Ohnivzdorná oceľová budova dátového centra: Systémy haštenia požiaru v kombinácii s oceľou

Prečo vyžadujú budovy so oceľovou konštrukciou špecializované haštenie požiarov

Budovy so oceľovou konštrukciou ponúkajú vlastné výhody pre stavbu dátových centier, vrátane nehorľavosti a štrukturálnej stability. Ich jedinečné tepelné správanie pri požiari však vyžaduje špecializované hazdni systémy, ktoré zabránia katastrofálnym zlyhaniam.

Úloha oceľovej konštrukcie pri požiarovo bezpečných budovách dátových centier

Samotná oceľ nehorí, ale keď sa zohreje na dostatočne vysokú teplotu (vyše 1000 stupňov Fahrenheita), rýchlo stráca pevnosť. Preto sú dnešné dátové centrá navrhnuté tak, aby odolali požiaru, a využívajú oceľ na nosné konštrukcie spolu so špeciálnymi ochrannými vrstvami. Medzi tieto patrí napríklad intumescentné povrchy, ktoré sa pri zahrievaní nadímajú a vytvárajú tepelnú izoláciu okolo kritických častí budovy. Táto kombinácia dobre funguje, pretože poskytuje ľuďom čas na bezpečný evakuačný postup a udrží celú konštrukciu stabilnú počas núdzových situácií. Tento prístup podporujú normy požiarnej bezpečnosti stanovené organizáciami ako je National Fire Protection Association, čo ukazuje, aký dôležitý je každý z týchto aspektov pri zabezpečovaní prevádzkyschopnosti a bezpečnosti objektov aj za extrémnych podmienok.

Teplotné zraniteľnosti ocele pri vystavení vysokým teplotám počas požiaru

Neochránené oceľové nosníky strácajú 50 % svojej pevnosti do 15 minút vystavenia intenzívnemu teplu. Táto zraniteľnosť vyžaduje aktívne hasiace systémy na udržanie bezpečných teplôt. Vysoká účinnosť prúdenia vzduchu v dátových centrách môže paradoxne urýchliť šírenie požiaru, ak detekcia a hasenie oneskopia len o 30 sekúnd.

Dodržiavanie normy NFPA 75 pre ochranu dátových centier pred požiarom v oceľových konštrukciách

NFPA 75 vyžaduje členenie dátových centier s oceľovým rámom pomocou požiarne odolných stien a predčinnej sprchovacej hasiacej sústavy. Tieto normy vyžadujú, aby hasiace systémy boli aktivované skôr, než oceľ dosiahne hranicu zníženia pevnosti o 40 % , zvyčajne do 2–4 minút od detekcie požiaru.

Požiarne odolné materiály a členenie v návrhu oceľových konštrukcií

Kľúčové stratégie zahŕňajú:

• Cementové striekané protipožiarne ochrany (SFRM) : Poskytujú ochranu po dobu 2–4 hodiny
• Intumiskujúce epoxidové povlaky : Zachovanie štrukturálnej integrity s tenšími profilmi v porovnaní s tradičnými materiálmi
• Tesné priestorové delenie proti dymu : Obmedzuje prísun kyslíka na zvládnutie elektrických požiarov

Tieto opatrenia zabezpečujú, že oceľové konštrukcie spĺňajú požiadavky na odolnosť voči požiaru podľa normy UL 263 a zároveň umožňujú usporiadanie serverov s vysokou hustotou.

Systémy haštenia požiarov čistými činidlami pre citlivé IT prostredia v oceľových dátových centrách

Ako systémy s čistými činidlami (napr. FM-200, Novec 1230) chránia IT zariadenia v oceľových skriňach

Tieto systémy hasičstva čistými činidlami dokážu uhasiť plamene približne za 10 sekúnd tým, že prerušia chemický proces horenia, a najlepšie na tom je, že po sebe nezanechávajú žiadne špinavé zvyšky na serveroch ani oceľových zariadeniach. Osvedčujú sa najmä vo vnútri oceľových krytov, kde musí koncentrácia činidla dosiahnuť objemovo približne 7 až 8 percent podľa smerníc NFPA 2001. Vezmite si napríklad Novec 1230, ktorý zníži množstvo kyslíka dostupného na udržanie požiaru, ale nie pod bezpečnú úroveň pre ľudí pracujúcich v blízkosti, ktorá by mala zostať nad 12 percentami obsahu kyslíka. Nedávne testy od Národnej asociácie protipožiarnej ochrany to potvrdzujú, keď ukázali, že tieto systémy skutočne fungujú tak, ako je deklarované, aj v reálnych podmienkach.

