Огнестойкое стальное здание для центра обработки данных: системы пожаротушения в сочетании со сталью

Почему здания со стальным каркасом требуют специализированных систем пожаротушения

Здания со стальным каркасом имеют внутренние преимущества для строительства центров обработки данных, включая негорючесть и структурную устойчивость. Однако их уникальное тепловое поведение при воздействии огня требует специализированных систем пожаротушения, чтобы предотвратить катастрофические разрушения.

Роль стального строительства в создании огнестойких зданий центров обработки данных

Сама по себе сталь не горит, но при достаточно высокой температуре (свыше 1000 градусов по Фаренгейту) она начинает быстро терять прочность. Именно поэтому современные центры обработки данных, спроектированные с учетом огнестойкости, широко используют сталь для несущих конструкций, дополняя её специальными защитными слоями. К ним относятся, например, вспучивающиеся покрытия, которые расширяются при нагревании, создавая теплоизоляцию вокруг критически важных элементов здания. Такое сочетание хорошо работает, поскольку обеспечивает людям время для безопасной эвакуации и позволяет сохранить целостность всей конструкции во время чрезвычайных ситуаций. Этот подход поддерживается нормами пожарной безопасности, установленными такими организациями, как Национальная ассоциация противопожарной защиты, что подчеркивает важность обоих аспектов для обеспечения безопасности и работоспособности объектов даже в экстремальных условиях.

Тепловые уязвимости стали при воздействии высокотемпературного огня

Незащищённые стальные балки теряют 50% своей прочности в течение 15 минут воздействия интенсивного тепла. Эта уязвимость требует использования активных систем подавления для поддержания безопасной температуры. Высокоэффективная вентиляция в центрах обработки данных может парадоксальным образом ускорить распространение огня, если обнаружение и подавление задерживаются даже на 30 секунд.

Соответствие NFPA 75 требованиям пожарной защиты центров обработки данных в стальных конструкциях

NFPA 75 требует разделения стальных центров обработки данных на отсеки с использованием противопожарных стен и предварительного действия спринклерных систем. Эти стандарты требуют, чтобы системы подавления активировались до того, как сталь достигнет порога снижения прочности на 40% , как правило, в течение 2–4 минут после обнаружения пожара.

Огнестойкие материалы и деление на отсеки в конструктивном решении стальных строительных конструкций

Ключевые стратегии включают:

• Цементные напыляемые огнезащитные материалы (SFRM) : Обеспечивают защиту в течение 2–4 часов
• Инталлирующие эпоксидные покрытия : Сохраняют структурную целостность с более тонкими профилями по сравнению с традиционными материалами
• Обеспечение герметичности от дыма : Ограничивает доступ кислорода для локализации электрических пожаров

Эти меры обеспечивают соответствие стальных конструкций рейтингу огнестойкости UL 263 при размещении серверного оборудования с высокой плотностью.

Системы газового пожаротушения для чувствительных ИТ-сред в стальных центрах обработки данных

Как системы газового пожаротушения (например, FM-200, Novec 1230) защищают ИТ-оборудование в стальных корпусах

Эти системы пожаротушения чистыми агентами способны потушить пламя примерно за 10 секунд, прерывая химический процесс горения, и, что особенно важно, они не оставляют после себя никаких следов на серверах или стальном оборудовании. Они особенно эффективны внутри стальных помещений, где концентрация агента должна достигать около 7–8 процентов по объему в соответствии с руководящими принципами NFPA 2001. Возьмем, к примеру, Novec 1230: он снижает количество кислорода, доступного для поддержания горения, не опускаясь при этом ниже безопасного уровня для людей, работающих поблизости, который должен оставаться выше 12% содержания кислорода. Недавние испытания Национальной ассоциации противопожарной защиты подтверждают это, показывая, что такие системы действительно работают так, как заявлено, в реальных условиях.

Инертные газы против галогенированных чистых агентов в центрах обработки данных со стальной конструкцией

Системы инертных газов, такие как аргон и азот, работают за счет снижения уровня кислорода ниже 15%, что предотвращает распространение пожаров. Однако для правильной работы этих систем требуются полностью герметичные стальные помещения. С другой стороны, галогенированные агенты, такие как FM-200, тушат пламя значительно быстрее, обычно в течение примерно 10 секунд, поскольку эффективно поглощают тепло. Тем не менее, у таких агентов тоже есть проблемы, поскольку они способствуют изменению климата, и во многих местах сейчас действуют строгие правила их использования. Согласно исследованию, опубликованному Институтом Понемона в прошлом году, объекты, использующие галогенированные системы пожаротушения, имели примерно на 37% меньше простоев по сравнению с теми, которые полагались на инертные газы, при рассмотрении конкретно стальных центров обработки данных.

Пожарная защита помещений с использованием преакционных систем и газового пожаротушения

Системы с предварительным действием сочетают обнаружение дыма с двухступенчатым выпуском воды, минимизируя риск случайного срабатывания. Для объектов из стали гибридные конструкции, использующие чистые агенты для первоначального подавления и спринклерные системы с предварительным действием в качестве резервных, соответствуют требованиям NFPA 75 и предотвращают повреждение водой.

