Zabezpieczenia przeciwpożarowe w serwerowniach

bezpieczeństwo
Data Center
Krzysztof Surgut
06.03.2018 Krzysztof Surgut

Współczesny człowiek żyje w przekonaniu, że zagrożenie pożarem jest tak mało prawdopodobne, iż mogą go wywołać tylko jakieś katastrofy naturalne lub celowe działanie człowieka. Jednak statystyki polskiej straży pożarnej są nieubłagane:

  1. 25 marca 2015 – Zwarcie instalacji elektrycznej było przyczyną pożaru w jednej z firm w Chociwlu. Straty materialne oszacowano na 100 tys. złotych. Co było obiektem pożaru? Serwerownia. Spłonęły komputery, akumulatory i dyski.
  2. 25 marca 2015 – W tym samym dniu, co w Chociwlu, straż pożarna w Szczecinie musiała pojawić się pod sztabem szczecińskiej Policji. Powód? Pożar serwerowni.
  3. 6 lipca 2015 – Strażacy otrzymali zgłoszenie o pożarze przy ul. Dziadoszańskiej w Poznaniu. Powód? Gęsty dym wydobywający się z serwerowni firmy ENEA.
  4. 26 listopada 2016 – Pożar na ul.Hankiewicza w Warszawie. Co było obiektem pożaru? Serwerownia Narodowego Funduszu Zdrowia. W akcji uczestniczyło 6 wozów straży pożarnej.
  5. 2 lipca 2017 – Płonie katedra w Gorzowie Wielkopolskim. Co było przyczyną pożaru? Serwerownia umieszczona w zabytkowej wieży…

To tylko wybrane komunikaty prasowe, w których głównymi bohaterami są straż pożarna i serwerownia. O tym, że pożary serwerowni to nie incydenty, niech świadczy fakt, iż jednym ze scenariuszy, które ćwiczą polscy strażacy, jest pożar serwerowni.

Co się pali w serwerowni?

Wchodząc do jakiejkolwiek serwerowni można zadać sobie pytanie, co tam w ogóle może się zapalić. Metalowe szafy rack? Podłoga techniczna? Serwery czy urządzenia sieci komputerowej, które są w metalowych obudowach? Betonowe ściany, czy metalowe drzwi? Żadnych elementów drewnianych, praktycznie minimum plastiku (kable komputerowe są izolowane w osłony z tworzywa sztucznego) jednak specyfikacja każdego producenta kabli jasno wskazuje, że są to tworzywa TRUDNOPALNE.

Nasuwa się zatem prosty wniosek – czy te wszystkie pożary to celowe podpalenia? Czyżby ktoś przychodził do serwerowni ze środkiem łatwopalnym, rozlewał go i podpalał?

Gdyby tak było, to na powyższej liście zdarzeń nie powinno być takich instytucji jak NFZ czy sztab Policji. Przecież to są miejsca o szczególnej ochronie, ewidencji tego, kto wchodzi, i monitorowaniu wszystkiego co jest wnoszone do budynków.

Cóż zatem jest przyczyną, że nad serwerowniami pojawia się czerwony kur – jak w staropolskim języku nazywano pożar? Odpowiedź jest bardzo prosta. W nawet najlepiej zaprojektowanej i zbudowanej serwerowni, głównym sprawcą pożaru jest… prąd elektryczny.

Jak podpala prąd elektryczny?

Wielu osobom wydaje się to niepojęte, aby w pomieszczeniu, w którym nie ma ludzi, instalacja elektryczna jest w pełni sprawna, nowa i poprawnie zaprojektowana – dochodziło do zwarcia elektrycznego, które powoduje zarzewie pożaru. Mało tego, zwarcia które nie tylko sypnie iskrami, lecz nawet roznieca ogień o tak wysokiej temperaturze, że materiały trudnopalne zaczynają się palić. Fenomen tego zjawiska kryje się w ilości prądu, jaki dostarczany jest do serwerowni.

W domowym gniazdku, przy napięciu 230V AC, przeciętny poziom natężenia prądu wynosi parę [A] (amperów). Bardzo łatwo to sprawdzić, odczytując parametr prądowy na domowych bezpiecznikach elektrycznych. Przeciętne przyłącze do mieszkania ma wydajność energetyczną 3-5 [kW], a przyłącze do domku jednorodzinnego rzadko przekracza 12-15 [kW].