Inertný plyn vs. halogenované čisté činidlá v dátových centrách s oceľovou konštrukciou

Inertné plyny, ako argón a dusík, pôsobia tak, že znížia hladinu kyslíka pod 15 %, čím zabránia šíreniu požiarov. Na správne fungovanie týchto systémov sú však potrebné úplne tesnené oceľové priestory. Na druhej strane halogenované činidlá, ako FM-200, uhasia plamene omnoho rýchlejšie, zvyčajne do asi 10 sekúnd, pretože veľmi efektívne odvádzajú teplo. Tieto činidlá majú však tiež svoje nevýhody, keďže prispievajú k problémom s klimatickými zmenami a mnohé miesta majú teraz prísne predpisy týkajúce sa ich používania. Podľa výskumu publikovaného inštitútom Ponemon Institute minulý rok, objekty využívajúce halogenované hasiace systémy zažili približne o 37 % menšie výpadky v porovnaní s tými, ktoré závisia na inertných plynoch, pokiaľ ide konkrétne o prostredia dátových centier s oceľovou konštrukciou.

Požiarna ochrana na úrovni miestnosti pomocou predčinných a plynových hasiacich systémov

Systémy pred spustením kombinujú detekciu dymu s dvojstupňovým uvoľnením vody, čím minimalizujú riziko náhodného vypustenia. Pre oceľové zariadenia hybridné návrhy, ktoré využívajú čisté hasiace prostriedky na skoré potlačenie požiaru a predčasne aktivované sprinklery ako zálohu, splňujú požiadavky NFPA 75 a zároveň zabraňujú škode spôsobenej vodou.

Potlačenie požiaru na úrovni regálov s automatickou detekciou a čistými hasiacimi prostriedkami

Teplotné snímače montované na regáloch spúšťajú lokálne uvoľnenie čistého hasiaceho prostriedku pri teplote 155 °F (68 °C), čím lokalizujú požiar, než dosiahne oceľové konštrukčné prvky. Podľa údajov z benchmarku bezpečnosti protipožiarnej ochrany dátových centier z roku 2024 tento prístup zníži spotrebu hasiaceho prostriedku o 53 % v porovnaní s rozmiestnením na úrovni celej miestnosti.

Vodné systémy na potlačenie požiaru pre kompaktné oceľové usporiadania dátových centier

Sprinklerové systémy v dátových centrách: Úloha systémov pred spustením

Predčinný sprinklerový systém funguje kombináciou technológie detekcie požiaru s riadenými mechanizmami uvoľnenia vody, čo tieto systémy činí obzvlášť vhodnými pre oceľové konštrukcie, ktoré obsahujú cenné IT zariadenia. To, čo ich odlišuje, je to, že udržiavajú potrubie suché až do momentu, keď je skutočne zistený dym, a až potom sa aktivujú sprinklerové hlavičky. Tento dvojstupňový proces výrazne zníži nežiaduce spustenia – podľa najnovších priemyselných správ NFPA z roku 2023 až o približne tri štvrtiny v porovnaní s tradičnými mokrými potrubnými systémami. Pre dátové centrá na oceľovej konštrukcii, ktoré sa veľmi spoliehajú na kompartmentalizáciu, je tento typ systému naozaj vhodný, pretože aj menšie falošné poplachy môžu spôsobiť veľké problémy pri prevádzke kritických úloh.

Jednostupňové a dvojstupňové predčinné sprinklerové systémy – vysvetlenie

Dvojité zámky poskytujú dodatočnú ochranu pre oceľové skrine obsahujúce cenné aktíva, oneskoria uvoľnenie vody až do potvrdenia požiaru tromi nezávislými podmienkami.

Hasiaci systém vodnej mlhy pre oceľové dátové centrá s obmedzeným priestorom

Systémy vodnej hmla fungujú tým, že rozprašujú drobné kvapôčky, ktoré uhasia požiar a pritom spotrebujú približne o 90 % menej vody v porovnaní s bežnými sprinklermi, čo potvrdzujú najnovšie štúdie z Výročnej správy o ochrane dátových centier pred požiarom za rok 2024. Sú obzvlášť vhodné pre oceľové budovy, kde je na podlahe len malo miesta, pretože veľké nádrže na vodu sa jednoducho nezmestia. Tu však nastáva zaujímavý fakt: podľa priemyselných prieskumov sa približne dve tretiny prevádzkovateľov vyhýbajú inštalácii týchto systémov v blízkosti staršieho zariadenia, pretože ich znepokojuje spoľahlivosť systému po uvoľnení hasiacej látky. Toto získava veľký význam pri práci s dátovými centrami, kde susedia nové aj staršie technológie.

