耐火性スチール製データセンター建築：スチールと組み合わせる火災抑制システム

データセンター向け鉄骨構造物における受動型防火対策

鉄骨構造が耐火性データセンター設計をどのように支えるか

鋼材は不燃性であり、融点が1,370°C以上と非常に高いため、火災発生時において木材やプラスチック系材料に比べて本質的に優れた性能を発揮します。鋼材は火災中も長時間にわたり構造的健全性を維持するため、消火システムの作動や人員の安全な避難に必要な時間を確保できます。

鉄骨構造施設における耐火材料および区画化戦略

鋼構造における耐火性は、熱で膨張する膨張性塗料、吹き付け耐火材（SFRM）、およびコンクリート被覆によって実現されます。耐火性のある乾式壁を使用した区画化により、火災の拡大を遅らせる独立したゾーンが形成され、居住者の安全性が向上し、損傷が制限されます。

鉄骨建築物におけるケーブルおよび配管貫通部の防火封じ込めソリューション

UL認証の防火封じ込めシステムは、シリコーン系シーラント、膨張性テープ、および耐火断熱材を使用して、重要なインフラの貫通部を保護します。これらのソリューションは、温度上昇時の鋼材部品の熱膨張に対応しつつ、区画化の維持を可能にします。

受動型耐火保護に関するNFPA 75およびTIA-942規格への準拠

国際的な安全基準を満たすため、TIA-942ガイドラインで規定されているように、鉄骨構造物の建物には最大4時間耐火性能を持つ耐火壁を設置する必要があります。また、サーバールームとUPSバッテリーバンクなどの高リスクエリア間の物理的分離が求められ、非常用電源遮断システムはアクセス可能な場所に設置される必要があります。

鉄骨データセンターにおける能動型火災探知および消火システムの統合

鉄骨構造建築フレームワークとの能動型防火システムの統合

鋼材の不燃性により、構造性能を損なうことなくプリアクションスプリンクラーやクリーンエージェントノズルを容易に統合できます。マルチゾーン検知ネットワークは鉄骨梁の配置に合わせることで、サーバーラックやUPS室などの高リスクエリア全域を確実にカバーします。

鉄骨フレーム構造を用いた施設は 従来の建設方法と比較して消火応答時間が23%高速化 システム部品の通路が遮られにくいことによるものであり、これは2025年データセンター火災防護レポートによるものです。

早期警戒検知システム（例：VESDA）と鉄骨ベースの耐火被覆との併用

VESDAなどのASDシステムは、実際には鋼構造物の受動的な耐火性能を向上させます。これらのシステムは、至るところに見られるような鋼製天井グリッドに沿って配管されたチューブを通じて空気サンプルを吸引して動作します。その特徴は、通常の煙探知器が何も検知しないずっと前に微細な粒子を検出できる点にあります。このようなASDシステムを適切な鋼製防火区画と組み合わせることで、驚くべき効果が得られます。つまり、システムが火災の発生直後に初期段階で消火を行い、建物の重要な構造部分への延焼を防ぐことができるのです。実際の試験結果では、鋼構造で建設されたデータセンターにおいて、このアプローチにより機器の損傷が約3分の2削減されることが示されています。このような保護機能は、緊急時に数秒が命運を分ける状況において極めて重要です。

ミッションクリティカルな鋼構造データセンターにおける消火システムの冗長性と信頼性

鋼構造は以下の方法で階層化された冗長性をサポートします：

• 鋼製ケーブルトレイ内の二重経路検知器配線
• 鋼製プラットフォームに取り付けられたフェイルセーフ式ガス貯蔵シリンダー
• 独立した消火ゾーンを実現するモジュラー式鋼製パーテーション

TIA-942は、鋼構造物における火災システムの同時メンテナンス性を規定しています。これは、冗長な鋼製取付ブラケットおよび耐震ブレースを使用している事業者の94％が満たしている要件です。これにより、メンテナンス中や部品故障時でも保護が継続して維持されます。

