Вогнетривка стальна будівля дата-центру: системи пожежогасіння, які поєднуються зі сталлю

Чому будівлі зі сталевими конструкціями потребують спеціалізованого пожежогасіння

Будівлі зі сталевими конструкціями мають внутрішні переваги для будівництва центрів обробки даних, зокрема негорючість і структурну стабільність. Однак їхня унікальна теплова поведінка в умовах пожежі вимагає спеціалізованих систем гасіння, щоб запобігти катастрофічним руйнуванням.

Роль сталевої конструкції в будівлях центрів обробки даних, стійких до пожеж

Сама сталь не горить, але коли температура стає достатньо високою (понад 1000 градусів за Фаренгейтом), вона дуже швидко втрачає міцність. Саме тому сучасні центри обробки даних, розроблені з урахуванням протипожежної безпеки, широко використовують сталь для несучих конструкцій, додаючи при цьому спеціальні захисні шари. До них належать, наприклад, інтумесцентні покриття, які розпухають під дією високих температур, створюючи теплоізоляційний шар навколо критичних елементів будівлі. Таке поєднання добре працює, оскільки дає час на безпечну евакуацію людей і забезпечує стійкість усієї конструкції під час надзвичайних ситуацій. Цей підхід підтверджується нормами пожежної безпеки, встановленими такими організаціями, як Національна асоціація захисту від пожеж, що демонструє важливість обох аспектів для забезпечення безпеки та функціонування об'єктів навіть у екстремальних умовах.

Теплові вразливості сталі при високотемпературному вогневому впливі

Незахищені стальні балки втрачають 50% своєї міцності протягом 15 хвилин від впливу інтенсивного тепла. Ця уразливість потребує активних систем гасіння для підтримання безпечних температур. Високоефективна циркуляція повітря в центрах обробки даних може парадоксальним чином прискорити поширення пожежі, якщо виявлення та гасіння запізнюються хоча б на 30 секунд.

Дотримання вимог NFPA 75 щодо протипожежного захисту центрів обробки даних у сталевих конструкціях

NFPA 75 передбачає сегрегацію простору центрів обробки даних із сталевим каркасом за допомогою протипожежних стін і попередньодіючих спринклерних систем. Ці стандарти вимагають, щоб системи гасіння активувалися до того, як сталь досягне порогових значень втрати 40% міцності , зазвичай протягом 2–4 хвилин після виявлення пожежі.

Вогнетривкі матеріали та сегрегація в проектуванні сталевих конструкцій

Ключові стратегії включають:

• Цементне напилене вогнезахисне покриття (SFRM) : Забезпечує захист протягом 2–4 годин
• Інтумесцентні епоксидні покриття : Зберігає структурну цілісність із тоншими профілями, ніж у традиційних матеріалів
• Герметичне розділення приміщень від диму : Обмежує доступність кисню для стримування електричних пожеж

Ці заходи забезпечують відповідність сталевих конструкцій нормам стійкості до пожежі UL 263 з одночасною можливістю розміщення щільних компоновок серверів.

Системи газового пожежогасіння для чутливих ІТ-середовищ у сталевих центрах обробки даних

Як системи газового пожежогасіння (наприклад, FM-200, Novec 1230) захищають ІТ-обладнання в сталевих корпусах

Ці системи гасіння пожежі чистими агентами можуть припинити полум'я приблизно за 10 секунд, перериваючи хімічний процес горіння, і найкраще з усього — вони не залишають після себе брудних залишків на серверах чи сталевому обладнанні. Вони особливо добре працюють усередині сталевих корпусів, де концентрація агента повинна досягати близько 7–8 відсотків за об’ємом згідно з рекомендаціями NFPA 2001. Візьмемо, наприклад, Novec 1230: він знижує кількість кисню, доступного для підтримання горіння, не знижуючи його нижче безпечного рівня для людей, які працюють поруч, що має залишатися вище 12% вмісту кисню. Останні випробування Національної асоціації протипожежного захисту підтверджують це, показуючи, що ці системи дійсно працюють так, як заявлено, в реальних умовах.

