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Brandschutz in Rechenzentren: Automatische Gaslöschanlagen (AGLS)

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Was ist der digitale Zwilling eines Rechenzentrums?

Brandschutztechnik

Brandschutz in Rechenzentren: Automatische Gaslöschanlagen (AGLS)

Dossier: IT263 anwenden – Entrauchung von Atrien

Brandschutzlösungen für Rechenzentren

Definition von Feuer

Ein Brand in einem Rechenzentrum ist ein potenziell katastrophales Ereignis, das eintritt, wenn sich das Feuer in der stark auf IT-Geräte und Verbindungen konzentrierten Umgebung dieser kritischen Rechenzentren ausbreitet.

Brände in Rechenzentren können durch verschiedene externe und interne Ursachen ausgelöst werden, z. B. durch elektrische Kurzschlüsse, Überlastungen, Verbindungsfehler, hohe Temperaturen, auslaufende Flüssigkeiten, menschliches Versagen, Nachlässigkeit bei der Lagerung brennbarer Materialien oder Fehler in der Konstruktion von Brandschutzsystemen.

Schematische Darstellung der Funktionsweise eines adiabatischen Luftkühlers

Die Art des Schutzes von Rechenzentren

Im Kontext von Rechenzentren kann Schutz nach diesen drei Kategorien definiert werden:

  • Schutz des Gebäudes : Der Gebäudeschutz besteht aus umfassenden Maßnahmen zur Verhinderung von Bränden und zur Minimierung ihrer Auswirkungen auf die Struktur und die Ausrüstung des Rechenzentrums. Dazu gehören Planungs- und Baustrategien wie die Verwendung feuerfester Materialien in der Gebäudestruktur, die Installation von Brandmelde- und -unterdrückungssystemen sowie der Einbau von Containment-Vorrichtungen wie feuerfesten Wänden, feuerfesten Türen und speziellen Belüftungssystemen, um die Ausbreitung von Rauch und Flammen zu begrenzen.
  • Raumschutz: Der Raumschutz konzentriert sich auf bestimmte Bereiche innerhalb des Rechenzentrums, in denen sich normalerweise hohe Werte konzentrieren, z. B. Serverräume, Datenspeicherräume und Kommunikationszentren. Diese Räume können mit speziellen Brandmeldesystemen wie Rauch- oder Wärmemeldern sowie mit geeigneten Brandunterdrückungssystemen ausgestattet sein, um einen Brandausbruch in diesen sensiblen Bereichen schnell und wirksam zu löschen.
  • Schutz von Objekten : Der Objektschutz bezieht sich auf den individuellen Schutz der elektronischen Geräte und Ausrüstungen, die sich im Rechenzentrum befinden. Dies ist ein gezielterer Ansatz, um jeden Wertgegenstand separat zu schützen. Dieser Schutz kann durch die Verwendung feuerfester Tresore zur Aufbewahrung kritischer Datenträger, durch Sicherheitsschränke zum Schutz empfindlicher Geräte vor Hitze oder Rauch oder durch die Verwendung spezieller Brandmeldesysteme für sensible Objekte erreicht werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese verschiedenen Schutzkategorien nicht gegenseitig ausschließen und sich gegenseitig ergänzen können. In einem Rechenzentrum ist in der Regel ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich, der diese verschiedenen Schutzmaßnahmen kombiniert, um die Gesamtsicherheit des Gebäudes, der Räumlichkeiten und der Geräte gegen Brände zu gewährleisten. Dadurch werden Brandrisiken minimiert, potenzielle Schäden verringert und die Verfügbarkeit wichtiger IT-Dienste auch bei einem Zwischenfall aufrechterhalten.

Das Schutzziel

Bei der Bekämpfung von Bränden in Rechenzentren lassen sich drei Hauptziele erkennen:

  • Brandbekämpfung: Das oberste Ziel ist es, den Brand so schnell wie möglich vollständig zu löschen. Dies kann durch Brandmeldesysteme erreicht werden, die die Bewohner des Rechenzentrums schnell alarmieren und geeignete Löschsysteme, wie Gas- oder Schaumsysteme, auslösen können, um die Flammen wirksam zu löschen. Das Löschen eines Brandes zielt darauf ab, die Zündquelle vollständig zu beseitigen und ihre Ausbreitung zu verhindern.
  • Brandbekämpfung: Wenn das vollständige Löschen des Brandes nicht sofort möglich ist, besteht das Ziel darin, die Intensität und die Ausbreitung des Brandes zu verringern. Dies kann durch Maßnahmen wie die Abtrennung gefährdeter Bereiche, den Einsatz von Containment-Systemen und die Evakuierung der Bewohner in sichere Bereiche erreicht werden. Durch die Reduzierung von Bränden werden Sachschäden begrenzt und die Sicherheit der Menschen gewahrt, während die Löschmannschaften kontrollierter eingreifen können.
  • Brandkontrolle: Sobald der Brand unter Kontrolle gebracht oder reduziert wurde, besteht das Ziel darin, die Kontrolle über die Situation zu behalten. Dies kann bedeuten, dass der betroffene Bereich ständig überwacht wird, dass Überprüfungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass keine Restbrände vorhanden sind, und dass zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um ein Wiederaufflammen des Brandes zu verhindern. Durch die Brandschutzkontrolle wird das Risiko eines erneuten Brandes verhindert und die kontinuierliche Sicherheit der Umgebung des Rechenzentrums gewährleistet.

