищает оборудование от повреждения водой. Пожары, возникающие в ЦОДах, часто локальны и затухают сами, хотя объекты горения в них, как правило, находятся под напряжением. Поэтому описанные системы могут подавить возгорание, не причиняя чрезмерного ущерба оборудованию, установленному в других местах. 

Эксперты Uptime Institute сознают опасность коррозии труб при попадании в них воды во время тестирования, поэтому рекомендуют заполнять их азотом для обеспечения повышенного давления в системе.

Галогенуглеводороды и инертные газы (наиболее распространенные виды чистых агентов) начали использоваться в системах пожаротушения в качестве альтернативы хладону 1301 (торговое название бромтрифторметана), который постепенно выводится из употребления во всем мире из-за его разрушающего воздействия на озоновый слой. Его негативное воздействие на здоровье людей привело к тому, что многие компании добровольно от него отказались. Однако переделка систем на основе хладона 1301 для применения современных ГОТВ обходится дорого, и поэтому этот газ по-прежнему используется в некоторых системах.

Как и в случае с хладоном 1301, инертные газы и галогенуглеводороды не требуют очистки предметов после воздействия, поэтому они хорошо подходят для защиты важных или дорогостоящих предметов (например, книг, картин, предметов культурного наследия), которые были бы уничтожены другими огнетушащими веществами. По утверждению поставщиков систем пожаротушения, эти средства не вызывают ни коррозии, ни нарушения проводимости и не повреждают электрические цепи.

Для объектов, не связанных с ИТ, системы с инертным газом и галогенуглеводородами работают также хорошо. Однако, в отличие от систем на основе воды, они заполняют весь машзал или другое помещение, где произошел пожар, а не только несколько стоек или шкафов. Эти ГОТВ должны оставаться в помещении достаточно долго, чтобы предотвратить повторное возгорание. Даже при небольшом пожаре не может быть локального воздействия. А заправка систем с ГОТВ может стоить весьма дорого.

Большая часть новых ГОТВ не токсична и, как правило, может использоваться в помещениях, где находятся люди. В сочетании со средствами раннего обнаружения системы пожаротушения на базе галогенуглеводородов и инертных газов очень эффективны: они целиком заполняют защищаемую зону, быстро туша даже труднодоступные очаги возгорания, в том числе внутри шкафов или под фальшполом. Эти системы применимы к пожарам классов А, В и С (горение твердых, жидких и газообразных веществ соответственно. – Прим. ред.).
Высокое давление, шум и серверы

Галогенуглеводороды в системах пожаротушения хранятся в виде сжатых сжиженных газов под давлением до 25 или 40 бар, за исключением FE-13, который представляет собой жидкость, хранящуюся при более низком давлении. Инертные газы поставляются в газовых баллонах высокого давления, обычно под давлением 200 или 300 бар (4400 psi), поэтому с ними необходимо обращаться очень осторожно. Согласно имеющимся данным, пиковое давление такого вещества может быть достаточным для того, чтобы повредить инфраструктуру дата-центра, даже стены, если помещения спроектированы неправильно и отсутствует надлежащая вентиляция.

Системы с инертным газом и гидрофторуглеродами (HFC) тушат пожары совершенно разными способами. При срабатывании по сигналу датчика пожара, задымления или другого источника информации система подачи инертного газа под высоким давлением выделяет достаточное количество ГОТВ, чтобы содержание кислорода в помещении упало ниже 14,3% (типичное значение 12,5%) и дефицит кислорода привел к затуханию огня. HFC-газы низкого давления, такие как HFC-227ea, HFC-125 и FK-5-1-12, могут тушить пожары за счет поглощения тепла, поскольку обладают высокой теплоемкостью.

Инертные газы, выходящие под высоким давлением в закрытых помещениях, например машзалах, могут повредить жесткие диски серверов. Это может произойти при срабатывании системы пожаротушения как в результате реального пожара, так и из-за человеческой ошибки, неисправности или ложной тревоги, вызванной, скажем, пылью. Сильные звуковые колебания (т.е. высокий уровень шума) на определенных частотах, по словам Барта Гомана, менеджера по развитию бизнеса в регионе EMEA компании 3M, вызывают вибрацию шпинделей жестких дисков, что приводит к смещению головок чтения/записи и выходу устройств из строя. Жесткие диски последнего поколения не допускают смещения более чем на 12 нм. По мере того как диски становятся все более совершенными и их компоненты упаковываются все плотнее, вероятность их выхода из строя из-за повышенного уровня колебаний возрастает.