Інертні гази проти галогенованих чистих агентів у дата-центрах із сталевою конструкцією

Системи інертних газів, такі як аргон та азот, працюють за рахунок зниження рівня кисню нижче 15%, що запобігає поширенню пожеж. Однак для їхнього належного функціонування потрібні повністю герметичні сталеві приміщення. З іншого боку, галогеновані агенти, наприклад FM-200, гасять полум'я значно швидше — зазвичай приблизно за 10 секунд, оскільки дуже ефективно поглинають тепло. Проте ці агенти теж мають недоліки, адже сприяють змінам клімату, і зараз багато місць мають суворі правила щодо їх використання. Згідно з дослідженням, опублікованим інститутом Понемон минулого року, об'єкти, що використовують галогеновані системи гасіння пожеж, мали приблизно на 37% менший простій у порівнянні з тими, хто покладається на інертні гази, зокрема в середовищах сталевих центрів обробки даних.

Протипожежний захист на рівні приміщення за допомогою преакційних систем та газового гасіння

Системи попередньої дії поєднують виявлення диму з двоступеневим випуском води, мінімізуючи ризики випадкового скидання. Для сталевих споруд гібридні конструкції, що використовують чисті агенти для раннього придушення та спринклери попередньої дії як резервний варіант, відповідають вимогам NFPA 75 та запобігають пошкодженню водою.

Пожежогасіння на рівні стелажів із автоматичним виявленням та використанням чистих агентів

Теплові датчики, встановлені на стелажах, запускають локальне вивільнення чистого агента при температурі 155 °F (68 °C), локалізуючи пожежу до того, як вона досягне сталевих несучих елементів. Згідно з даними центрів обробки даних за 2024 рік, цей підхід скорочує витрати агента на 53 % у порівнянні з розгортанням на рівні приміщення.

Водяні системи пожежогасіння для компактних планувань сталевих центрів обробки даних

Спринклерні системи в центрах обробки даних: роль систем попередньої дії

Система спринклерів попередньої дії працює за рахунок поєднання технології виявлення пожежі з керованими механізмами подачі води, що робить ці системи особливо придатними для сталевих конструкцій, у яких розташоване цінне IT-обладнання. Їхня відмінна риса полягає в тому, що труби залишаються сухими аж до моменту виявлення диму, після чого спрацьовують спринклери. Цей двокроковий процес значно зменшує кількість випадкових спрацьовувань — приблизно на три чверті менше, ніж у традиційних систем із мокрими трубопроводами, згідно з останніми звітами галузі NFPA (2023). Для стальних дата-центрів, що значною мірою покладаються на компартменталізацію, така система є найкращим варіантом, адже навіть незначні хибні сповіщення можуть створити великі проблеми під час виконання критично важливих операцій.

Пояснення систем спринклерів попередньої дії з одним і подвійним блокуванням

Системи подвійного блокування забезпечують додатковий захист для сталевих шаф із цінним майном, затримуючи подачу води до моменту підтвердження пожежі трьома незалежними умовами.

Туманне гасіння пожежі для сталевих дата-центрів із обмеженим простором

Системи водяного туману працюють за рахунок розпилення дрібних крапель, які гасять пожежі, використовуючи при цьому на 90% менше води порівняно зі звичайними спринклерами, згідно з останніми дослідженнями з Звіту 2024 року про захист дата-центрів від пожеж. Вони особливо ефективні для сталевих будівель, де є обмежений простір на підлозі, оскільки великі водяні резервуари просто не можуть бути встановлені. Але ось що цікаво: за даними галузевих опитувань, близько двох третин операторів утримуються від встановлення таких систем поблизу старого обладнання через побоювання щодо його надійності після скидання системи. Це стає досить важливим при роботі з дата-центрами, в яких нова та стара інфраструктура знаходяться поряд.