Diese Ziele sind eng miteinander verbunden und bilden einen umfassenden Ansatz für den Umgang mit Bränden in Rechenzentren. Feuer löschen, Feuer reduzieren und Feuer kontrollieren sind alle entscheidend, um Schäden zu minimieren, die Sicherheit der Menschen zu wahren und die Kontinuität kritischer Aktivitäten in diesen sensiblen Umgebungen aufrechtzuerhalten.

Automatische Gas-Feuerlöschanlagen (AFG)

Wie funktioniert eine automatische Löschanlage?

Automatische Gaslöschanlagen (AGL) sind Feuerlöschsysteme, die spezielle Gase verwenden, um ein Feuer wirksam und schnell zu löschen.

Diese Anlagen werden in Rechenzentren eingesetzt, weil sie in der Lage sind, Brände zu löschen, ohne empfindliche Geräte zu beschädigen.

Foto einer automatischen Gaslöschanlage (AGLS)

Die Funktionsweise der GAEIs beruht auf mehreren Schlüsselschritten:

  • Aktivierung des Löschsystems: Sobald ein Feuer erkannt wird, löst das Bedienfeld automatisch den Löschvorgang aus. Diese Aktivierung kann in einer Notsituation auch manuell von einem Operator vorgenommen werden.
  • Branderkennung: Wenn im Rechenzentrum ein Feuer entdeckt wird, sendet das Branderkennungssystem, z. B. ein Rauch- oder Wärmemelder oder eine Kombination dieser Sensoren, ein Alarmsignal an die zentrale Steuerkonsole des IEAG.
  • Freisetzung von Löschgas: Wenn das System aktiviert ist, werden die Zylinder mit Löschgas wie Kohlendioxid (CO2), Inertgasen (wie Stickstoff oder Argon) oder anderen Mitteln schnell in den vom Brand betroffenen Bereich freigesetzt. Das Löschgas erstickt die Flammen, indem es den Sauerstoffgehalt der Luft einbezieht und die Umgebung abkühlt, wodurch eine Verbrennung verhindert wird.
  • Verteilung des Gases in der Zone: Das Löschgas wird über speziell im Rechenzentrum positionierte Busse oder Diffusoren in der betroffenen Zone verteilt. Diese Vorrichtungen ermöglichen eine gleichmäßige Verteilung des Gases, um eine wirksame Löschung zu gewährleisten.
  • Brandunterdrückung: Das Löschgas wirkt schnell, um den Brand zu löschen, indem es dem Feuer den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff entzieht und die Temperatur in dem Bereich senkt. Die verwendeten Gase beschädigen empfindliche elektronische Geräte nicht, sodass Datenverluste und Unterbrechungen der Dienste vermieden werden.
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Die verschiedenen Arten von Gasen für den Brandschutz

Inertgase ≠ Hemmgase

Inertgase sind Arten von Gasen, die bei der Brandbekämpfung eingesetzt werden, insbesondere in automatischen Gaslöschsystemen (IEAG). Diese Gase werden als Inertgase bezeichnet, weil sie im Gegensatz zum Sauerstoff, der für die Verbrennung benötigt wird, nicht chemisch mit brennbaren Elementen reagieren.

Die verschiedenen Arten von Hemmgasen

Inhibitorgase sind Mittel, die bei der Brandbekämpfung eingesetzt werden, um die Verbrennung zu unterdrücken, indem sie die chemische Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff minimieren.

Bei den Inhibitorgasen gibt es zwei verschiedene Familien: HydroFluoroCarbures (HFC), wie FM200™ (HFC 227ea) oder FE-13™ (HFC 23), und Fluoroketone (FK), wie Novec™ 1230 (FK 5-1-12).

Funktionsweise von Hemmgasen

Im Gegensatz zu Inertgasen, die in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration funktionieren, wirken Hemmgase, indem sie die chemische Reaktion des Feuers stören.

