Пожарная безопасность ЦОД

Правильно спроектированная система пожарной безопасности — важная составляющая отказоустойчивости, поэтому дата-центры тратят массу средств на её совершенствование. И это помогает — пожары в центрах обработки данных случаются очень редко, а пользовательские данные страдают и вовсе в исключительно редких случаях.

Каковы главные требования к системе пожарной безопасности ЦОД при проектировании инженерных и ИТ-систем? Какие возникают сложности в ходе проектирования?

• «Кадры решают всё!»

Система пожарной безопасности ЦОД является сложным комплексом технических средств, поэтому основное требование предъявляется к проектированию и монтажу всего комплекса систем безопасности хорошо подготовленными сертифицированными специалистами. Противопожарный комплекс состоит из систем раннего обнаружения возгорания, различных систем пожарной сигнализации и систем автоматического пожаротушения, которые интегрированы в единый сложный комплекс с системами энергоснабжения, кондиционирования и приточно-вытяжной вентиляции, а также с системами безопасности. Наибольший эффект достигается в том случае, когда все элементы комплекса сопряжены между собой и с общей системой управления зданием.

2. Многообразие технических решений.

Системы пожаротушения должны оказывать минимальное воздействие на работу чувствительного оборудования внутри ЦОД, а также являться безопасными для персонала и окружающей среды. С какими проблемами сталкиваются проектировщики ЦОД при выборе систем пожарной сигнализации и пожаротушения? Сегодня рынок изобилует системами и средствами, среди которых – автоматическая пожарная и охранная сигнализация, системы водяного, порошкового и газового пожаротушения, системы дымоудаления, оповещения и эвакуации, противопожарного водоснабжения. С одной стороны, это дает заказчикам широкие возможности для выбора продукта, оптимального по функционалу и соответствующего инженерным характеристикам ЦОД. Но, с другой стороны, неизменное требование заказчика уменьшить стоимость строительства ЦОД подталкивает застройщиков использовать менее эффективные решения.

3. «У семи нянек…»

Разделение зон ответственности между службами безопасности, пожарного надзора и ИТ-подразделениями усугубляет ситуацию – на объектах устанавливаются слабо интегрированные между собой решения, которые в случае возгорания реагируют неэффективно.

4. Нормативы.

Другой проблемой может быть устаревшая нормативная база по пожарной безопасности, которая не позволяет использовать современные решения, поэтому застройщикам вновь приходится ориентироваться на менее эффективные и менее безопасные для обслуживающего персонала и оборудования решения.

5. CapEx или OpEx: не всё дёшево, что дёшево.

Отдельно стоит обратить внимание на проблемы заказчиков, которые возникают тогда, когда система пожарной безопасности выбирается на основе невысокой первоначальной стоимости без анализа последующих вложений в ее эксплуатацию. Но именно расходы по эксплуатации могут оказаться гораздо более высокими, нежели первоначальные вложения. Причем, если выбирается система зарубежного производства, необходимо выяснить, возможно ли оперативное сопровождение системы на территории России.

Что основное?

Требуемая для охлаждения серверов довольно высокая скорость циркуляции воздушных потоков значительного объема сильно усложняет процесс своевременного обнаружения возгорания стандартными извещателями (дым не доходит до них, а его концентрация рассеивается и снижается).

Повышенный шум, который меняется в зависимости от нагрузки серверов и их количества в данный момент. Поэтому внутри серверных и под фальшполами для оповещения необходимо использовать стробоскопические системы оповещения.

Серверное оборудование дорогостоящее, и нужно применять системы пожаротушения, не оказывающие негативного влияния на него. Недопустимо использование водного и пенного метода пожаротушения.

При проектировании необходимо учитывать специфику резервирования технологического оборудования ЦОД. Например, если один ИБП или ДГУ горит, то их тушение не должно влиять на работу резервирующих их устройств.

Самое главное и самое дорогостоящее оборудование находится в серверных помещениях, их эффективная защита является первостепенной задачей. Каковы критерии выбора системы тушения для этой наиболее ценной и при этом наиболее пожароопасной части?

• Что защищать?

