Data Center w erze AI: dlaczego w tych obiektach „dym” oznacza przestój i jak zmienia się podejście do bezpieczeństwa

Nowa era data center   

Obecne data center to „fabryki danych”, budowane od podstaw jako osobne budynki lub kompleks budynków, ze skomplikowaną infrastrukturą i zintegrowanymi systemami utrzymaniowymi.  Znaczący wzrost „nowych” data center zaczął się już okolicach 2015 r., i związany był z rozwojem Big Data i obliczeń chmurowych. Rosnące zapotrzebowanie na dane i usługi cyfrowe rosły bardzo szybko.  Przykładowo, zużycie danych statystycznego użytkownika smartfona, wynosiło 1,9GB miesięcznie w 2016 r. , zaś w 2022 roku, zużycie to wzrosło ponad 5-krotnie
i wciąż rośnie.[i] Prognozy przewidują zużycie danych dochodzące nawet do 32 GB miesięcznie do 2029 r. [ii]

Pożar w data center

Chociaż w ostatnich latach pożary w centrach danych są rzadkością, odpowiadają za jedne z najbardziej kosztownych przestojów w historii IT. Przykładowo: pożar, który wybuchł 26 września 2025 roku w centrum danych
w Korei Południowej, spowodował paraliż 647 usług cyfrowych[VII]- od masowej awarii setek systemów rządowych
i usług publicznych, przez zakłócenia w działaniu służb ratunkowych i administracji, aż po długotrwałą niedostępność kluczowych usług cyfrowych i utrudnienia w codziennym życiu obywateli. W Europie do największych zalicza się pożar centrum przetwarzania danych w Strasburgu w 2021 roku, który spowodował niedostępność usług dla około 120 000 klientów (ok. 3,6 mln stron internetowych[VIII]) oraz straty finansowe szacowane na ok. 105 mln EUR.[IX]

Pożar w tego typu obiektach to nie tylko straty finansowe, ale także ryzyko paraliżu usług cyfrowych
i administracyjnych, od których zależy stabilność funkcjonowania całego kraju.  To sprawia, że taka „ fabryka danych” wymaga specjalnej ochrony, również w zakresie wentylacji pożarowej. Aby lepiej zrozumieć jej rolę, warto wspomnieć, jak zbudowane są współczesne centra danych i nakreślić ich specyfikę.

Ogólna specyfika techniczna data center i główne zagrożenia pożarowe

Współczesne centra przetwarzania danych to najczęściej obiekty budowane ze skomplikowaną infrastrukturą
i podsystemami utrzymaniowymi zintegrowanymi w jeden wspólnie działający system. Wykorzystuje się w nich rozwiązania takie jak:

• podłoga techniczna, podwieszane sufity, kanały kablowe,
• strefy zimnego i gorącego powietrza tzw. hot/ cold aisle,
• zamykane korytarze,
• wydajne systemy wentylacyjne HVAC i chłodzenia- w tym CRAC/CRAH, czy coraz częściej spotykane chłodzenie cieczą,
• osobne pomieszczenia dla zasilaczy, baterii czy generatorów,
• separacje pożarowe i ściany o odpowiedniej klasie ogniowej,
• systemy gaszenia.

Fundamentem projektowania nowoczesnych centrów danych są normy i przepisy, obejmujące m.in. europejską normę EN-50600, krajowe ustawy i rozporządzenia, amerykańskie NFPA- 75/76 (które, choć nieobowiązkowe
w Polsce, zwiększają jakość i przewagę biznesową) oraz uzupełniające normy, jak EN-12101, zapewniające kompleksowe bezpieczeństwo, w tym pożarowe, czy EN-54 dot. systemów detekcji pożaru. W tym miejscu nie można również zapomnieć o normach środowiskowych czy dyrektywach efektywności energetycznej np. Dyrektywa Efektywności Energetycznej (EED).[X]

Natomiast do głównych zagrożeń pożarowych w data center możemy zaliczyć:

