Die Brandschutzlösungen für Rechenzentren
Definition eines Brandes
Ein Brand in einem Rechenzentrum ist ein potenziell katastrophales Ereignis, wenn sich das Feuer in einer Umgebung ausbreitet, die stark mit kritischen IT-Geräten bestückt ist.
Brände können durch verschiedene äußere und innere Ursachen ausgelöst werden : elektrische Kurzschlüsse, Überlasten, Anschlussfehler, hohe Temperaturen, Flüssigkeitsleckagen, menschliche Fehler, Nachlässigkeit bei der Lagerung brennbarer Materialien oder Auslegungsfehler der Brandschutzsysteme.
Die Schutzarten der Rechenzentren
Gebäudeschutz
- Globale Maßnahmen : feuerhemmende Materialien, Branderkennung und -unterdrückung, Brandwände, feuerhemmende Türen, spezifische Lüftung, um die Ausbreitung von Rauch und Flammen zu begrenzen.
Raumschutz
- Empfindliche Räume (Serverräume, Lager, Kommunikation) : spezifische Erkennung (Rauch, Wärme) und angepasste Unterdrückung, um jeden Brandausbruch rasch zu löschen.
Objektschutz
- Individueller Schutz der Geräte : feuerfeste Tresore, Sicherheitsschränke, spezifische Erkennung für empfindliche Objekte.
Diese Kategorien schließen sich nicht gegenseitig aus und ergänzen einander : In einem Rechenzentrum gewährleistet ein ganzheitlicher Ansatz, der diese Maßnahmen kombiniert, die Gesamtsicherheit des Gebäudes, der Räume und der Geräte — wobei er die Risiken minimiert, die Schäden reduziert und die Verfügbarkeit der wesentlichen IT-Dienste aufrechterhält.
Das Schutzziel
Brandlöschung
- Vorrangiges Ziel : den Brand so schnell wie möglich vollständig löschen (schnelle Erkennung + Gas- oder Schaum-Unterdrückungssysteme), um die Quelle zu beseitigen und die Ausbreitung zu verhindern.
Brandreduzierung
- Wenn die sofortige Löschung unmöglich ist : Intensität und Ausbreitung verringern (Trennung der Risikozonen, Eindämmung, Evakuierung), um die Schäden zu begrenzen.
Brandkontrolle
- Sobald er beherrscht ist : die Kontrolle aufrechterhalten (kontinuierliche Überwachung, Prüfung auf Restbrandherde, zusätzliche Maßnahmen), um jede Wiederentzündung zu vermeiden.
Diese Ziele bilden einen ganzheitlichen Ansatz des Brandmanagements : Löschung, Reduzierung und Kontrolle sind alle wesentlich, um die Schäden zu minimieren, die Sicherheit der Personen zu wahren und die Kontinuität der kritischen Tätigkeiten aufrechtzuerhalten.
Die automatischen Gaslöschanlagen (AGLS)
Wie funktioniert die Anlage ?
Die AGLS sind Brandunterdrückungssysteme, die spezifische Gase verwenden, um einen Brand wirksam und schnell zu löschen. Sie werden in Rechenzentren eingesetzt aufgrund ihrer Fähigkeit, Brände zu löschen, ohne die empfindlichen Geräte zu beschädigen.
Die Schlüsselschritte der Funktionsweise
- Branderkennung : Ein Melder (Rauch, Wärme oder eine Kombination) sendet ein Alarmsignal an die zentrale Steuertafel.
- Aktivierung des Systems : Die Tafel löst automatisch das Löschverfahren aus (eine manuelle Aktivierung ist im Notfall möglich).
- Freisetzung des Gases : Die Gasflaschen (CO₂, inerte Gase wie Stickstoff oder Argon, oder andere Mittel) werden schnell in die betroffene Zone freigesetzt.
- Verteilung in der Zone : Das Gas wird über Düsen/Diffusoren verteilt, die für eine homogene Verteilung positioniert sind.
- Unterdrückung des Brandes : Das Gas entzieht dem Feuer den Sauerstoff und senkt die Temperatur, ohne die elektronischen Geräte zu beschädigen (was Datenverluste und Dienstunterbrechungen vermeidet).
Die verschiedenen Gasarten für den Brandschutz
Inerte Gase ≠ inhibierende Gase
Die inerten Gase werden so genannt, weil sie chemisch nicht reagieren mit den brennbaren Elementen, im Gegensatz zum Sauerstoff, der für die Verbrennung notwendig ist. Die inhibierenden Gase hingegen sind Mittel, die die Verbrennung unterdrücken, indem sie die chemische Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem Sauerstoff minimieren.
Bei den inhibierenden Gasen gibt es zwei verschiedene Familien : die Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) — wie das FM200™ (HFC 227ea) oder das FE-13™ (HFC 23) — und die Fluorketone (FK), wie das Novec™ 1230 (FK 5-1-12).
Funktionsweise der inhibierenden Gase
Im Gegensatz zu den inerten Gasen, die auf die Sauerstoffkonzentration wirken, wirken die inhibierenden Gase, indem sie die chemische Reaktion des Brandes stören :
Drei Mechanismen
- Eingriff in die Kettenreaktion : Reaktion mit den bei der Verbrennung erzeugten freien Radikalen, was ihre Fähigkeit hemmt, mit anderen brennbaren Molekülen zu reagieren.