В любом ЦОД наиболее ценными объектами защиты являются хранимая информация и персонал, обслуживающий дата-центр. Поэтому выбор систем пожаротушения должен определяться не отдельными критериями, а совокупностью параметров:

• это скорость реагирования автоматической системы пожаротушения. Датчики возгорания должны срабатывать заблаговременно, еще на этапе тления воспламеняющегося объекта, определив координаты и площадь возможного возгорания, система тушения должна его предотвратить в течение первых 20–30 секунд, не дав огню распространиться по всей площади дата-центра;
• минимизация воздействие на работу чувствительного оборудования внутри ЦОД, а также максимальная безопасность для персонала.

2. Как следить?

Система должна быть эффективно контролируемой: позволять оперативно проводить диагностику всего комплекса, получать на постоянной основе актуальную информацию о боевой готовности всех элементов пожарной безопасности и необходимости проведения профилактических мероприятий.

3. Как и чем тушить?

Системы автоматического пожаротушения начинают работать в том случае, если развитие пожара невозможно остановить другими способами, например, отключив задымившийся сервер или системы кондиционирования. Неправильно подобранная установка пожаротушения при срабатывании способна нанести ущерб сопоставимый, а порой и превышающий ущерб от самого пожара. Поэтому нужно выбирать установки с учётом следующих факторов:

• Безопасность для людей, оборудования и окружающей среды;
• Экономическая эффективность;
• Срок службы и эффективность ОТВ для тушения в каждом конкретном случае;
• Требуемая площадь для размещения (чем меньше места занимает установка пожаротушения, тем лучше);
• Возможность создания упрощенных трубных разводок.

На данный момент нет такого средства тушения серверной, которое бы соответствовало всем этим требованиям. Поэтому при оснащении дата-центров выбирается один или несколько вариантов из пяти основных методов ликвидации возгораний:

Гипоксический метод

Суть данного метода заключается в борьбе с возгоранием путем создания и поддержания атмосферы, в которой пожар не может возникнуть. В помещение вводится азот, который уменьшает содержание кислорода до уровня ниже 14%. Азот постоянно вырабатывается из атмосферного воздуха специальным генератором. В такой атмосфере огонь не может возникнуть и распространяться, и при этом такой уровень кислорода достаточен для работы в серверном помещении.

Гипоксический метод выигрывает у других способов пожаротушения по всем параметрам, кроме одного — стоимости.

Изоляция

Эффективный метод, работающий по принципу «замещение кислорода». В комнату, охваченную огнем, подается чистый инертный газ или смесь для пожаротушения. Уровень кислорода становится ниже 14% и пламя гаснет. Используется азот, аргон, аргонит или инерген. Из минусов опять можно отметить возможность опасных для человека химических реакций.

Ингибирование

Метод, который предполагает связывание активных центров, что приводит к обрыву цепной реакции горения: в помещение впрыскивается галогенизированный газ, который тормозит химические реакции в пламени, подавляя активные центры (радикалы и атомарные частицы, имеющие свободные валентности), тем самым препятствуя процессу горения. В качестве ингибиторов обычно используются хладоны (фторированные углеводороды). В последнее время также становится популярным вещество Novec 1230 (известное как «сухая вода»).

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

Охлаждение

Один из самых молодых способов тушения серверных помещений, получивший широкое распространение в Европе, в таких дата-центрах как TCN Eemsdelta и Telecity IV в Нидерландах, научно-технологическом полигоне CX2 Cyberjaya в Малайзии и других. Во время пожара на область горения распыляется водяной туман (струи тонкораспыленной мелкодисперсной воды), что приводит к снижению уровня кислорода на местном уровне и охлаждает зону возникновения огня. 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 дёшев при перезаправке системы. Однако даже мелкодисперсная вода может конденсироваться в капли, поэтому в месте возгорания так или иначе будет сыро, что недопустимо в серверном помещении.

