Прощание с хладоном

Середина 80-х. В машзале крупного вычислительного центра в небольшом городке в центре Сибири я, тогда молодой аспирант МИФИ, провожу расчеты на ЭВМ. Вдруг раздаются звуки сирены, и в машзал с шипением начинает поступать газ. Что происходит? Что делать?

В дверях появляются две фигуры в блестящих теплоотражательных костюмах. В защищающих голову шлемах они выглядят, как космонавты, высаживающиеся на неизведанную опасную планету. Становится ясно — надо срочно уходить. И пусть никакого пожара в машзале нет, срабатывание автоматической системы противопожарной защиты ложное, но проверять эту гипотезу не хочется, как и дышать газом, стремительно заполняющим помещение.

Первую автоматическую установку газового пожаротушения в СССР ввели в эксплуатацию еще в 1939 г. В качестве огнетушащего газа использовался диоксид углерода (CO₂). При его подаче в защищаемое помещение концентрация кислорода снижалась до уровня, при котором горение становилось невозможным. У диоксида углерода много достоинств — высокая эффективность тушения, простота хранения и применения, высокая доступность и низкая цена. Но есть и минус — опасность для людей. Уже при содержании углекислого газа в воздухе 8–10% человек теряет сознание, при 15–20% наступает смерть. При этом газ бесцветный и без запаха — человек не чувствует опасность.

С 1948 по 2000 гг. в мире, по данным Analox Group, было зарегистрировано 62 инцидента с CO₂-системами, результатом которых стали 119 смертей и 152 травм, вызванных удушьем из-за высокого содержания диоксида углерода в замкнутом пространстве. Смертельные случаи при срабатывании систем защиты от огня фиксировались не только за рубежом. В августе 2010 г. из-за ложного срабатывания автоматической системы газового пожаротушения в отделении Банка России в подмосковном Подольске погибла отравившаяся углекислым газом операционистка.

В конце концов применение установок объемного углекислотного пожаротушения в помещениях, которые люди не могут покинуть до начала работы установки, было запрещено вступившим в действие с 1 марта 2021 г. сводом правил СП 485.1311500.2020 для автоматических установок пожаротушения. 

В качестве альтернативы диоксиду углерода появились дорогие, но более безопасные для людей хладоны, которые не «душили», а останавливали реакции горения. Например, хладон 1301, он же галон 1301 (трифторбромметан), который использовался для тушения военной техники уже во время Второй мировой войны. Однако и с хладонами все непросто.

В 1985 г. ученые обнаружили над Антарктидой озоновую дыру диаметром более 1000 км. Мини-дыры нашлись и в Арктике. Истончение озонового слоя, защищающего от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, было признано угрозой для людей. В сентябре 1987 г. в Монреале был подписан Протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В соответствии с соглашением, все страны, входящие в ООН, стали поэтапно сокращать производство и потребление озоноразрушающих веществ. Под запрет попало производство хладонов: самого распространенного 1301 и более дешевого 114В2. Киотский протокол 1997 г., направленный на уменьшение парникового эффекта, ограничил применение хладонов 125 и 227ea.

В апреле 2021 г. в России ввели квоты на ввоз озоноразрушающих веществ. В 2025-м их уменьшили еще на 35%. Под удар попадают прежде всего хладоны для систем охлаждения — промышленных холодильников, кондиционеров для дата-центров. Но и для относительно небольшого рынка пожаротушения это серьезный вызов, заставляющий задуматься об использовании альтернативных технологий пожаротушения. В дата-центрах с дорогим ИТ-оборудованием стали использовать фторкетоны. 

В отличие от хладонов, гасящих пламя химической реакцией, фторкетоны (Novec 1230, ФК-5-1-12) действуют физически — охлаждением. Когда фторкетон распыляется, скажем, машзале, он испаряется, поглощая большое количество тепла. Температура в помещении резко падает и становится недостаточной для поддержания горения. При этом вещество, которое еще называют сухой водой, безвредно для электроники. Для демонстрации этой его особенности на выставках в емкости с фторкетонами часто помещают включенные в сеть розетки с подключенными к ним электроприборами.

«Проектировать системы на хладоне — очень недальновидная политика. Очевидно, что в перспективе уже ближайших трех-пяти лет эти вещества будет трудно достать даже по завышенной цене. Можно констатировать, что эпоха хладонов закончена», — заявил на конференции «Пожтех 26» исполнительный директор компании «Пожтехника» Антон Анненков.

Фторкетоны, как утверждают маркетологи, безопасны для людей, но только в случае ложного срабатывания системы тушения. При реальном пожаре помещение все равно надо быстро покинуть — «безопасный» газ при контакте с пламенем разлагается на опасные компоненты.

