Ранее обнаружения дыма и эффективное пожаротушение в центрах обработки данных (ЦОД).

Развитие информационных технологий и технологий передачи данных – одна из приоритетных задач России. Но для осуществления этой задачи необходимо большое количество серверов, а также площадок для их размещения. Поэтому в последнее время все большее развитие получают центры обработки данных.
Начнем с определений. Центр обработки данных (ЦОД) — комплексное организационно-техническое решение, предназначенное для создания высокопроизводительной, отказоустойчивой информационной инфраструктуры. Современные ЦОД ориентированы в первую очередь на решение бизнес-задач путем предоставления услуг в виде информационных сервисов. Основными инфраструктурами Центров обработки данных являются: информационная, телекоммуникационная и инженерная. Информационную и телекоммуникационную структуру мы оставим профессионалам в области IT-решений, а поговорим об инженерной составляющей, в частности об установках газового пожаротушения, которым при строительстве ЦОД уделяется большое внимание.
Вот несколько примеров возгораний ЦОД:

27 марта 2010 года в 9 вечера по киевскому времени в ЦОД по адресу Одесса, ул. Дальницкая, 46, второй этаж, бизнес-центр «Фабрика Бизнеса» начался пожар. Именно там располагается 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 от огня и от воды. В ЦОД при тушении выбиты окна.

В ЦОД The Planet, Хьюстон, штат Техас 30 мая 2008 произошёл пожар. Пожар возник по причине короткого замыкания. Огонь не дошел до серверов, где хранятся данные клиентов, но из-за него было прервано энергоснабжение. В общей сложности пострадало 9 тыс. серверов, где были данные 7, 5 тыс. клиентов провайдера. The Planet состоит из шести ЦОД, поэтому после пожара данные клиентов частично переместили в другие ЦОД.
(материалы предоставлены ресурсом ru.wikipedia.org)

Как мы видим, проблема возгорания в ЦОД существует, и единственное возможное решение – это установка газового пожаротушения. Установка газового пожаротушения в ЦОД должна быть максимально надежной, безопасной для дорогостоящего оборудования, обслуживающего персонала и экологии (а случай с ЦОД в Одессе говорит о том, что установка должна быть обязательно работоспособная). Согласно действующим нормам (СП 5.3130.2009 и др.) на территории РФ можно применять широкий спектр газовых огнетушащих веществ. Но у каждого из них есть недостатки, которые ставят под сомнение целесообразность их применения в центрах обработки данных.
Первый из них — опасность для здоровья персонала ЦОД. Коэффициент безопасности (отношение предельно допустимой для людей концентрации газа(NOAEL) к его расчетной концентрации), например, для хладона 125 и углекислоты составляет менее единицы, инергена -1,18, что тоже немного. Два последних ГОТВ подавляют огонь путем вытеснения кислорода и понижения его концентрации. А снижение его концентрации до 12%, как известно, приводит к возникновению у людей приступов удушья.
Не менее существенным для собственников ЦОД является и второй недостаток этих газовых огнетушащих веществ — негативное влияние на дорогостоящее коммутационное оборудование. После срабатывания автоматической установки пожаротушения, в которой используется хладон 125, на оборудовании с большой вероятностью появится налет. А результатом пожаротушения с помощью углекислого газа, имеющего высокую точку росы, может и вовсе стать образование конденсата. Серьезную проблему может создать и инерген, у которого высокая огнетушащая концентрация — 34,9%. В начале 2000-х в Европе и в США столкнулись с необходимостью предусматривать в использующих его автоматических установках пожаротушения клапанов сброса избыточного давления, поскольку, при выходе газа есть угроза разрушения помещения.
Отдельно следует отметить и негативное влияние, которое эти газы в той или иной степени оказывают на состояние окружающей среды. Например, хладон 125 имеет высочайший (3400) потенциал глобального потепления. Выпуск из установки газового пожаротушения 1 кг этого вещества равносилен выбросу в атмосферу 3,4 тонны углекислого газа.