Порошок/аэрозоль

Реже всего встречающийся метод тушения в ЦОД. При возгорании происходит выброс порошковой химии и распыление аэрозоля. И порошок, и аэрозоль на поверхности раскаленных горящих предметов образуют пленку, предотвращающую проникновение кислорода, что снижает вероятность повторного возгорания. В серверной это станет проблемой, так как порошки и аэрозоли проникают внутрь любого оборудования и оседают на внутренних компонентах, никак не защищенных от контакта с агрессивными веществами. После такого тушения оборудование станет постепенно выходить из строя в результате коррозии и возникновения коротких замыканий в электрических цепях.

Однако в трансформаторных, ДГУ и ДДИБП обычно устанавливают системы порошкового пожаротушения, а в офисные помещения, коридоры и места общего пользования — традиционные спринклерные.

Какое противопожарное решение наиболее эффективно?

Очевидным лидером сейчас является метод газового пожаротушения. Газ не вредит электрооборудованию и прекрасно работает даже в труднодоступных помещениях. Также стоит учитывать тот факт, что серверные помещения в ЦОД работают без постоянного присутствия персонала в них, а пожаротушение выполняется при работающем оборудовании (под напряжением). Благодаря компактности газовых установок их можно масштабировать под конкретный объект защиты и поддерживаемый температурный диапазон работ от -40 и до +55 °С, защищая модульные и контейнерные (мобильные) ЦОД.

Системы газового пожаротушения можно организовать по двум принципам:

Стоечный. Воздействию подвергается отдельная стойка. Применяется для отсеков с оборудованием специального назначения, особенно если потеря хранящихся там данных обойдется дороже установки и эксплуатации газовой системы пожаротушения. Срабатывание системы позволяет не прерывать работу оборудования, установленного в других стойках. Это удобно, когда стойки в дата-центре арендуют разные компании: пожар в одной из стоек не приводит к отключению остальных серверов.

Общий. Система выполняет функцию обнаружения и тушения очага возгорания на всей площади защищаемого ЦОД. Состоит такая система из магистрального и распределительного трубопровода, насадок для выпуска газа, датчиков для обнаружения пожара, контроллеров управления, а также из батарей баллонов с огнетушащим составом. Её вполне можно собрать из компонентов от разных производителей.

Сгруппируем основные требования по типам помещений и оборудования:

Во всех помещениях для предупреждения возгорания разрабатываются организационно-технические мероприятия (запрет на пользования открытым огнем, применение легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов, складирование упаковочных материалов; инструкции по действиям сотрудников и клиентов при выполнении работ; перечни допустимых приборов и инструментов; регулярные проверки исправности инструментов, элементов распределительных электрических сетей, систем противопожарной защиты)*.

• Технологические помещения серверных (машзалов):

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему сверхраннего обнаружения пожара (как правило, аспирационную), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском.

2. Помещения электроустановки:

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском (для тушения пожара в трансформаторных подстанциях, комплектных распределительных устройствах, электрощитовых помещениях) или систему порошкового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском (для тушения пожара в кабельных коллекторах и кабельных вводах).

3. Электроустановки бесперебойного (источники бесперебойного электроснабжения или дизель-динамические источники бесперебойного электроснабжения) и гарантированного (дизель-генераторные установки) электроснабжения:

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей, тепловых извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском и систему порошкового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском (для тушения пожара в кабельных коллекторах и кабельных вводах).

4. Оборудование системы холодоснабжения:

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском.

5. Оборудование системы вентиляции:

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском

6. Технологические помещения связи:

• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя с автоматическую систему сверхраннего обнаружения пожара (как правило, аспирационную) или автоматическую систему обнаружения пожара (на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском.

7. Складские помещения:

• для предупреждения возгорания разрабатываются организационно-технические мероприятия (запрет на пользование открытым огнем, применение легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов, складирование упаковочных материалов; выпускаются инструкции по действиям сотрудников и клиентов при выполнении работ в складских помещениях; перечни допустимых машин, механизмов и инструментов; регулярные проверки исправности машин, механизмов и инструментов, элементов распределительных электрических сетей, систем противопожарной защиты);
• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском или систему порошкового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском, кроме того, на путях эвакуации людей при пожаре используется система водяного пожаротушения и пожарный водопровод.