Подавление пожара на уровне стоек с автоматическим обнаружением и использованием чистых агентов

Тепловые датчики, установленные на стойках, запускают локальный выпуск чистого агента при температуре 155°F (68°C), локализуя пожар до того, как он достигнет стальных несущих элементов. Согласно данным центра тестирования безопасности в дата-центрах за 2024 год, такой подход снижает расход агента на 53% по сравнению с распылением на уровне всего помещения.

Водяные системы пожаротушения для компактных планировок стальных дата-центров

Спринклерные системы в дата-центрах: роль систем с предварительным действием

Система спринклеров с предварительным действием работает за счет сочетания технологии обнаружения пожара с механизмами дозированного выпуска воды, что делает такие системы особенно подходящими для стальных конструкций, в которых размещается ценное ИТ-оборудование. Их отличительной особенностью является то, что трубы остаются сухими до тех пор, пока не будет обнаружен реальный дым, и только после этого происходит активация спринклерных головок. Этот двухэтапный процесс значительно снижает количество ложных срабатываний — примерно на три четверти меньше по сравнению с традиционными системами с постоянно заполненными водой трубами, согласно недавним отчетам Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) за 2023 год. Для центров обработки данных со стальным каркасом, которые в значительной степени полагаются на секционирование, такая система идеально подходит, поскольку даже незначительные ложные тревоги могут вызвать серьезные проблемы при выполнении критически важных операций.

Одноступенчатые и двухступенчатые системы спринклеров с предварительным действием: объяснение

Системы двойной блокировки обеспечивают дополнительную защиту для стальных корпусов, содержащих ценное имущество, задерживая подачу воды до тех пор, пока три независимых условия не подтвердят наличие пожара.

Тонкораспыленное водяное пожаротушение для стальных центров обработки данных с ограниченным пространством

Системы водяного тумана работают за счет распыления крошечных капель, которые тушат пожар, используя при этом примерно на 90% меньше воды по сравнению с обычными спринклерами, согласно недавним исследованиям из отчета «Защита дата-центров от пожара 2024». Они особенно эффективны в стальных зданиях, где мало места на полу, поскольку большие водяные резервуары просто не помещаются. Но вот что интересно: данные отраслевых опросов показывают, что примерно две трети операторов избегают установки таких систем рядом со старым оборудованием, поскольку обеспокоены надежностью после срабатывания системы. Это становится особенно важным при работе с дата-центрами, в которых новая и устаревшая инфраструктура находятся рядом друг с другом.

Интеграция передовых систем обнаружения пожара со средствами подавления в проектах стальных дата-центров

Современные здания со стальным каркасом требуют решений по пожарной безопасности, сочетающих быстрое обнаружение с точным запуском систем подавления. Уникальная тепловая динамика стальных конструкций требует систем, способных сработать до начала разрушения конструкции — как правило, в течение 2–3 минут после возгорания , согласно исследованиям целостности материалов.

VESDA и оптические датчики: раннее обнаружение в стальных конструкциях

Системы ASD, такие как VESDA, непрерывно забирают пробы воздуха для обнаружения частиц горения даже при чрезвычайно низких концентрациях около 0,005%. Эти передовые детекторы работают примерно в 400 раз быстрее, чем обычные дымовые сигнализаторы, представленные сегодня на рынке. Настоящее чудо происходит при сочетании с современными многолучевыми оптическими сенсорами. Они улавливают не только видимое нами пламя, но и скрытые сигналы из инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. Это позволяет своевременно выявлять электрические возгорания в серверных помещениях задолго до того, как начнётся реальный ущерб критически важным компонентам инфраструктуры, таким как стальные несущие конструкции.

Интеграция систем пожарной сигнализации и подавления возгораний в стальных конструкциях

В наши дни большинство экспертов по пожарной безопасности настаивают на подключении систем обнаружения непосредственно к оборудованию подавления возгораний в зданиях со стальным каркасом. Исследование прошлого года, посвящённое важным объектам, где пожары могут вызвать серьёзные проблемы, показало довольно впечатляющие результаты: когда все системы работают совместно, а не как отдельные элементы, время реакции сокращается примерно на 80%. Это означает, что ингибиторы возгорания выпускаются значительно быстрее после обнаружения дыма — обычно в течение 30 секунд. Кроме того, есть ещё одно преимущество, о котором говорят недостаточно — уровень кислорода остаётся выше опасного порога (примерно 19,5%), поэтому пожарные не вдыхают вредные вещества, когда врываются внутрь.

Пожарная безопасность модульных центров обработки данных с масштабируемыми сетями детектирования

Сборные стальные центры обработки данных теперь используют сети детекторов, которые масштабируются при добавлении стоек. Типичный объект мощностью 10 МВт применение:

Такой многоуровневый подход обеспечивает соответствие стандарту NFPA 75 и сохраняет целостность конструкции за счёт раннего вмешательства. Синхронизированные архитектуры обнаружения и подавления в стальных зданиях сокращают простои из-за пожаров на 94 % по сравнению с традиционными проектами.