Inhibitorische Gase wirken, indem sie die chemischen Reaktionen des Feuers auf verschiedene Weise hemmen:

  • Störung der Kettenreaktion : Inhibitorische Gase können die Kettenreaktion des Feuers stören und damit mit der Ausbreitung des Feuers in Verbindung gebracht werden. Sie reagieren mit den freien Radikalen, die bei der Verbrennung entstehen, und hemmen so ihre Fähigkeit, mit anderen brennbaren Molekülen zu reagieren.
  • Kühlung: Einige Inhibitorgase können auch die Temperatur des Feuers senken, indem sie die bei der Verbrennung entstehende Wärme absorbieren. Das hilft, die chemische Reaktion zu verlangsamen und den Brand zu unterdrücken.
  • Sauerstoffverdünnung: Einige Inhibitorgase können den Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft verdünnen und so die Verfügbarkeit des für die Verbrennung benötigten Sauerstoffs einschränken.

Sie können in speziellen Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Brandgefahr besonders hoch ist, z. B. in sensiblen elektrischen Anlagen oder kritischen Geräten.

EOLIOS ist in der Lage, Ihnen die am besten geeigneten Lösungen zu empfehlen, die den spezifischen Anforderungen jeder Anlage entsprechen.

Die verschiedenen Familien von Inhibitorgasen

Unter den bei der Brandbekämpfung eingesetzten Inhibitorgasen gibt es zwei Hauptfamilien: HydroFluoroCarbures (HFC) und Fluoroketone (FK).

  • HydroFluoroCarbures (HFCs): HFCs sind chemische Verbindungen, die Wasserstoff, Fluor und Kohlenstoff enthalten. Sie werden als Löschmittel zur Unterdrückung von Bränden eingesetzt. In dieser Familie finden sich Gase wie FM200™ (HFC 227ea) und FE-13™ (HFC 23). Diese Gase sind farblos, geruchlos und elektrisch nicht leitend. Sie sind wirksam beim Löschen von Bränden in verschiedenen Anwendungen, einschließlich Rechenzentren. HFKWs sind umweltfreundlichere Alternativen zu Halonen, da sie keine Auswirkungen auf die Ozonschicht haben.
  • Fluoroketone (FK) : Fluorketone sind eine weitere Familie von Hemmgasen, die bei der Brandbekämpfung eingesetzt werden. Unter ihnen ist Novec™ 1230 (FK 5-1-12) ein bekanntes Beispiel. Novec™ 1230 ist eine klare, farblose chemische Lösung, die beim Löschen von Bränden schnell wirkt, indem sie die chemische Reaktion der Verbrennung unterdrückt. Es gilt als umweltfreundlich, da es ein niedriges Treibhauspotenzial (GWP) hat und die Ozonschicht nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus ist Novec™ 1230 nicht elektrisch leitfähig und beschädigt keine empfindlichen elektronischen Geräte.

Diese Inhibitorgase, egal ob sie zur HFC- oder FK-Familie gehören, werden in Anlagen eingesetzt, in denen der Brandschutz von größter Bedeutung ist, insbesondere in sensiblen Umgebungen wie Rechenzentren. Sie haben Eigenschaften wie Ungiftigkeit, schnelle Wirkung, keine Rückstände nach dem Löschen und schützen elektronische Geräte, was sie zu einer beliebten Wahl für den Brandschutz macht. Bei der Verwendung dieser Gase müssen die örtlichen Vorschriften und Sicherheitsstandards eingehalten werden.

CO2

CO2 oder Kohlendioxid ist ein Gas, das häufig als Löschmittel bei der Brandbekämpfung eingesetzt wird, auch in Rechenzentren. Es gehört zur Kategorie der Inhibitorgase und wird als hochwirksames Löschgas eingesetzt.

CO2-Eigenschaften : CO2 ist ein farbloses, geruchloses und elektrisch nicht leitendes Gas. Es wird in der Regel als Druckflüssigkeit in speziellen Tanks gelagert. Wenn ein CO2-Löschsystem aktiviert wird, wird das Gas als Nebel freigesetzt, wodurch es sich schnell in dem vom Brand betroffenen Gebiet ausbreiten kann.

Wirkungsmechanismus von CO2: CO2 entfernt den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff, indem es den Bereich mit einer hohen CO2-Konzentration füllt. Das reduziert den Sauerstoffgehalt und erstickt die Flammen. Außerdem hat CO2 einen kühlenden Effekt auf die Brandstelle, was dazu beiträgt, die chemische Verbrennungsreaktion zu unterdrücken.