8. Помещения сборки оборудования и вспомогательные помещения:

• для предупреждения возгорания разрабатываются организационно-технические мероприятия (запрет на пользование открытым огнем, применение легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов, складирование упаковочных материалов; инструкции по действиям сотрудников и клиентов при выполнении работ в помещениях сборки оборудования и вспомогательных помещениях; перечни допустимых машин, механизмов и инструментов; регулярные проверки исправности машин, механизмов и инструментов, элементов распределительных электрических сетей, систем противопожарной защиты);
• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), систему газового пожаротушения с автоматическим и ручным пуском, кроме того, на путях эвакуации людей при пожаре используется система водяного пожаротушения и пожарный водопровод.

9. Административно-офисные помещения:

• для предупреждения возгорания разрабатываются организационно-технические мероприятия (запрет на пользование открытым огнем, применение легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов, складирование упаковочных материалов; выпускаются инструкции по действиям сотрудников и клиентов при выполнении работ в административно-офисных помещениях; перечни допустимого офисного оборудования; регулярные проверки исправности офисного оборудования, элементов распределительных электрических сетей, систем противопожарной защиты);
• для предотвращения возгорания используются различные системы автоматической защиты от перегрузок и аварийных режимов; для тушения пожара применяется комплекс систем противопожарной защиты, включающий в себя автоматическую систему обнаружения пожара (как правило, на основе оптико-электронных извещателей), на путях эвакуации людей при пожаре используется система водяного пожаротушения и пожарный водопровод.
• Во всех помещениях ЦОД, где возможно нахождение людей, обязательно устанавливают звуковые или светозвуковые оповещатели системы оповещения о пожаре и управления эвакуацией (СОУЭ).

Комплексность подхода.

Сопряжение всех инженерных систем, в том числе и систем противопожарной защиты, в единый комплекс – отдельная, очень важная тема.

Как показывает практика, выпадение даже одного элемента может привести к непредсказуемым и даже трагическим последствиям.

Итак, подведём итог:

Помещения ЦОД относятся в соответствии гл. 7.4 Правил устройства электроустановок (ПУЭ) к классу пожаробезопасности П-IIа.

Помещения ЦОД и ИБП от помещений другого назначения должны отделяться противопожарными перегородками 1-го типа. Стеллажи, отделка стен, перекрытий и напольные покрытия в помещениях должны выполняться из несгораемых (трудно-сгораемых) материалов.

В состав комплекса противопожарной защиты ЦОД должны входить следующие системы:

•        система автоматической пожарной сигнализации (САПС);

•        внутренний противопожарный водопровод (ВПВ);

•        система автоматического газового пожаротушения (АУГП);

•        система раннего обнаружения пожара;

•        система оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ);

•        система противодымной вентиляции.

Информация о состоянии всех систем противопожарной защиты должна сводиться в центральную диспетчерскую здания (на пост пожарной охраны).

Помещения ЦОД и ИБП чаще всего оборудуются автоматическими установками газового пожаротушения – АУГП. В качестве огнетушащего вещества должен использоваться газ, безопасный для людей и окружающей среды (например Новек™ 1230).

Должна быть предусмотрена возможность работы системы от собственного источника резервного электропитания (аккумуляторные батареи), обеспечивающего функционирование системы в дежурном режиме в течение не менее чем 24 часа при отключении внешних систем электроснабжения объекта.

Предусмотреть использование источников резервного электропитания с возможностью мониторинга, с выводом информации на единую систему мониторинга.

Включение установок системы автоматического газового пожаротушения (САГП) должно осуществляться автоматически от извещателей (рассмотреть возможность использования адресных извещателей), реагирующих на появление дыма. В подпольных пространствах ЦОД в зависимости от технологических и конструктивных особенностей допускается применение извещателей, реагирующих на повышение температуры.

Пульт дистанционного пуска (ПДП) установить в помещении диспетчерской.

Для исключения несанкционированного запуска проектируемых систем, ПДП установить в закрываемый и опечатываемый бокс с прозрачной дверцей.

Пульт управления системы АУГПТ должен находиться в помещении с постоянным пребыванием людей (дежурная смена).

Применяемые в проекте оборудование и материалы должны соответствовать требованиям государственных стандартов, иметь необходимые сертификаты соответствия (согласно законодательству Российской Федерации).