Обеспечение соответствия, резервирования и надёжности в системах пожарной безопасности для дата-центров со стальным каркасом

Стандарты NFPA (NFPA 75, NFPA 750) для систем пожаротушения в дата-центрах со стальным каркасом

Когда речь заходит о зданиях со стальным каркасом, правильная противопожарная защита — это не вариант, а необходимость, особенно с учетом строгих руководящих принципов NFPA, направленных на устранение конкретных опасностей, таких как возгорания из-за электропроводки и проблемы термического напряжения. Кодекс NFPA 75 в основном требует трех основных мер для обеспечения безопасности центров обработки данных: использование материалов, устойчивых к огню, установку автоматических систем подавления пожара, а также создание отдельных секций внутри здания, чтобы предотвратить неконтролируемое распространение пламени. Водяные системы регулируются другим стандартом — NFPA 750, который касается именно высоконапорных систем водяного тумана, предназначенных для охлаждения стальных конструкций во время пожара, одновременно защищая чувствительное ИТ-оборудование от повреждений водой. С учетом последних изменений, все большее внимание уделяется привлечению независимых экспертов для ежегодной проверки этих систем подавления, а также регулярному тестированию прочности стальных конструкций с течением времени.

Исследование отрасли 2023 года показало, что предприятия, соблюдающие требования NFPA 75, сократили простои из-за пожаров на 89% по сравнению с несоответствующими объектами. Как указано в Руководстве по внедрению NFPA 75, центры обработки данных из стали должны интегрировать системы обнаружения пожара и подавления с централизованным мониторингом — это критически важное требование для получения страхового покрытия.

Резервирование и надёжность систем в ответственных стальных объектах

Современные центры обработки данных со стальным каркасом, как правило, имеют несколько уровней системы пожаротушения, встроенной непосредственно в здание, для круглосуточной защиты от любых угроз. Большинство объектов устанавливают два отдельных блока хранения газа для своих систем чистых агентов, а также настраивают дымовые извещатели с перекрывающимся охватом зон. Это помогает снизить количество ложных срабатываний системы, вызванных пылью или паром, а не реальным возгоранием. Для обеспечения бесперебойной работы технические специалисты должны проверять резервные источники питания каждые три месяца для оборудования пожаротушения. Также используются параллельные электрические линии питания, чтобы в случае полного отключения основной электросети системы пожаротушения оставались в рабочем состоянии и готовыми к немедленному реагированию без перебоев.

Ведущие объекты теперь объединяют аспирационные дымовые извещатели VESDA с системами подавления двойного действия — чистыми агентами для серверных помещений и предварительного действия спринклерными системами в поддерживаемых зонах. Такой многоуровневый подход обеспечивает соответствие NFPA 75 и позволяет достичь времени реакции менее 8 секунд, что имеет решающее значение для предотвращения ослабления стальных конструкций при пожаре.

Практический пример: Обеспечение соответствия NFPA 75 в модульном стальном центре обработки данных

Недавний проект модульного стального центра обработки данных продемонстрировал соответствие требованиям благодаря трем ключевым инновациям:

• Стальные колонны с огнезащитным покрытием, покрытые вспучивающейся краской, расширяющейся при температуре 200 °C
• Дозаторы FM-200 на уровне стоек с оптическим обнаружением пламени
• Спринклеры двойной блокировки с предварительным действием, срабатывающие только после подтверждения повышения температуры и обнаружение дыма

Благодаря такой интеграции объект снизил риски ложных срабатываний на 94 %, сохранив сертификацию UL 3004. Последующее тепловое обследование подтвердило, что температура стальных балок оставалась ниже 400 °C во время испытаний в худшем сценарии — критически важный порог для устойчивости конструкции.

Часто задаваемые вопросы

Почему для зданий со стальным каркасом необходимы специализированные системы пожаротушения?

Стальные конструкции, хотя и являются несгораемыми, быстро теряют прочность при высоких температурах, поэтому для сохранения их целостности в случае пожара требуются специализированные системы пожаротушения.

Какова роль вспучивающихся покрытий в дата-центрах со стальными конструкциями?

Вспучивающиеся покрытия расширяются при воздействии тепла, образуя изолирующий слой, который защищает стальные конструкции, обеспечивает время для безопасной эвакуации и предотвращает обрушение строительных конструкций в чрезвычайных ситуациях.

Какие преимущества дают системы пожаротушения чистыми агентами для дата-центров со стальными конструкциями?

Системы чистого агента эффективно тушат пожары без остатков, защищая чувствительное ИТ-оборудование и поддерживая безопасную среду с достаточным уровнем кислорода.

С какими трудностями сталкиваются инертные газовые системы в дата-центрах со стальными конструкциями?

Системы инертных газов требуют полностью герметичных стальных зон для снижения уровня кислорода; однако они менее эффективны, чем галогенированные агенты, при быстром тушении пожаров.

Как секционирование способствует защите от пожара в стальных зданиях?

Секционирование ограничивает распространение огня за счёт прекращения притока кислорода, таким образом локализуя возможные пожары в определённых зонах и защищая критически важную инфраструктуру.