Забезпечення протипожежної безпеки в сучасних дата-центрах

Нова ера для центрів обробки даних

Сучасні центри обробки даних — це «фабрики даних», які споруджуються з нуля як окремі будівлі або комплекси, оснащені сучасною інфраструктурою та інтегрованими системами технічного обслуговування. Значний сплеск будівництва «нових» центрів обробки даних розпочався приблизно у 2015 році, що було зумовлено розвитком технологій великих даних та хмарних обчислень. Попит на дані та цифрові послуги стрімко зріс. Наприклад, у 2016 році середній обсяг споживання даних користувачем смартфона становив 1,9 ГБ на місяць; до 2022 року це споживання зросло більш ніж уп’ятеро і продовжує зростати. За прогнозами, до 2029 року використання даних може сягнути 32 ГБ на місяць.

Однак справжній бум попиту на обчислювальну потужність та центри обробки даних стався приблизно у 2020 році завдяки стрімкому розвитку штучного інтелекту. З того моменту — на додаток до стрімінгу, онлайн-ігор, хмарних сервісів, Інтернету речей (IoT), баз даних, електронної комерції та фінтех — ми стали свідками появи штучного інтелекту. Принцип роботи ШІ, особливо сучасних моделей, є нелінійним. Це означає, що мільйони обчислень виконуються одночасно на величезних наборах даних. Це вимагає величезної обчислювальної потужності, де головним рушієм є графічні процесори (GPU), на які припадає в середньому 40% загального споживання енергії. За оцінками, на даний момент більше половини обчислювальної потужності центрів обробки даних припадає на штучний інтелект.

Згідно з повідомленнями, у Польщі прогнозована потужність центрів обробки даних до 2030 року має зрости майже до 500 МВт. Наразі вона становить приблизно 200 МВт, з яких близько 147 МВт припадає лише на Варшаву. Більша обчислювальна потужність вимагає більше енергії. Наприклад, до 2030 року очікується, що глобальне споживання енергії центрами обробки даних досягне приблизно 945 ТВт·год на рік, що еквівалентно загальному споживанню електроенергії Японією. Більші обсяги потужності та енергії призводять до утворення більшої кількості тепла, що, у свою чергу, зумовлює більші потреби в охолодженні та, як наслідок, різке збільшення щільності теплового навантаження. Це становить пряму проблему для систем виявлення та гасіння пожеж.

Пожежа в центрі обробки даних

Хоча пожежі в центрах обробки даних в останні роки трапляються рідко, саме вони є причиною деяких з найдорожчих простоїв в історії ІТ. Наприклад: пожежа, що спалахнула 26 вересня 2025 року в центрі обробки даних у Південній Кореї, спричинила параліч 647 цифрових послуг — від масового збою сотень урядових систем та державних служб до перебоїв у роботі служб екстреної допомоги та адміністрації, а також тривалої недоступності ключових цифрових послуг, що вплинуло на повсякденне життя громадян. В Європі одним із найбільших інцидентів стала пожежа 2021 року в центрі обробки даних у Страсбурзі, яка спричинила недоступність послуг для приблизно 120 000 клієнтів (близько 3,6 мільйона веб-сайтів) та фінансові збитки, оцінені приблизно в 105 мільйонів євро.

Пожежа в таких об’єктах пов’язана не лише з фінансовими втратами, а й із ризиком паралізації цифрових та адміністративних служб, від яких залежить стабільність цілої країни. Це зумовлює необхідність особливого захисту таких «фабрик даних», зокрема в сфері протипожежної вентиляції. Щоб краще зрозуміти її роль, варто згадати, як будуються сучасні центри обробки даних, та окреслити їхні специфічні характеристики.

Загальні технічні характеристики центрів обробки даних та основні пожежні ризики

Сучасні центри обробки даних, як правило, являють собою об’єкти зі складною інфраструктурою та підсистемами технічного обслуговування, об’єднаними в єдину цілісну систему. У них застосовуються такі рішення, як:

Підвищені підлоги, підвісні стелі та кабельні лотки;
Зони локалізації гарячих та холодних проходів;
Закриті коридори;
Ефективні системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (HVAC) та охолодження, включаючи CRAC/CRAH, а також все більш поширене рідинне охолодження;
Окремі приміщення для джерел живлення, акумуляторів або генераторів;
Протипожежні перегородки та стіни з відповідним класом вогнестійкості;
Системи пожежогасіння.