Integrácia pokročilého zistenia požiaru s jeho tlmením v návrhu oceľových dátových centier

Moderné oceľové konštrukcie vyžadujú riešenia požiarnej bezpečnosti, ktoré kombinujú rýchle zistenie s presnou aktiváciou haštenia. Jedinečná termická dynamika oceľových priestorov vyžaduje systémy schopné reagovať ešte predtým, ako dôjde k oslabeniu konštrukcie – zvyčajne do 2–3 minút od vypuknutia požiaru , podľa štúdií integrity materiálu.

VESDA a optické snímače: Včasné zistenie v oceľových priestoroch

Systémy ASD, ako je VESDA, nepretržite odoberajú vzorky vzduchu, aby zaznamenali častice horenia aj pri mimoriadne nízkych koncentráciách okolo 0,005 %. Tieto pokročilé detektory fungujú približne 400-krát rýchlejšie ako bežné dymové alarmy dostupné na trhu dnes. Skutočná magia sa odohráva, keď sú tieto detektory kombinované s vyspelými viacspektrálnymi optickými snímačmi. Detekujú nielen to, čo vidíme horieť, ale aj skryté signály z infračerveného a UV žiarenia. To robí rozdiel pri detekcii elektrických požiarov v priestoroch so servermi dlho predtým, než dôjde k akýmkoľvek skutočným poškodeniam kritických infraštruktúrnych komponentov, ako sú oceľové nosné konštrukcie.

Integrácia systémov detekcie a haštenia požiarov v oceľových konštrukciách

Väčšina odborníkov na protipožiarnu bezpečnosť dnes trvá na pripojení detekčných systémov priamo k hasiacim zariadeniam v budovách so oceľovou konštrukciou. Výskum z minulého roka sa zaoberal dôležitými objektami, kde môže požiar spôsobiť veľké problémy, a zistil niečo dosť pôsobivo: keď všetko funguje ako jednotný systém namiesto samostatných častí, doba reakcie klesne približne o 80 %. To znamená, že čisté hasiace látky sa uvoľnia oveľa rýchlejšie hneď po zistení dymu, zvyčajne do približne 30 sekúnd. Navyše existuje ďalší benefit, o ktorom sa nikto dosť nehovorí – hladina kyslíka zostáva nad nebezpečnou hranicou (približne 19,5 %), takže hasiči pri vstupe do priestoru nedýchajú niečo škodlivé.

Bezpečnosť modulárnych dátových centier s škálovateľnými detekčnými sieťami

Prefabrikované oceľové dátové centrá teraz nasadzujú detekčné mriežky, ktoré sa škálujú spolu s pridávaním rackov. Typické 10 MW zariadenie použitie:

Tento viacvrstvový prístup zabezpečuje dodržanie normy NFPA 75 a zároveň udržiava štrukturálnu integritu vďaka včasnej intervencii. Synchronizované architektúry detekcie a haštenia v oceľových budovách znížia výpadky spôsobené požiarom o 94 % oproti konvenčným riešeniam.

Zabezpečenie zhody, redundancie a spoľahlivosti v požiarnej bezpečnosti pre dátové centrá postavené z ocele

Normy NFPA (NFPA 75, NFPA 750) pre haštenie požiarov v dátových centrách z ocele

Pokiaľ ide o budovy zo stavieb z oceľových konštrukcií, správna požiarna ochrana nie je voliteľná, ale nevyhnutná, najmä vzhľadom na prísne smernice NFPA, ktoré sú zamerané na riešenie špecifických nebezpečenstiev, ako sú elektrické požiare a problémy s tepelným namáhaním. Kód NFPA 75 v podstate vyžaduje tri hlavné veci pre bezpečnosť dátových centier: použitie materiálov odolných voči ohňu, inštaláciu automatických hasiacich systémov a vytvorenie priestorových komôr v budove, aby sa zabránilo nekontrolovanému šíreniu plameňov. Vodné riešenia spadajú pod iný štandard s názvom NFPA 750, ktorý sa zaoberá špecificky týmito systémami jemného vodného rozprašovania pod vysokým tlakom, ktoré majú za cieľ udržať oceľové konštrukcie chladné počas požiaru a zároveň chrániť citlivé IT zariadenia pred poškodením vodou. S ohľadom na posledné zmeny sa stále väčší dôraz klade na zapojenie nezávislých odborníkov na každoročnú kontrolu týchto hasiacich systémov, spolu s pravidelným testovaním toho, ako dobre oceľové obaly udržujú svoju štrukturálnu pevnosť v priebehu času.