W przypadku serwerowni pojedyncza szafa ze sprzętem informatycznym potrafi pobrać moc nawet do 15 [kW], a takich szaf w serwerowni potrafi być nawet paręnaście. W dodatku w budynkach mieszkalnych duży pobór prądu jest tylko przez chwilę – np. kiedy włączmy elektryczny piekarnik lub robimy remont używając młota udarowego o dużej mocy.

W serwerowni urządzenia informatyczne praktycznie pobierają moc energetyczną na stałym, wysokim poziomie. Ten fakt sprawia, że w kablach elektrycznych serwerowni praktycznie non stop płynie prąd o bardzo dużym natężeniu.

Prąd elektryczny ma jeszcze jedną unikalną właściwość – łuk elektryczny. Zjawisko to wykorzystywane jest w spawalnictwie elektrycznym – wówczas jest to w pełni kontrolowane wyładowanie elektryczne, którego celem jest uzyskanie wysokiej temperatury.

Taki sam łuk elektryczny może powstać w kablach serwerowni, np. na skutek zestarzenia się izolacji kabla elektrycznego lub jakiegoś innego uszkodzenia mechanicznego (np. w podczas transportu z fabryki kabli na plac budowy). Temperatura łuku elektrycznego to poziom 4-5 tysięcy oC. Przy tej temperaturze, uwzględniając wyposażenie serwerowni – pojęcie „niepalne”, praktycznie nie istnieje.

Przy tak wysokiej temperaturze pali się praktycznie wszystko – nawet beton. W przypadku materiałów takich jak beton i jego odporność na wysoką temperaturę pojawia się pojęcie punktu mięknięcia, czyli temperatury, przy której ciało stałe zaczyna zmieniać się w plastyczną masę. Dla betonu jest to ok. 1.500 st.C. Czyli jakieś 2-3 razy mniej niż temperatura łuku elektrycznego.

Teraz już chyba nie ma wątpliwości, że zwarcie elektryczne w serwerowni jest w stanie nie tylko wywołać pożar, ale nawet wytopić wszystko, co znajdzie w zasięgu ciepła o temperaturze łuku elektrycznego.

gasnica serwerownia

Gaszenie pożaru serwerowni

Scenariusz tradycyjny gaszenia pożaru serwerowni wygląda następująco. W skutek wydobywającego się dymu z pomieszczenia serwerowni na miejsce pożaru przybywa powiadomiona straż pożarna.

Strażacy dokonują szybkich oględzin miejsca zdarzenia, przygotowują swoje instalacje gaśnicze do pracy, a jednocześnie zlecają lub sami dokonują wyłączenia dopływu gazu do budynku oraz odcięcia prądu elektrycznego, docierającego do budynku z pożarem. Odcięcie prądu i gazu ma na celu ochronę przede wszystkim strażaków oraz innych osób, które jeszcze mogą znajdować się w środku.

Potem scenariusz jest bardzo klasyczny: otwierają pomieszczenie, w którym jest pożar, i wpompowują do niego tyle wody, aby zgasić otwarty płomień lub zgasić tlące się materiały.

Jaki to ma wpływ na sprzęt informatyczny? Praktycznie cały sprzęt, nawet ten który nie został uszkodzony przez pożar, nadaje się do wyrzucenia. Zalanie wodą urządzeń informatycznych, które podczas ciągłej pracy mają dość wysoką temperaturę, po pierwsze niszczy strukturę obwodów elektronicznych, po drugie woda dostaje się w każdy zakamarek urządzenia i w przypadku ponownego podłączenia do prądu spowoduje zwarcie na płytce obwodów drukowanych, uszkodzenie urządzenia, a nawet może być przyczyną kolejnego pożaru.

Gaszenie gazem

W jaki sposób zabezpieczyć się przed scenariuszem z udziałem strażaków? Serownię należy wyposażyć w specjalny system gaszenia, który nie uszkodzi sprzętu informatycznego. Do tego celu stworzono specjalne systemy gaszenia gazem. Zadaniem gazu jest wypełnienie pomieszczenia serwerowni i odcięcie miejsca pożaru od dopływu tlenu. Tyle teoria – praktyka jest dużo bardziej skomplikowana.

Detekcja, detekcja … detekcja

Ograniczenie strat spowodowanych pożarem wymaga, aby zareagować maksymalnie wcześnie na powstanie pożaru. Spełnienie tego wymogu narzuca potrzebę wyposażenia instalacji przeciwpożarowej w systemy detekcji pożaru.