Не разлагаются действующие как вытеснители кислорода инертные газы, которые могут рассматриваться в качестве альтернативы фторкетонам. Прежде всего это азот, инерген и аргонит. Их главное преимущество — экологичность. Впрочем, это преимущество перевешивает недостатки только в особенно чувствительных к вопросам экологии странах Северной Европы. В России больше смотрят на недостатки, а их немало. Эти недостатки перечисляет А. Анненков: высокое давление в баллонах с тушащим веществом, что усложняет эксплуатацию; увеличенная толщина выдерживающих такое давление газовых труб; большое количество модулей, требующее для размещения значительных площадей в ЦОДе; высокая шумовая нагрузка при срабатывании системы.

Еще одно огнетушащее вещество, активно используемое в Европе, — обыкновенная, но тонкораспыленная вода высокого давления (ТРВ ВД). В России такая система установлена, в частности, в ЦОДе IXcellerate, где клиентам предлагают машзалы как с системой пожаротушения на фторкетоне, так и с системой на ТРВ ВД, создающей водяной туман из микрокапель. Он охлаждает очаг, несколько снижает концентрацию кислорода в зоне горения и уменьшает тепловыделение. Пожаротушение работает точечно — применяется только к точкам горения. В этом есть плюс — остальные стойки в машзале могут продолжать работать. Кроме того, водяной туман не требует герметичности помещения, что позволяет объединить системы для тушения машзала, коридоров и административных помещений в рамках одной насосной станции, не снижает процент кислорода в воздухе и не создает риска удушья. Да и вода значительно дешевле газа.

Но есть и минусы. Технология ТРВ ВД, как указал генеральный директор компании «Пожтехника-проект» Ренат Курбатов, требует точной локализации очага возгорания. А в машзале, где активно работают системы охлаждения ИТ-оборудования, сделать это непросто. Компания промоделировала возгорание ИТ-стойки в машзале, и оказалось, что в высоконагруженном ЦОДе с мощной системой кондиционирования, несмотря на наличие датчиков температуры, риск несрабатывания противопожарной системы при возгорании единичной стойки весьма высок. 

Более эффективно использование датчиков дыма, но и здесь возможны ошибки позиционирования, связанные с изменением режима работы кондиционеров. Например, изменения движения воздушных потоков при отключении кондиционера в ходе обслуживания или замены.

Кроме того, вода дешева сама по себе, но требует инфраструктуры: резервуаров, насосов, энергомощностей, а также системы водоподготовки. Риск намокания ИТ-оборудования минимален, но полностью его исключить нельзя, возможно выпадение конденсата в холодных коридорах, а после срабатывания системы может потребоваться осмотр и частичная просушка стоек.

Для дата-центров с высоконагруженными стойками предпочтительнее выглядят фторкетоны, высокая стоимость которых несущественна по сравнению со стоимостью защищаемого оборудования. Особенно если это ЦОДы для ИИ, где используются мощные GPU, которые мало того, что дорогие, так их еще трудно достать. Особенно в условиях санкций. 

Пожаротушение «чистыми» (т.е. не проводящими электричество, не оставляющими следа после испарения и, как правило, не повреждающими ИТ-оборудование) газовыми агентами используется в ЦОДах наиболее часто (по данным опроса, проведенного Uptime Institute в 2017 г., — в 57% случаев, и еще в 28% применялась комбинация газа и воды). Однако в Uptime Institute полагают, что для большинства ЦОДов лучше всего подходят системы на основе воды. Оборудование в дата-центре, за исключением, пожалуй, суперкомпьютеров, не так ценно, как хранящаяся в нем информация. 

Дополнительно надо отметить, что системы газового пожаротушения, которые случайно разряжаются во время тестирования или технического обслуживания, по данным Uptime Institute, могут повреждать жесткие диски ИТ-оборудования, увеличивая общий риск потери хранящейся в ЦОДе информации даже в отсутствие пожара. На жесткие диски воздействуют вибрация и скачки давления, вызываемые акустическими нагрузками, особенно сильные при использовании инертных газов. Этот риск не оправдан, поскольку, согласно упомянутому исследованию 2017 г., непреднамеренные разряды систем пожаротушения в дата-центрах происходят в три раза чаще, чем пожары. Вопрос дискуссионный, часть экспертов считает такие риски приемлемыми при корректном проектировании. 

Все эти факторы нужно учитывать при выборе системы пожаротушения для ЦОДа.

Сокращение в прошлом году квот на ввоз озоноразрушающих веществ показало, что Россия, несмотря на сложную геополитическую обстановку, продолжает придерживаться графика, установленного Копенгагенской поправкой к Монреальскому договору. С 1 января 2030 г. использование хладонов должно быть полностью запрещено. Так что по большому счету при проектировании новых ЦОДов выбирать остается между фторкетонами и ТРВ ВД. И выбор этот зависит от конкретного проекта. Главное — сделать его еще на этапе проектирования, ибо начинать заниматься пожарной безопасностью объекта после того, как он построен, дорого и неэффективно. 

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