Štúdia z roku 2023 zistila, že prevádzky dodržiavajúce normu NFPA 75 znížili výpadky spôsobené požiarom o 89 % v porovnaní s prevádzkami, ktoré tieto predpisy nesplňujú. Ako je uvedené v Príručke pre implementáciu NFPA 75, oceľové dátové centrá musia integrovať detekciu požiaru so systémom haštenia prostredníctvom centralizovaného monitorovania – ide o kritický požiadavok pre nárok na poisťovaciu ochranu.

Redundancia a spoľahlivosť systémov v kritickej infraštruktúre oceľových zariadení

Dátové centrá s oceľovým rámom dnes bežne obsahujú viacvrstvové systémy haštenia požiarov priamo zabudované pre nepretržitú ochranu pred akýmikoľvek hrozbami. Väčšina zariadení inštaluje dva samostatné zásobníky plynu pre svoje čisté hasiace systémy a zároveň nastavuje kúrové detektory, ktorých pokrytie sa prekrýva medzi rôznymi zónami. To pomáha znížiť nežiaduce spustenia systémov v prípade, že sa vo vzduchu vyskytuje len prach alebo para namiesto skutočného požiaru. Pokiaľ ide o bezproblémový chod, technickí manažéri musia každé tri mesiace testovať záložné zdroje napájania pre zariadenia na haštenie. Zároveň používajú paralelné elektrické prívody, aby v prípade úplného výpadku hlavnej elektrickej siete systémy na haštenie požiarov zostali napájané a pripravené reagovať bez prerušenia.

Vedúce zariadenia teraz kombinujú aspiračné detektory dymu VESDA s dvojčinnými hasiacimi prostriedkami – čistými činidlami pre serverové miestnosti a predčasne aktivovanými sprinklermi v podporných oblastiach. Tento viacvrstvový prístup zabezpečuje dodržiavanie normy NFPA 75 a zároveň umožňuje reakčné časy <8 sekúnd, čo je rozhodujúce pri prevencii oslabenia oceľových konštrukcií počas požiaru.

Štúdia prípadu: Splnenie požiadaviek NFPA 75 v modulárnom oceľovom dátovom centre

Nedávny projekt modulárneho oceľového dátového centra demonštroval splnenie požiadaviek cez tri kľúčové inovácie:

• Oceľové stĺpy s požiarnou odolnosťou potrebané intumescentnou farbou, ktorá sa rozširuje pri 200 °C
• Rackové dávkovače FM-200 s optickým snímaním plameňa
• Dvojitý zámok predčasne aktivovaných sprinklerov, ktoré sa spustia až po potvrdení tepla smykové detekcia dymu

Zariadenie znížilo riziko falošných aktivácií o 94 % prostredníctvom tejto integrácie a zároveň si udržalo certifikáciu UL 3004. Termálne snímanie po inštalácii potvrdilo, že teplota oceľových nosníkov počas testovania najhoršieho scenára zostala pod 400 °C – kritická hranica pre štrukturálnu stabilitu.

Často kladené otázky

Prečo sú pre budovy zo ocele potrebné špecializované systémy haštenia požiarov?

Oceľové konštrukcie, hoci nehorľavé, pri vysokých teplotách rýchlo strácajú pevnosť, a preto je potrebné použiť špecializované systémy haštenia, ktoré zachovajú ich celistvosť počas požiaru.

Aká je úloha nafúkavacích povlakov v dátových centrách so oceľovou konštrukciou?

Nafúkavacie povlaky sa pri zahriatí rozširujú a vytvárajú tepelnoizolačnú vrstvu, ktorá chráni oceľové konštrukcie, poskytuje čas na bezpečnú evakuáciu a zabraňuje kolapsu konštrukcie v prípade núdze.

Ako prispievajú systémy haštenia čistými činidlami k ochrane dátových centier so oceľovou konštrukciou?

Systémy s čistými činidlami účinne hasia požiare bez zanechania zvyškov, čím chránia citlivé IT zariadenia a udržiavajú bezpečné prostredie s dostatočnou hladinou kyslíka.

S akými výzvami sa inertné plynové systémy stretávajú v dátových centrách so oceľovou konštrukciou?

Systémy s nehorľavým plynom vyžadujú úplne uzatvorené oceľové priestory na zníženie hladiny kyslíka; avšak nie sú tak účinné ako halogenované látky pri rýchlej likvidácii požiarov.

Ako prispieva členenie na ochranu pred požiarom v oceľových stavbách?

Členenie obmedzuje šírenie požiaru obmedzením prívodu kyslíka, čím lokalizuje potenciálne požiare do určitých oblastí a chráni kritickú infraštruktúru.