Інтеграція сучасних систем виявлення пожежі з системами гасіння в проектуванні сталевих дата-центрів

Сучасні будівлі зі сталевого каркаса вимагають рішень для пожежної безпеки, які поєднують швидке виявлення та точне спрацьовування систем гасіння. Унікальні термодинамічні характеристики сталевих конструкцій потребують систем, здатних реагувати до початку втрати структурної міцності — зазвичай протягом 2-3 хвилин після виникнення пожежі , згідно з дослідженнями стійкості матеріалів.

VESDA та оптичні сенсори: раннє виявлення в сталевих конструкціях

Системи ASD, такі як VESDA, постійно відбирають повітряні зразки, щоб виявити частинки горіння навіть при надзвичайно низьких концентраціях близько 0,005%. Ці сучасні детектори працюють приблизно в 400 разів швидше, ніж звичайні димові сигнализації, доступні на сьогоднішньому ринку. Справжнє чарівність проявляється при поєднанні з тими модними оптичними сенсорами з багатоспектральним охопленням. Вони виявляють не лише те, що ми бачимо під час горіння, але й приховані сигнали інфрачервоного та ультрафіолетового світла. Це має принципове значення для виявлення електричних пожеж у серверних приміщеннях задовго до того, як реальна шкода почне поширюватися на критичні компоненти інфраструктури, такі як сталеві несучі конструкції.

Інтеграція систем пожежної сигналізації та гасіння у сталевих конструкціях

Більшість експертів з пожежної безпеки сьогодні наполягають на підключенні систем виявлення безпосередньо до обладнання для гасіння пожеж у будівлях із сталевим каркасом. Дослідження минулого року стосувалося важливих об'єктів, де пожежа може спричинити серйозні проблеми, і результати були досить вражаючими: коли всі системи працюють разом, а не як окремі частини, час реакції скорочується приблизно на 80%. Це означає, що чисті агенти починають вивільнятися значно швидше після виявлення диму — зазвичай протягом приблизно 30 секунд. Крім того, є ще одна перевага, про яку ніхто достатньо не говорить — рівень кисню залишається вищим за небезпечний поріг (приблизно 19,5%), тому пожежники не вдихають шкідливі речовини, коли вриваються на місце події.

Пожежна безпека модульних центрів обробки даних із масштабованими мережами виявлення

Збірні сталеві центри обробки даних тепер використовують сітки виявлення, які масштабуються разом із додаванням стоїків. Типовий об'єкт потужністю 10 МВт застосування:

Такий багаторівневий підхід забезпечує відповідність вимогам NFPA 75 і зберігає цілісність конструкції за рахунок раннього втручання. Синхронізовані архітектури виявлення та гасіння у будівлях зі сталевими конструкціями скорочують простій через пожежі на 94 % порівняно з традиційними проектами.

Забезпечення відповідності, надмірності та надійності у системах пожежної безпеки для дата-центрів із сталевими конструкціями

Стандарти NFPA (NFPA 75, NFPA 750) щодо гасіння пожеж у дата-центрах із сталевими конструкціями

Коли мова йде про будівлі зі сталевими конструкціями, належний захист від вогню — це не щось додаткове, а необхідність, особливо враховуючи суворі вимоги NFPA, спрямовані на усунення конкретних небезпек, таких як електричні пожежі та проблеми, пов’язані з термічним напруженням. Кодекс NFPA 75, по суті, передбачає три основні вимоги щодо безпеки центрів обробки даних: використання матеріалів, стійких до вогню, встановлення автоматичних систем гасіння, а також створення окремих відсіків у будівлі для запобігання неконтрольованому поширенню полум’я. Водяні рішення підпадають під інший стандарт — NFPA 750, який спеціалізується саме на високотискових системах водяного туману, призначених для охолодження сталевих конструкцій під час пожежі, водночас захищаючи чутливе IT-обладнання від пошкодження водою. З огляду на останні зміни, все більше уваги приділяється залученню незалежних експертів для щорічної перевірки цих систем гасіння, а також регулярному тестуванню того, наскільки добре сталеві конструкції зберігають свою міцність протягом часу.