- Abkühlung : Aufnahme der durch die Verbrennung erzeugten Wärme, was die Reaktion verlangsamt.
- Verdünnung des Sauerstoffs : Verringerung des Sauerstoffgehalts der Umgebungsluft.
Die Familien der inhibierenden Gase
Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW)
- Zusammengesetzt aus Wasserstoff, Fluor und Kohlenstoff (FM200™ HFC 227ea, FE-13™ HFC 23).
- Farblos, geruchlos, elektrisch nicht leitend ; wirksam im Rechenzentrum.
- Umweltverträglichere Alternativen zu den Halonen (ohne Wirkung auf die Ozonschicht).
Fluorketone (FK)
- Das Novec™ 1230 (FK 5-1-12) : eine klare und farblose Lösung, die schnell wirkt.
- Ökologisch : geringes Treibhauspotenzial, ohne Wirkung auf das Ozon.
- Nicht leitend ; beschädigt die empfindlichen elektronischen Geräte nicht.
Diese inhibierenden Gase (HFKW oder FK) werden dort eingesetzt, wo der Brandschutz von größter Bedeutung ist, insbesondere in empfindlichen Umgebungen wie den Rechenzentren : Ungiftigkeit, schnelle Wirkung, Rückstandsfreiheit nach der Löschung und Schutz der elektronischen Geräte. Ihre Verwendung muss den örtlichen Vorschriften und den geltenden Sicherheitsnormen entsprechen.
Das CO₂ und die Gefährlichkeit der Löschgase
Das CO₂ als Löschmittel
Das CO₂ (Kohlendioxid) ist ein häufig verwendetes Gas als Löschmittel, auch in den Rechenzentren. Es gehört zur Kategorie der inhibierenden Gase und ist sehr wirksam. Eigenschaften : farblos, geruchlos, elektrisch nicht leitend, im Allgemeinen in Form einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gelagert ; in Form eines Nebels freigesetzt, breitet es sich schnell aus. Mechanismus : Es beseitigt den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff, indem es die Zone mit einer hohen CO₂-Konzentration füllt, und hat eine kühlende Wirkung.
Vorteile des CO₂
- Schnelle Wirkung : breitet sich schnell aus und löscht das Feuer rasch.
- Rückstandsfreiheit : minimiert die Schäden an den empfindlichen Geräten.
- Elektrisch nicht leitend : sicher in elektrischer Umgebung.
Nachteile & Vorsichtsmaßnahmen
- Gesundheitsrisiko : erstickendes Gas (Atemprobleme, Bewusstlosigkeit bei hoher Konzentration).
- Nutzungsbeschränkungen : Vorsicht in geschlossenen oder besetzten Räumen.
- Angemessene Lüftung nach der Verwendung erforderlich, um die Restgase abzuführen.
Gefährlichkeit der Brandbekämpfungsgase
Das CO₂ birgt Risiken, da es bei hoher Konzentration erstickend ist : Eine längere Exposition kann zu einer Verringerung des Sauerstoffgehalts, zu Atemproblemen, Schwindel, Bewusstlosigkeit, ja sogar zu schweren Schäden führen. Es ist daher wesentlich, angemessene Maßnahmen zu ergreifen : Evakuierung der Personen und angemessene Lüftung nach der Verwendung.
Was die Inhibitoren (FM200™, Novec™ 1230) betrifft, so sind sie im Allgemeinen sicherer als das CO₂, da sie bei normalen Verwendungskonzentrationen nicht erstickend sind : Konzipiert für besetzte Räume, beseitigen sie nicht den gesamten Sauerstoff, was die Risiken für die anwesenden Personen minimiert. Es bleibt stets wichtig, die Empfehlungen des Herstellers zu beachten.
Den Schutz der Rechenzentren dank der Simulation gewährleisten
Die Rechenzentren sind kritische Infrastrukturen, die eine besondere Aufmerksamkeit im Brandschutz erfordern. Um Brände zu verhüten und ihre Auswirkungen zu minimieren, ist das Brandschutz-Engineering, insbesondere die CFD-Modellierung, ein wertvolles Werkzeug : Indem sie die Ausbreitung von Feuer und Rauch numerisch simuliert, ermöglicht sie es, wirksame Sicherheitsmaßnahmen zu entwerfen und zu validieren.
Dank der CFD-Modellierung können die Ingenieure das Verhalten von Feuer und Rauch in einem Rechenzentrum untersuchen : Indem sie die Strömungen simulieren, sagen sie die Ausbreitung des Feuers, die Verteilung des Rauchs, die Wirksamkeit der inhibierenden Gase und die erzeugte Wärme voraus. Die CFD ermöglicht es, verschiedene Schutzmaßnahmen virtuell zu testen.
Indem sie verschiedene Brandszenarien simulieren, können sie die Wirksamkeit der automatischen Erkennungs- und Löschsysteme bewerten (Rauchmelder, Sprinkler, Gaslöschsysteme). Diese Informationen sind wesentlich, um angepasste und wirksame Erkennungs-, automatische Lösch- und Brandbekämpfungssysteme zu entwerfen.
AGLS, Gasverteilung, kritische Szenarien, Entrauchung : Unsere FDS/CFD-Ingenieure begleiten Sie.