САГП должна работать в автоматическом режиме. Запуск системы пожаротушения должен осуществляться по срабатыванию двух автоматических пожарных извещателей, установленных в защищаемом помещении.

Помещение ЦОД необходимо укомплектовать средствами индивидуальной защиты органов дыхания изолирующего типа, используемых при срабатывании САГП.

Желательно предусмотреть 100% комплект запасных баллонов ГОТВ.

Для удаления из помещений ЦОД газа, дыма и т.д. должна быть предусмотрена система дымоудаления. Систему дымоудаления следует оборудовать в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха».

Также автоматической установкой газового пожаротушения должно оборудоваться помещение ГРЩ.

Предусмотреть интеграцию программно-аппаратного комплекса АУГПТ в систему мониторинга и управления в режиме реального времени.

В помещениях ЦОД, ИБП, ГРЩ оборудованных системой АУГП, должно предусматриваться:

1.      Отключение системы вентиляции при обнаружении пожара;

2.      Установка автоматизированных огнезадерживающих и герметизирующих заслонок и клапанов на воздуховодах системы вентиляции;

3.      Удаление дыма и газа после пожара из защищаемых помещений в объеме не менее 3-х кратного воздухообмена в час, вытяжка из нижней и верхней зон фальшпола в соотношении 2:1;

В помещении ЦОД должна быть устроена система газодымоудаления с ручным и автоматическим управлением в случае пожара.

Площадь поперечного сечения каналов газодымоудаления должна составлять не менее 40x40 см. Конструктивно каналы должны быть выполнены из несгораемых и/или трудно сгораемых материалов. Расстояние от дымовой вытяжной шахты до наиболее удаленной точки помещения не должно превышать 20 м. Система газодымоудаления должна быть выполнена с механическим побуждением.

Система газодымоудаления помещения ЦОД должна быть выполнена с искусственным побуждением в объеме не менее 3-х кратного воздухообмена в час, с забором удаляемых газов и дыма из нижней и верхней зон помещения с компенсацией удаляемого объема газов и дыма приточным воздухом, при этом должно быть предусмотрено отключение систем вентиляции и кондиционирования воздуха при срабатывании не менее 2-х извещателей автоматической пожарной сигнализации.

Все проектируемые системы (АУГП), дымоудаления должны соответствовать нормам, правилам и стандартам действующих на территории РФ.

 Для самостоятельного освоения материала предлагается ХРЕСТОМАТИЯ

* Внутренние инструкции и регламенты по обеспечению пожарной безопасности разрабатываются в соответствии с требованиями следующих документов:

 Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 29.07.2017 г.) "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" (с изм. и доп., вступ. в силу с 31.07.2018 г.);

 постановление Правительства РФ от 25.04.2012 г. № 390 "О противопожарном режиме";

 Федеральный закон от 21.12.1994 г. № 69-ФЗ "О пожарной безопасности";

 Федеральный закон от 06.05.2011 г. № 100-ФЗ "О добровольной пожарной охране";

 постановление Правительства РФ от 12.04.2012 г. № 290 "О федеральном государственном пожарном надзоре";

 постановление Правительства РФ от 20.06.2005 г. № 385 "О федеральной противопожарной службе Государственной противопожарной службы";

 постановление Правительства РФ от 7 апреля 2009 г. № 304 "Об утверждении Правил оценки соответствия объектов защиты (продукции) установленным требованиям пожарной безопасности путем независимой оценки пожарного риска";

 постановление Правительства РФ от 30.12.2011 г. № 1225 "О лицензировании деятельности по монтажу, техническому обслуживанию и ремонту средств обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений";

 постановление Правительства РФ от 31.01.2012 г. № 69 "О лицензировании деятельности по тушению пожаров в населенных пунктах, на производственных объектах и объектах инфраструктуры";

 приказ МЧС России от 30.10.2017 г. № 478 "Об утверждении минимального перечня оборудования, инструментов, технических средств, в том числе средств измерения, для выполнения работ и оказания услуг в области пожарной безопасности при осуществлении деятельности".

 своды правил пожарной безопасности.