W praktyce jest to system wczesnej detekcji dymu, ponieważ materiały trudnopalne, podczas temperaturowej degradacji swojej struktury, wydzielają bardzo dużo dymu. Zaobserwowanie w powietrzu serwerowni nawet niewielkiej ilości dymu, powinno wyzwolić alarm przeciwpożarowy.
Alarm nie musi jeszcze oznaczać gaszenia, ale powinien powiadamiać obsługę o wykryciu zagrożenia. Drugim czynnikiem charakterystycznym dla pożaru jest wysoka temperatura. Systemy wykrywania pożaru posiadają specjalne czujki, które reagują na raptowny wzrost temperatury.

Do wczesnej detekcji dymu lub detekcji pożaru (wysokiej temperatury) stworzono specjalne systemy, które są przeznaczone do stosowania w serwerowniach. Trochę innego typu systemy stosowane są w innych gałęziach przemysłu.

W Data Space wykorzystywany jest profesjonalny system, stosowany w specjalizowanych Data Center na całym świecie. Jego zadaniem jest wykrycie choćby najmniejszej ilości zadymienia w każdym z monitorowanych pomieszczeń.

W scenariusz wykrycia pożaru powinien być wpleciony system, który wtłoczy do pomieszczenia odpowiednią ilość gazu.

Wagner system detekcji dymu

System gaszenia gazem

System gaszenia gazem w serwerowni to kolejny zaawansowany system ochrony przeciwpożarowej. Ważny jest dobór odpowiedniego rodzaj gazu. Po pierwsze musi być to gaz niepalny, po drugie nie może szkodzić ludziom, którzy w czasie jego użycia znajdować się będą w pomieszczeniu serwerowni. Po trzecie gaz powinien zostać wtłoczony do serwerowni maksymalnie szybko. Jest jeszcze cały szereg parametrów fizycznych i chemicznych, który musi spełnić taki gaz.

Skrócenie czasu wtłoczenia dużej ilości gazu do pomieszczenia serwerowni wymaga, aby gaz był tam wprowadzany pod wysokim ciśnieniem. Im większe pomieszczenie, tym więcej gazu trzeba wtłoczyć w bardzo krótkim czasie.

To kolejny element, który zamiast pomóc może zaszkodzić. Uderzenie strumieniem gazu w szafy rack ze sprzętem informatycznym może spowodować nawet wywrócenie się całości, a tym samym uszkodzenie zarówno sieci komputerowej, jak również serwerów czy sprzętu sieciowego. W tym celu stosuje się tłumiki, które mają za zadanie rozproszyć strumień gazu – nie zmniejszając zbytnio jego przepływu.

O tym, że sam system gaszenia gazem może spowodować spore straty – nawet bez pożaru – przekonał się jeden z polskich operatorów telekomunikacyjnych. W jednym z jego Data Center nastąpiło samoczynne uruchomienie się instalacji gaszenia gazem. Pomieszczenie Centrum Danych wyglądało tak, jakby przeszedł przez nie huragan. Widać zatem, że samo posiadanie systemu gaszenia gazem, nie gwarantuje od razu zmniejszenia strat. Bardzo ważne jest odpowiednie zaprojektowanie takiej instalacji.

Czy gaszenie gazem to wszystko, co można zrobić?

Znając problemy i scenariusze, jakie napisało życie w wielu serwerowniach na całym świecie, w Data Space poświęciliśmy dużo czasu i pieniędzy na zabezpieczenie się przed różnymi negatywnymi skutkami pożaru.

W Centrum Danych firmy Data Space zastosowano unikalny system OxyReduct. Taki system to unikalne rozwiązanie, którego zadaniem jest obniżenie zawartości tlenu w powietrzu pomieszczeń z serwerami czy urządzeniami aktywnymi Data Center.

Obniżenie zawartości tlenu jest bezpieczne dla zdrowia ludzi, jednak jest na tyle niskie, że nie pozwala na pojawienie się otwartego płomienia. W ten sposób, prewencyjnie, zmienia się skład powietrza w komorach serwerowych, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się pożaru – zanim zadziałają systemy detekcji dymu/pożaru i uruchomiony zostanie system gaszenia gazem.