Die Verwendung von CO2 hat in Rechenzentren mehrere Vorteile, u. a. :

  • Schnelle Wirkung: CO2 breitet sich schnell in der Brandzone aus und löscht das Feuer schnell.
  • Rückstandsfreiheit: CO2 hinterlässt nach der Verwendung keine Rückstände und minimiert so Schäden an empfindlichen elektronischen Geräten.
  • Elektrisch nicht leitfähig: CO2 ist ein elektrisch nicht leitfähiges Gas und sorgt so für Sicherheit in elektrischen Umgebungen.

Allerdings hat die Verwendung von CO2 auch einige Nachteile und wichtige Überlegungen:

  • Gesundheitsgefahr: CO2 ist ein erstickendes Gas, das bei hohen Konzentrationen zu Atemproblemen und Bewusstlosigkeit führen kann. Es ist von entscheidender Bedeutung, geeignete Evakuierungsverfahren einzuführen und das Personal in den Sicherheitsmaßnahmen im Zusammenhang mit der Nutzung zu schulen.
  • Verwendungsbeschränkungen: CO2 sollte in engen oder besetzten Räumen mit Vorsicht verwendet werden, da der fehlende Sauerstoff eine Gefahr für die anwesenden Personen darstellen kann.
  • Notwendigkeit einer angemessenen Belüftung: Nach der Verwendung von CO2 ist eine angemessene Belüftung erforderlich, um die verbleibenden Gase abzuführen und die normalen Bedingungen in dem Bereich wiederherzustellen.

Die Verwendung von CO2 als Löschmittel in Rechenzentren bietet viele Vorteile in Bezug auf die schnelle Wirkung, den Schutz vor Schäden an elektronischen Geräten und die elektrische Sicherheit. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, die Gesundheitsrisiken zu berücksichtigen und geeignete Sicherheitsverfahren einzuführen, um die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit seiner Verwendung zu minimieren.

Dangerosité des gazs de lutte contre l'incendie

CO2 stellt ein Gesundheitsrisiko dar, da es in hohen Konzentrationen erstickend wirkt. Eine längere Exposition gegenüber hohen CO2-Konzentrationen kann zu einer Verringerung des Sauerstoffgehalts in der Luft führen und Atemprobleme, Schwindel, Bewusstlosigkeit oder sogar schwere Gesundheitsschäden verursachen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass bei der Verwendung von CO2 geeignete Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, einschließlich der Evakuierung von Personen aus dem betroffenen Bereich und der Gewährleistung einer ausreichenden Belüftung, um das Gas nach der Verwendung abzuleiten.

Was Inhibitoren wie FM200™ oder Novec™ 1230 betrifft, so werden sie allgemein als sicherer als CO2 angesehen, da sie bei normalen Anwendungskonzentrationen nicht ersticken. Diese Inhibitoren sind für den Einsatz in belebten Räumen gedacht, da sie nicht den gesamten Sauerstoff aus der Luft entfernen. Dadurch werden die Gesundheitsrisiken für die Menschen, die sich in dem Gebiet aufhalten, minimiert. Dennoch ist es immer wichtig, die spezifischen Empfehlungen des Herstellers zur Verwendung dieser Inhibitoren zu beachten.

Brandschutz: Mit Simulationen den Schutz von Rechenzentren gewährleisten

Rechenzentren sind kritische Infrastrukturen, die besondere Aufmerksamkeit in Bezug auf den Brandschutz erfordern. Um Brände zu verhindern und ihre Auswirkungen zu minimieren, ist die Brandschutztechnik, insbesondere die CFD-Modellierung (Computational Fluid Dynamics), ein wertvolles Werkzeug. Durch die numerische Simulation der Ausbreitung von Feuer und Rauch ermöglicht die CFD-Modellierung den Entwurf und die Validierung wirksamer Sicherheitsmaßnahmen für Rechenzentren.

Mithilfe von CFD-Modellen können Ingenieure das Verhalten von Feuer und Rauch in einem Rechenzentrum untersuchen. Durch die Simulation von Flüssigkeitsströmungen können sie die Ausbreitung des Feuers, die Ausbreitung des Rauchs und die Wirksamkeit von Hemmgasen sowie die entstehende Wärme vorhersagen. Mithilfe der CFD-Modellierung können Ingenieure verschiedene Brandschutzmaßnahmen für Rechenzentren virtuell testen.

Indem sie verschiedene Brandszenarien simulieren, können sie die Wirksamkeit von automatischen Erkennungs- und Löschsystemen wie Rauchmeldern, Sprinklern und Gaslöschsystemen bewerten.

Diese Informationen sind entscheidend für die Gestaltung geeigneter Erkennungs- und Sprinklersysteme sowie effektiver Brandbekämpfungssysteme.

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