Дослідження галузі 2023 року показало, що об'єкти, які дотримуються NFPA 75, зменшують простій через пожежу на 89% порівняно з об'єктами, що не відповідають вимогам. Як зазначено в Керівництві з впровадження NFPA 75, сталеві центри обробки даних мають інтегрувати системи виявлення пожежі та гасіння через централізований моніторинг — це критично важлива вимога для отримання страхових полісів.

Надмірність та надійність систем у критично важливих сталевих об’єктах

Сучасні центри обробки даних із сталевим каркасом, як правило, мають кілька рівнів систем пожежогасіння, вбудованих безпосередньо для круглодобового захисту від будь-яких загроз. Більшість об'єктів встановлюють дві окремі ємності для зберігання газу для своїх систем чистих агентів, а також налаштовують детектори диму, зони охоплення яких перекриваються між різними секторами. Це допомагає зменшити кількість випадкових спрацьовувань системи у разі наявності лише пилу чи пари, а не реальної пожежі. Щодо забезпечення безперебійної роботи, технічним менеджерам необхідно кожні три місяці перевіряти джерела резервного живлення для обладнання пожежогасіння. Вони також використовують паралельні електричні лінії живлення, щоб у разі повного відключення основної електромережі системи пожежогасіння залишалися ввімкненими та готовими до реагування без перерв.

Сучасні об'єкти тепер поєднують аспіраційні детектори диму VESDA з системами пригнічення подвійної дії — чистими агентами для серверних приміщень та попередньо діючими спринклерними системами в допоміжних зонах. Такий багаторівневий підхід забезпечує відповідність вимогам NFPA 75 і дозволяє досягти часу реакції менше ніж за 8 секунд, що має критичне значення для запобігання ослабленню сталевих конструкцій під час пожежі.

Дослідження випадку: забезпечення відповідності вимогам NFPA 75 у модульному сталевому центрі обробки даних

Останній проект модульного сталевого центру обробки даних продемонстрував відповідність завдяки трьом ключовим інноваціям:

• Вогнетривкі сталеві колони, покриті інтумесцентним фарбуванням, яке розширюється при 200°C
• Дозатори FM-200 на рівні стоїків із оптичним виявленням полум'я
• Подвійні блокувальні попередньо діючі спринклери, які активуються лише після підтвердження нагріву та виявлення диму

Об'єкт скоротив ризик хибних спрацьовувань на 94% завдяки цій інтеграції, зберігаючи сертифікацію UL 3004. Після встановлення тепловізійне обстеження підтвердило, що температура сталевих балок залишалася нижче 400°C під час тестування в найгіршому сценарії — критичному порозі для структурної стійкості.

ЧаП

Чому спеціалізовані системи пожежогасіння необхідні для будівель зі сталевими конструкціями?

Сталеві конструкції, хоча й негорючі, швидко втрачають міцність при високих температурах, тому потребують спеціалізованих систем гасіння, щоб зберегти свою цілісність під час пожежі.

Яка роль інтуїтивних покриттів у сталевих центрах обробки даних?

Інтуїтивні покриття розширюються при нагріванні, утворюючи теплоізоляційний шар, який захищає сталеві конструкції, забезпечуючи час для безпечного евакуювання та запобігання обваленню конструкцій у разі надзвичайних ситуацій.

Які переваги мають системи пожежогасіння чистими агентами для сталевих центрів обробки даних?

Системи чистих агентів ефективно гасять пожежі, не залишаючи за собою залишків, захищають чутливе IT-обладнання та підтримують безпечне середовище з належним рівнем кисню.

З якими викликами стикаються системи інертних газів у центрах обробки даних із сталевими конструкціями?

Системи інертних газів вимагають повністю герметичних стальних просторів для зниження рівня кисню; однак вони менш ефективні, ніж галогеновані агенти, при швидкому гасінні пожеж.

Як розділення на відсіки сприяє протипожежному захисту в будівлях зі сталевими конструкціями?

Розділення на відсіки обмежує поширення пожежі шляхом обмеження припливу кисню, тим самим утримуючи потенційні пожежі в певних зонах і захищаючи критично важливу інфраструктуру.