Основою для проектування сучасних центрів обробки даних є стандарти та нормативні акти, зокрема європейський стандарт EN 50600, національні закони та постанови, американські стандарти NFPA 75/76 (які, хоча й не є обов’язковими в Польщі, підвищують якість та забезпечують конкурентні переваги), а також додаткові стандарти, такі як EN 12101, що гарантують комплексну безпеку (включно з пожежною безпекою), або EN 54 щодо систем виявлення пожеж. Не можна також забувати про екологічні стандарти або директиви щодо енергоефективності, такі як Директива про енергоефективність (EED).

До основних пожежних ризиків у центрі обробки даних належать:

Несправності в системах аварійного електропостачання: насамперед ДБЖ (джерела безперебійного живлення) та акумулятори — особливо літій-іонні акумулятори та великі акумуляторні батареї. У згаданих вище пожежах несправність у цій сфері була визначена як безпосередня причина.
Перевантаження електромережі: у дата-центрах електричні навантаження дуже високі; у випадку дата-центрів, орієнтованих на штучний інтелект, вони можуть досягати 40–50 кВт або навіть 80 кВт на стійку. Це може призвести до перевантаження ланцюгів, надмірного нагрівання кабелів і плавлення їх ізоляції, ризику виникнення електричних дуг і, зрештою, до коротких замикань, займання та пожежі. Це одна з найсерйозніших загроз у таких об’єктах.
Термічні перевантаження: гарячі компоненти, такі як відеокарти, генерують величезну кількість тепла. Усередині або навколо стійки утворюються зони зі значно підвищеною температурою — так звані «гарячі точки», — які можуть перегрівати блоки живлення, силові секції та кабельні з’єднання. Саме ці компоненти, а не самі карти чи процесори, можуть зазнати термічного виходу з ладу та стати фактичним джерелом короткого замикання, спалаху дуги або пожежі.
Короткі замикання в кабельних мережах: особливо в піднятій підлозі та шафах живлення.
Відмови систем охолодження.
Людська помилка: наприклад, під час налаштування системи або робіт з технічного обслуговування, таких як неправильне затягування роз’єму.
Зростання щільності обладнання: що призводить до підвищеного ризику перегріву та відмов електроустановок.

Ця комбінація специфічних будівельних особливостей та умов, що переважають у таких об’єктах, має прямий вплив на дим, згаданий у заголовку. Чому?

Дим у центрі обробки даних

«Пожежі, що охоплюють електричне та електронне обладнання, зокрема кабелі та ізоляцію, супроводжуються утворенням великої кількості густого токсичного диму, насиченого частинками та шкідливими хімічними газами, які осідають на пристроях і підвищують ризик їх пошкодження». Дим у приміщенні центру обробки даних характеризується насамперед своєю важкістю, густотою та високою токсичністю. Це своєрідний «коктейль» з корозійних хімічних речовин, серед яких хлорид водню, ціаністий водень, діоксид сірки та діоксид азоту. Такий дим, навіть після гасіння пожежі, залишає осад, і на металевих поверхнях з’являються мікропіттинги. У реакції з вологою в повітрі відбувається корозія, що призводить до несправностей і, зрештою, до зносу обладнання. У серверних стійках може відбуватися явище «тління» — горіння без полум’я, що починається повільно, супроводжується викидом мікроскопічних частинок диму та відсутністю негайної теплової реакції.

Крім того, специфічні умови всередині об’єкта та застосовані конструктивні рішення (підвісні підлоги, гарячі/холодні проходи, ефективна вентиляція) можуть спричинити:

Розбавлення диму: високий потік повітря через системи, що подають охолоджувальне повітря, одночасно розбавляє дим. (Незважаючи на все більш широке використання рідинного охолодження або гібридних систем, станом на 2023 рік повітряне охолодження використовувалося в 43% ЦОДів у всьому світі).
Стратифікацію: дим може підніматися нерівномірно через коливання температури, щільно упаковані стелажі та згадану циркуляцію повітря.