OxyReduct system serwerownia

 

Może wystarczy dobra gaśnica w serwerowni?

Wśród fraz, jakie w Google, wyszukują użytkownicy Internetu, często pojawia się fraza „gaśnica do serwerowni”. Popularność tej frazy może świadczyć o tym, że wiele osób w Polsce zakłada, iż wystarczy zainstalować parę gaśnic w pomieszczeniu serwerowni lub jej pobliżu, aby ugasić zarzewie pożaru. Ten sposób myślenia świadczy o braku wiedzy o tym jak wygląda pożar instalacji w serwerowni.

Po pierwsze, gaśnica to zdecydowanie za mało, aby ugasić pożar w serwerowni. Po drugie, aby ugasić pożar w serwerowni to najpierw trzeba tam wejść. Ten drobny szczegół często umyka informatykom, którzy oswojeni są z niskimi napięciami w sieciach komputerowych, a nie wysokimi natężeniami prądu – zdolnymi wytworzyć łuk elektryczny. Co, takim razie, nie pozwala wejść do pomieszczenia serwerowni podczas pożaru?

Po pierwsze, pod wpływem temperatury, odkształcają się drzwi, bardzo często zacierają się skrzydła drzwiowe w ościeżnicy i trzeba takie drzwi wyważyć lub zniszczyć. Może pojawić się różnica ciśnień, pomiędzy pomieszczeniem serwerowni a korytarzem, która nie pozwoli na otwarcie skrzydła drzwi serwerowni. Wtedy najpierw trzeba zrobić otwór w ścianie, aby wyrównać ciśnienia.

Po drugie materiały niepalne, podczas osiągnięcia temperatury zapłonu, wydzielają olbrzymie ilości dymu – często toksycznego. Wejście bez specjalnego aparatu tlenowego może być groźne dla zdrowia a nawet życia człowieka. A skoro nie można dostać się do serwerowni to jak użyć wewnątrz niej gaśnicy? To tylko podstawowe problemy, które pokazują dlaczego gaśnica w serwerowni to jedynie element na pokaz, a nie ważny składnik ochrony przeciwpożarowej.

Podsumowanie

Problem pożarów w serwerowniach jest powszechny i nie jest tak rzadki, jak się może wydawać. Praktycznie każdego roku, w Polsce, ma miejsce parę pożarów w serwerowniach – nawet tych profesjonalnie zaprojektowanych i wyposażonych.

Podstawowym elementem wykrycia pożaru jest odpowiednia instalacja wczesnej detekcji, która jest w stanie powiadomić obsługę, zanim pożar osiągnie zbyt duże rozmiary. Poza powiadomieniem, system detekcji pożaru powinien uruchamiać automatycznie system gaszenia – zgodnie z odpowiednio dobranym scenariuszem zadziałania.

Systemem, który niezbędny jest do szybkiego ugaszenia pożaru, jest specjalna instalacja gaszenia gazem. Założenie, że wizyta zespołu strażaków załatwia sprawę, jest prawdziwa tylko w połowie. Pożar na pewno zostanie ugaszony, lecz sprzęt IT, którego nie uszkodził pożar zostanie zniszczony samym działaniem strażaków.

Co istotne, źle zaprojektowany system gaszenia gazem może przynieść więcej strat niż pożytku, nawet w przypadku, gdy nie było pożaru.

I najważniejsze – gaśnica w serwerowni może poprawia samopoczucie pracowników IT, jednak w ogóle nie ochroni przed skutkami pożaru w serwerowni.

Co zatem robić? Albo zaprojektować i wyposażyć w drogie systemy przeciwpożarowe serwerownię, albo skorzystać z usług kolokacji w profesjonalnie zabezpieczonym Data Center.

Krzysztof Surgut
Krzysztof Surgut krzysztof.surgut@dataspace.pl Przez ostatnie 15 lat współrealizował zaawansowane, ogólnopolskie projekty telekomunikacyjne i informatyczne (m.in. w Dialog, HAWE). Ekspert z zakresu systemów transmisji danych, VoIP, IPTV, systemów bezpieczeństwa oraz systemów radiowych. Współtwórca pierwszego w Polsce Scrubbing Center.
General
Czy ktokolwiek jest w 100% przygotowany do RODO?
General
Pożary bez dymu - o awariach w Centrach Danych
   /   Infrastruktura IT   /   Zabezpieczenia przeciwpożarowe w serwerowniach