«При этом нам не известны случаи, чтобы выход галогенуглеводородных веществ приводил к повреждению жесткого диска. Считается, что это обусловлено тем, что галогенуглеводороды обычно выпускаются при более низком давлении в форсунках и за гораздо меньшее время, чем инертные газы, и звуковые колебания при этом меньше, соответственно ниже риск возникновения вибраций в жестких дисках», – добавляет эксперт 3M.

В ходе одного инцидента, произошедшего осенью 2017 г., в результате случайного срабатывания системы пожаротушения с инертным газом во время тестирования были повреждены серверы на критически важном банковском объекте в Восточной Европе, в результате чего ЦОД был отключен на несколько дней. В другом случае также выброс из системы пожаротушения на основе инертного газа вызвал перебои в работе ИТ-оборудования. База данных отчетов об инцидентах Uptime Institute содержит еще несколько аналогичных инцидентов, которые привели к простою ЦОДов. При этом не зафиксировано ни одного случая, когда сброс галогенуглеводородов в системах низкого давления привел бы к повреждению жестких дисков, хотя в системах пожаротушения они используются в 3,5 раза чаще, чем инертные газы.

Производители серверов осведомлены об описанных проблемах, связанных с выделением инертного газа, и большинство из них считают, что сочетание высокого уровня шума и давления выводит из строя механизмы чтения-записи жестких дисков. Уровень шума, издаваемого современными системами, включая звук сигнала тревоги во время активации системы, достигает 120 дБ. Один заказчик, у которого недавно непреднамеренный выброс инертного газа в системе пожаротушения вызвал сбой в работе ИТ-оборудования, сообщил, что производители жестких дисков требуют, чтобы предельный уровень шума не превышал 90 дБ на расстоянии 2 м от диска.

Из всего вышесказанного следует, что даже если вы предпочитаете систему пожаротушения с чистым агентом, следует избегать систем с инертным газом.
Заключение

Как показывает исследование Uptime Institute, пожары в ЦОДах происходят относительно редко, обычно вызваны ненадлежащей деятельностью человека в ИТ-помещениях или неполадками в системах электропитания и, как правило, затухают сами. Другие типы пожаров распространяются на ЦОДы из соседних помещений. В настоящее время очевидна потребность в эффективной системе пожаротушения, которая должна обеспечивать безопасность людей, защищать дорогостоящее оборудование и критически важные данные. Однако системы пожаротушения с инертным газом могут повредить объект и серверы, создавая риски для работы ЦОДа при непреднамеренном срабатывании во время тестирования и технического обслуживания.

Выбор и проектирование системы пожаротушения должны соответствовать потребностям бизнеса и рискам, с которыми может столкнуться предприятие. Водяные системы пожаротушения при работе выводят из строя чувствительное ИТ-оборудование. Однако в целом потеря ИТ-оборудования при пожаре приемлема даже для страховых компаний, которые рас­сматривают оборудование как заменяемое, а приоритет отдают спасению жизней и сохранению зданий. В некоторых случаях страховые компании могут даже потребовать использования системы на водяной основе. Операторы ЦОДов, возможно, не разделяют эту точку зрения, поскольку оборудование обошлось им в миллионы долларов, а хранящиеся на нем данные могут быть вообще бесценными.

Системы с современными ГОТВ лучше защищают ИТ-оборудование, поскольку они не повреждают электрические схемы даже при работе с полной нагрузкой. Кроме того, такие системы способны эффективно подавлять очаги возгорания, в том числе внутри шкафов или под фальшполом. Другим вариантом являются водяные системы, но с сухими трубами и клапанами предварительного действия, которые исключают ложное срабатывание и подают воду только тогда, когда что-то точно начинает гореть.

Системы пожаротушения с ГОТВ требуют, чтобы помещение было хорошо герметизировано. Это необходимо для того, чтобы реагент не выходил из помещения через какие-либо отверстия. Он должен оставаться в помещении достаточно долго, чтобы предотвратить повторную вспышку пожара и обеспечить аварийным службам достаточное время для реагирования.

Использование систем с высоким давлением в условиях ЦОДа сопряжено с дополнительным эксплуатационным риском. При повреждении клапана емкости с газом струя может пробить стену, покалечить или даже убить обслуживающий персонал, оказавшийся на ее пути.

Эксперты Uptime Institute считают, что невысокий риск возникновения пожара в помещении ЦОДа делает водяные системы пожаротушения с сухими трубами и клапанами предварительного действия предпочтительными для большинства объектов. Решения с современными ГОТВ могут использоваться для защиты бесценного или незаменимого оборудования или при наличии специальных бизнес-требований.

Кевин Хэслер, директор специальных проектов, Uptime Institute
Публикуется с разрешения Uptime Institute.
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!