Ці фактори роблять дим складним супротивником як для виявлення, так і для подолання, що, у разі його виникнення, може призвести до таких загроз, як простої.

Дим у ЦОД проти простою

Основними завданнями експлуатації центрів обробки даних є:

Забезпечення безперебійності бізнесу: гарантування доступності ІТ-інфраструктури навіть у разі зовнішніх перебоїв з електропостачанням або стихійних лих.
Підтримання охолодження на безпечному рівні: запобігання пошкодженню дорогого обладнання. За оцінками галузевих джерел, вартість лише ІТ-обладнання становить приблизно 50–60 % від загальної вартості центру обробки даних. З огляду на 61 млрд доларів, інвестованих у ЦОД у 2025 році, це ілюструє величезний обсяг капіталу, що піддається ризику в разі пожежі.
Безперебійна робота: забезпечення безперервної доступності послуг та додатків 24/7.

Ці цілі є викликом, а простої в центрі обробки даних можуть призвести до серйозних наслідків. Для центрів обробки даних найвизнанішим стандартом є класифікація TIER, розроблена Uptime Institute, яка визначає рівень доступності інфраструктури. Сучасні центри обробки даних найчастіше проектуються за стандартами TIER III або TIER IV, що забезпечує високу надійність та мінімальний час простою. Щоб проілюструвати високі вимоги: у найвищому класі (TIER IV) доступність повинна становити 99,995% на рік, що дозволяє… менше ніж 26 хвилин простою на рік! На цьому рівні використовуються такі рішення, як 2N (повна надмірність) та/або відмовостійкі системи. Якщо додати до цього бізнес-контракти SLA (Service Level Agreement), планка для уникнення простою встановлюється дуже високо. Для компаній будь-який простій може також означати фінансові наслідки або втрату репутації, що є неприйнятним для найбільших гравців — так званих гіпермасштабувальників.

Зміна підходу до безпеки

Протягом років підхід до безпеки зазнав змін. Спочатку головною метою при проектуванні та будівництві був захист обладнання; вартість комп’ютерного обладнання перевищувала потенційні втрати даних. У міру розширення ІТ-інфраструктури та зростання важливості доступності послуг підхід еволюціонував у бік забезпечення безпеки процесів — підтримання безперебійної роботи ІТ-систем та послуг. На цьому етапі захистом даних стало пріоритетом. Наразі центри обробки даних використовують поєднання обох підходів, одночасно захищаючи критично важливе обладнання та забезпечуючи безперебійне функціонування процесів. Це можна описати як «комбінацію безпеки обладнання та процесів», що забезпечує як фізичний, так і операційний захист.

Зростаючі вимоги ринку та більш складні технічні характеристики ЦОД змушують виробників у різних галузях — від систем охолодження до протипожежної вентиляції — адаптувати свої рішення. У сфері пожежної безпеки це добре ілюструє еволюція систем пожежогасіння. У перших центрах використовувалися класичні системи на водній основі, де головною метою було захистити людей та будівлю.

У 1990-х та на початку 2000-х років більшу увагу приділяли запобіганню випадковому пошкодженню обладнання водою, що призвело до розширення цих систем за рахунок виявлення пожежі; система вимагала виявлення пожежі (наприклад, за допомогою датчиків диму) перед активацією спринклерів. Саме тоді набули широкого вжитку системи ASD (Aspirating Smoke Detection) — раннє виявлення диму — незважаючи на те, що ця технологія була розроблена ще у 1980-х роках.