鋼製エンクロージャー用のガス式およびクリーンエージェント消火システム

不燃性鋼製データセンターにおける不活性ガスおよびハロゲン系クリーンエージェント（例：FM-200、Novec 1230）

現代のスチール製建物では、貴重なIT機器を保護するためにガス式消火システムを導入することが一般的です。FM 200やNovec 1230などの製品は非常に迅速に作動し、燃焼プロセス自体を停止することで約10秒で炎を消 extinguishes。このため、サーバーが密集して設置されている場所に特に適しています。もう一つの大きな利点は、これらの消火剤が使用後に汚れや残留物を残さないため、コンピュータハードウェアが損傷から守られたままになることです。研究によれば、スチール製エンクロージャーを適切に密封すれば、火災を効果的に抑制するために必要な薬剤の約10％を保持できることに加え、緊急時の熱の危険も管理できるとされています。このように速やかさ、清潔性、密閉性を兼ね備えたシステムは、安全性と機器の耐久性の両方を重視するデータセンター運営者にとって、ますます人気が高まっています。

清浄剤式消火システムとスチール構造環境間のシステム互換性

鋼鉄は燃えないので、NFPA 2001規格で要求されるガスシステムへの接続に非常に適しています。接続部分や配管がシステムに入る箇所に施した完全なシールにより、消火剤が内部に確実に保持され、緊急時にシステムが正しく作動するために非常に重要です。2023年の最新の『防火安全材料レポート』によると、鋼鉄は時間の経過とともにこれらの化学薬品に対して良好な耐性を示すため、建物は部品交換が必要になるまでの寿命が長くなります。もう一つの利点は、これらの鋼鉄製システムがモジュラー構造になっていることです。企業が将来的に消火設備の配管を更新する必要があっても、すべてがパズルのピースのように正確に組み合わさるため、建物構造自体を弱めることなく施工できます。

ガス式消火システムによる水損傷の低減が敏感なIT機器に与える利点

ガス式システムは、データセンターにおいて1分あたり平均9,000ドルの損失をもたらす水関連のダウンタイムを排除します（Ponemon Institute 2023）。不活性ガス混合物は酸素濃度を15%以下に低下させ、サーバーを損傷することなく火炎を抑制します。この方法は、作動時に腐食を促進する従来型のスプリンクラーとは異なり、鉄骨建物の断熱性能の健全性を維持します。

ガス消火設備選定におけるフッ素系ガス規制および環境への影響

新しいEUのFガス規制2024/573は、2030年までにハイドロフルオロカーボン排出量を約92％削減することを要求しています。最近では、多くの現代的なシステムが基本的な防火安全基準を満たすだけでなく、厳しいLEEDグリーンビルディング基準も達成しています。これらのシステムは、過去の旧式設備と比較して、地球温暖化への影響を約99％低減します。独立した試験によると、Novec 1230のオゾン層破壊係数は0.3ATMであり、これは鋼鉄製データセンターの通常の運用寿命である約30年とよく一致しています。これは、長期にわたる環境負荷の計画を立てる施設にとって理にかなっています。

高密度鋼構造データセンター向けの水系消火ソリューション

鋼構造環境における予作用スプリンクラー方式（シングル／ダブルインタロック）

鉄骨構造の場合、予動作式スプリンクラー系統は不要な作動を避けながら信頼性の高い水による保護を提供します。これらの系統は水を放出する前に熱と煙の両方の信号を必要とするため、FM Globalの最近の業界報告書によると、通常のスプリンクラーに比べて誤作動が約4分の3削減されます。鋼材自体が燃えない特性を持つため、ドライパイプ方式の設置が可能であり、また亜鉛メッキされた金属フレームは長期間の湿気による錆に対しても耐性が高いです。現在主に2種類のタイプがあります。シングルインタロック型は加圧空気と電子センサーで作動するのに対し、ダブルインタロック型は追加の確認ステップを備えています。この二重の検証プロセスは、少なくとも25分間の耐火性能を維持することが極めて重要なTier IVデータセンターなどの高セキュリティエリアにおいて特に重要になります。

従来のスプリンクラーに代わる低環境負荷型消火手段としてのウォーターミスト消火システム

水霧式消火は、約50〜200ミクロンの微細な水滴を放出することで機能します。これらの微小粒子は炎を急速に冷却すると同時に酸素濃度も低下させ、従来のスプリンクラー方式と比べて約90％少ない水量で消火できます。2024年のNFPA 750最新版では、サーバーが密集したデータセンターにおけるこのシステムの優れた性能が確認されています。テストによると、水霧を使用した場合、装置のわずか約0.5％が濡れるのに対し、従来のデルージュ（大量放水）システムでは約25％の損傷が発生しています。さらに利点として、ステンレス鋼製パイプは時間経過による堆積物の蓄積がなく、長期間安定して使用可能です。また、ホットエアイルームとコールドエアイルームの間にノズルを戦略的に配置することで、サーバールームの運用に不可欠な精密な空気流を乱すことなく、消防士が特定のエリアを的確に狙うことが可能になります。