Выбор огнетушащего вещества
В большинстве случаев (90% и более) в современных установках газового пожаротушения используются перечисленные ниже газы (табл. 1).
Хладон 125ХП. Действие этого вещества основано на эффекте ингибирования с незначительным использованием принципа разбавления. В ходе тушения выделяется большое количество вредных соединений в результате химического разложения газа.
Хладон 227еа. Как и предыдущий, газ действует на основе эффекта ингибирования, останавливая процесс горения на химическом уровне и поглощая тепло. В ходе тушения также выделяется множество вредных веществ.
Инерген. Пожаротушение с помощью этого вещества основано на механизме разбавления, т.е. происходит за счет снижения концентрации кислорода в помещении (вытеснение кислорода).
3М тм Novec тм 1230. Этот газ создает эффект охлаждения за счет отбора тепловой энергии у цепной реакции горения, При этом температура в защищаемом помещении также незначительно (не более чем на 2–3 градуса) понижается.
Вопрос о выборе «правильного» тушащего вещества волнует и заказчиков, и проектировщиков, поэтому в каждом конкретном случае рекомендуется проводить соответствующий анализ с учетом нужд защищаемого объекта. При этом можно выделить ряд параметров, по которым легко провести сравнение ГОТВ как по техническим, так и по экономическим показателям. Вот эти параметры:
механизмы тушения;
безопасность для людей;
безопасность для окружающей среды;
экономическая эффективность;
количество ГОТВ, необходимое для создания огнетушащей концентрации;
количество модулей ГПТ;
площадь, занимаемая установкой ГПТ;
наличие проблем при эксплуатации;
сложность трубных разводок;
срок службы установок и газового огнетушащего состава;
электрическое сопротивление в газовой фазе;
необходимость постановки модулей ГПТ на учет в Ростехнадзоре.
При выборе огнетушащего вещества необходимо также учитывать специфику помещения, где оно будет использоваться. В нашем случае это помещение дата-центра с размещенным в нем высокотехнологичным оборудованием, имеющим электронную начинку, а для защиты помещений с электронным и электротехническим оборудованием крайне важен такой параметр, как диэлектрическая проницаемость ГОТВ. Для оценки диэлектрических свойств различных огнетушащих веществ их принято сравнивать с изолирующими свойствами осушенного азота (табл. 1).
Таблица 1. Диэлектрическая проницаемость средств пожаротушения

К числу важнейших параметров, влияющих на выбор ГОТВ для защиты помещений дата-центров, относят огнетушащую концентрацию и безопасность для человека и окружающей среды. Для сравнения этих показателей можно опираться на данные табл. 2. Отметим, что все приведенные в ней вещества имеют нулевой озоноразрушающий потенциал.
Таблица 2. Основные показатели средств пожаротушения

Исходя из вышеприведенных параметров, можно выбрать оптимальное газовое огнетушащее вещество, которое подходит под те или иные задачи.

Раннее обнаружение дыма
Но для того чтобы эффективно потушить пожар, необходимо так же эффективно (на ранней стадии) его обнаружить. Обычные «пассивные» пожарные извещатели не рассчитаны на большие воздушные потоки и не способны обеспечивать адекватное пожарное предупреждение в зонах, где размещается основное оборудование и база данных. Установка аспирационной системы «активного» обнаружения дыма – самый разумный способ избежать пожара. Лазерные аспирационные системы обеспечивают максимально раннее предупреждение о потенциальной пожароопасности за счет обнаружения частиц дыма на начальной стадии пожара.
Аспирационные системы непрерывно всасывают воздух в систему трубопроводов при помощи высокоэффективного аспиратора. Затем проба этого воздуха проходит через двухступенчатый фильтр. Перед подачей в камеру лазерного извещателя, где происходит обнаружение дыма, из пробы воздуха производится удаление пыли и загрязнений в первой ступени фильтра. Вторая ступень (ступень ультратонкой очистки) обеспечивает дополнительную очистку поступающего воздуха, благодаря чему поддерживается чистота оптических поверхностей извещателя и обеспечивается продолжительный срок его службы.
Из фильтра проба воздуха поступает в калиброванную камеру извещателя, где через нее пропускается луч лазера. При наличии дыма происходит рассеивание света внутри камеры, что немедленно обнаруживается высокочувствительной приемной системой. Затем происходит обработка сигнала и его отображение на гистограммном дисплее, пороговых индикаторах срабатывания сигнализации и/или графическом дисплее.
Применение аспирационных систем позволяет к тому же использовать конфигурацию системы с отбором проб воздуха на приточной решетке AHU, а также непосредственно из внутреннего пространства серверных стоек. Поскольку при первом же появлении дыма он неизбежно попадает в воздушный поток, то установка системы воздухозаборных труб на приточной решетке системы циркуляции обеспечивает моментальное обнаружение зарождающегося пожара на его самой ранней стадии. Вследствие того, что большое количество основного электронного оборудования находится в закрытых шкафах, разумным решением проблемы защиты этих зон является отбор проб воздуха непосредственно из их внутреннего объема. Гибкая система труб аспирационных систем позволяет контролировать пространство, как над стойками, так и внутри них, обеспечивая максимально надежное обнаружение дыма из полностью закрытых шкафов, равно как и из шкафов с верхней вентиляцией.

Вывод
Использование современных установок пожаротушения в совокупности с системой раннего обнаружения дыма не только сводит к минимуму прямой ущерб от гибели оборудования, но и существенно снижает косвенные затраты, связанные с прерыванием технологических и бизнес-процессов.

Используемая литература:
«Пожар в ЦОДе: чем и как тушить». Журнал ИКС № 01-02 2011.