У наступні роки з’явилися системи на основі інертних газів або чистих агентів, які не пошкоджують обладнання та гасять пожежі шляхом зниження рівня кисню. Однак цього все ще було недостатньо. Більший акцент було зроблено на якомога більш ранньому виявленні, навіть на рівні стелажів. Сьогодні стандартом стає багаторівневий підхід, що включає:

Дуже раннє виявлення (високочутливе ASD);
Локальне виявлення (наприклад, всередині самих стійок);
Інтеграція з системами FAS, BMS та DCIM;
Резервування систем виявлення та гасіння;
Швидкі, точні системи гасіння, адаптовані до конкретних зон.
Виникає питання: яке місце в усьому цьому займає протипожежна вентиляція?

Безпека та роль протипожежної вентиляції

Класичною функцією протипожежної вентиляції є видалення диму та зниження температури, насамперед для забезпечення евакуації та роботи аварійних служб. Це залишається головним пріоритетом. Однак у випадку пожежі в центрі обробки даних до цього додається ще й функція контролю. Регулюючи потік повітря під час пожежі, системи протипожежної вентиляції підтримують системи виявлення та гасіння, щоб не впливати негативно на їхню ефективність — наприклад, розбавляючи гасячий засіб або видаляючи його занадто швидко із зони пожежі. Крім того, лише після ліквідації загрози використовується контрольована вентиляція для очищення приміщення. Це гарантує, що протипожежна вентиляція не є окремою «одиницею», що діє автономно, а є частиною більшої, інтегрованої системи.

Метою такої інтеграції є взаємодія систем у пожежних сценаріях для мінімізації впливу диму та вогню на безперебійність роботи ЦОД. Варто додати, що специфіку цих об’єктів та їх взаємодію з іншими системами необхідно враховувати на етапі проектування. У ЦОД, особливо рівня TIER III/IV, система протипожежної вентиляції повинна працювати навіть у разі виходу з ладу одного компонента. Аналогічні вимоги щодо надійності та резервування містяться у стандарті EN 12101.

Хоча про протипожежну вентиляцію прямо не згадується в законах про критичну інфраструктуру, специфіка центрів обробки даних TIER III/IV робить її функцію критичним елементом системи. З комерційної точки зору я часто стикаюся з переконанням, що протипожежна вентиляція служить лише для виконання законодавчих вимог. Однак зміна цієї точки зору та розгляд протипожежної вентиляції як невід’ємної частини критичної інфраструктури дозволяє ефективно захищати людей та обладнання, одночасно підвищуючи надійність та комерційну цінність усього об’єкта.

Роль компанії Mercor Light & Vent sp. z o.o. у захисті центрів обробки даних

Компанія Mercor вже багато років бере активну участь у будівництві центрів обробки даних як для невеликих, так і для великих гравців-«гіперскейлерів», надаючи підтримку в проектуванні та постачаючи обладнання. Починаючи з етапу проектування, наприклад, за допомогою CFD-моделювання, ми допомагаємо клієнтам правильно спланувати та підібрати окремі пристрої або системи. Враховуючи системи охолодження та вентиляції, ми можемо передбачити поведінку диму під час пожежі. На цьому етапі часто виникає питання: як вирішити конфлікт між високими повітряними потоками та необхідністю обмежити перенесення диму та зберегти вогнегасну речовину? Наші проектувальники надають допомогу та підтримку у вирішенні таких проблем.

Окрім підтримки у проектуванні, ми пропонуємо:

Протипожежні заслінки (наприклад, mcr WIP PRO): які ізолюють зони пожежі, контролюють поширення диму та гарячих газів, а також взаємодіють з димовідвідними вентиляторами та системами пожежогасіння. Усі димові заслінки Mercor також призначені для систем пожежогасіння інертним газом.
Вентилятори димовидалення та наддуву (наприклад, mcr MONSUN-T): які забезпечують безпечні умови евакуації, обмежують вплив високих температур на технічну інфраструктуру та реалізують сценарії пожежогасіння для ІТ-зон з високою щільністю.
Блоки живлення та управління mcr Omega PRO: які є ключовими елементами систем пожежної безпеки в дата-центрах. Вони забезпечують необхідне живлення та дозволяють керувати і інтегрувати заслінки та вентилятори з іншими системами — HVAC, FAS, BMS або DCIM — залежно від сценарію пожежі.