比較分析：サーバー集中型レイアウトにおける水霧式システムと予作用式システム

ハイブリッド構成が登場しており、ITゾーンには水霧を使用し、構造部材の保護には予作動式システムを組み合わせるものです。最近の試験では、この戦略により総水量使用量を68%削減できることが示されています。

鋼製データセンターにおける規格準拠および包括的な火災安全設計

消火計画におけるNFPA 75、NFPA 750およびFM Global要件の遵守

鋼構造で建物を設計する際、IT機器の保護に関するNFPA 75、水霧システムに関するNFPA 750、およびFM Globalの推奨事項に準拠することが不可欠です。鋼材自体は自然に燃えないため、NFPA 75で重要な壁に求められる4時間の耐火性能を満たすことができます。また、鋼材のモジュラー性により、NFPA 750で要求される消火設備の設置がはるかに容易になります。FM Globalのデータシート5-32を見ると、サーバーが密集しているエリアではバックアップ用の消火層の導入を推奨しています。このような冗長性は、鉄骨フレームが追加設備を支えながらも構造的完全性を損なうことなく実現できるため、非常に効果的です。多くのエンジニアが指摘するように、このアプローチは規制要件を満たすだけでなく、貴重なデータセンターを保護する上で安心感も提供します。

F-GASおよび環境安全規制とシステム選定の整合

Novec 1230やさまざまな不活性ガスなどの気体消火剤を選ぶ際、施設管理者はNFPA 2001規格への適合と、地球温暖化係数（GWP）を1,500以下に制限する2014年のEU F-Gas規則の遵守との間でバランスを取る必要があります。鋼製容器は非常に気密性が高いため、従来の材料と比較してこれらの薬剤を30～60％長く保持できることが実証されており、この点で優れた性能を発揮しています。これにより、長期的に再充填の頻度が減り、システムのライフサイクル全体を通じて環境への負荷が低減されます。欧州全体を見渡すと、既に多くの鋼製データセンターがGWP値1,000未満のシステムへ移行しています。業界関係者によると、2023年時点で約78%の導入率に達しており、環境意識の高い事業者の間でこのトレンドが急速に広まっていることがわかります。

鉄骨建築設計における防火システムのシームレスな統合

鋼材の寸法安定性により、構造用ビームや柱の製造段階で、耐火ケーブル貫通システムや事前に設計された消火用パイプを直接組み込むことが可能になります。このアプローチにより、施工完了後の厄介な急ぎの変更が大幅に削減されます。最も重要な点として、防火区画貫通部の約9割がUL 1479の空気漏れ試験に合格していることから、その性能は非常に優れています。さらに大きな利点として、モジュラー式の鋼板パネルにより、消火バルブや検知器への迅速なアクセスが可能でありながらも、適切な区画化を維持できます。これは、NFPA 25のコンプライアンス点検時に検査官が必ず確認するポイントです。

よくある質問

データセンターにおいて、火災時の状況で鋼構造物が優れている理由は何ですか？

鋼材は不燃性であり、融点が高いことから、火災時にも構造的な健全性を長時間保持することができます。これにより、消火システムが作動する時間を確保でき、安全な避難も可能になります。

鋼構造物における耐火性能はどのように確保されていますか？

耐火性能は、膨張性塗料、吹き付け耐火材、コンクリート被覆の使用によって実現されます。また、耐火性の乾式壁を使用して区域を区画化し、火災の拡大を遅らせる方法も採用されています。

一般的なガス消火システムは、鉄骨で建設されたデータセンターで安全に使用できますか？

はい、FM-200やNovec 1230などの一般的なガス消火システムは、鉄骨で建設されたデータセンターでも安全に使用できます。鉄骨構造は気密性が高いため、消火剤を閉じ込めやすく、これらのシステムの効率が向上します。

鋼構造のデータセンターにおいて、水霧消火システムとプリアクションシステムを比較するとどうなりますか？

水霧システムは使用する水量が少なく、機器への付着水分も少ない一方、プリアクションシステムは誤作動による放水をより確実に防ぎます。両システムとも設置条件に応じてそれぞれ適した用途があります。