• awarie w obszarze systemów zasilania awaryjnego, przede wszystkim UPS (zasilaczy awaryjnych prądu) i baterii — szczególnie baterie litowo‑jonowe i duże banki akumulatorów. We wspomnianych wyżej pożarach za bezpośrednią przyczynę uznano awarię właśnie  w tym obszarze,
• przeciążenia energetyczne- w przypadku data center obciążenia elektryczne są bardzo wysokie, a w przypadku DC dla AI mogą osiągać 40-50 kW, a nawet 80kW na jeden rack (szafę teleinformatyczną). Może to prowadzić do przeciążenia obwodów, nadmiernego nagrzewania kabli i topienia ich izolacji, ryzyka łuku elektrycznego,
  a finalnie do zwarcia, zapłonu i pożaru. To jedno z najpoważniejszych zagrożeń w tego typu obiektach,
• przeciążenia termiczne – rozgrzane elementy, np. karty GPU, generują ogromne ilości ciepła. Wewnątrz racku lub w jego otoczeniu tworzą się obszary o znacznie podwyższonej temperaturze – tzw. “hot spoty”, które mogą przegrzewać zasilacze, sekcje mocy oraz połączenia kablowe. To właśnie te komponenty, a nie same karty czy procesory, mogą ulec awarii termicznej i stać się faktycznym źródłem zwarcia, łuku elektrycznego i pożaru. Zwarcia na okablowaniu — zwłaszcza w podłodze technicznej i szafach zasilających,
• awarie systemów chłodzenia,
• błąd ludzki- np. podczas konfiguracji systemów czy pracach serwisowych, niewłaściwe przykręcenie złącza,
• rosnąca gęstość sprzętu — większe ryzyko przegrzań i awarii instalacji elektrycznych.

Ta mieszanka specyficznych zastosowań konstrukcyjnych i warunków  panujących w takich obiektach ma wpływ na wspomniany w tytule dym. Dlaczego?

Dym w DC

„Pożary sprzętu elektrycznego i elektronicznego, w tym kabli i izolacji, generują duże ilości gęstego, toksycznego dymu, bogatego w cząstki i szkodliwe gazy chemiczne, które osadzają się na urządzeniach i zwiększają ryzyko ich uszkodzenia.”[XI]  Dym obiekcie typu DC charakteryzuje się przede wszystkim: ciężkością, gęstością i wysoką toksycznością. To swoisty „koktajl” żrących substancji chemicznych, który zawieram.in. chlorowodór, cyjanowodór, dwutlenek siarki i dwutlenek azotu. Taki dym, nawet po ugaszeniu pożaru, pozostawia osad, a na powierzchniach metalowych pojawiają się mikro-wżery. W reakcji z wilgocią zawartą w powietrzu, pojawia się korozją, wpływając na usterki, a finalnie na degradację sprzętu.[XII]  W szafach serwerowych może występować zjawisko „smoulderingu”, czyli spalania zachodzącego bez płomienia -z powolnym początkiem, z emisją mikroskopijnych cząsteczek dymu oraz brakiem natychmiastowej reakcji termicznej.

Dodatkowo,  specyficzne warunki panujące wewnątrz obiektu oraz zastosowane rozwiązania konstrukcyjne
tj. podłoga techniczna,  strefy zimnego i ciepłego powietrza, wydajna wentylacja, mogą powodować:

• rozrzedzenie dymu - wysoki przepływ powietrza przez systemy doprowadzające powietrze do schłodzenia, które jednocześnie rozrzedzają dym (pomimo coraz częściej stosowanej metody chłodzenia cieczą czy układów hybrydowych, łączących chłodzenie cieczą i powietrzem, chłodzenie powietrzem było stosowane w 43%[XIII] DC na świecie ( dane na 2023 r.),
• rozwarstwienie tzn. dym może nie unosić się równomiernie z powodu wahań temperatury, ciasno zabudowanych szaf, i ww. cyrkulacji powietrza.

Powyższe czynniki sprawiają, że dym staje się trudnym przeciwnikiem, zarówno do wykrycia, jak i pokonania,
co w przypadku jego wystąpienia może prowadzić do zagrożenia  np. przestojem.

Powyższe cele to wyzwanie, a przestój w data center może prowadzić do poważnych konsekwencji. W przypadku centrów danych najbardziej rozpoznawalnym standardem   jest klasyfikacja TIER opracowana przez Uptime Institute, która bezpośrednio definiuje poziom dostępności infrastruktury. Nowoczesne data center projektowane są najczęściej w standardzie TIER III lub TIER IV, zapewniając wysoką niezawodność i minimalny czas przestoju. Aby zobrazować wysokie wymagania tego standardu- w najwyższej klasie tj. TIER IV- dostępność wymagana jest na poziomie 99,995% rocznie, co daje…niecałe 26 min przestoju rocznie! Oczywiście na tym poziomie stosuje się już rozwiązania typu np. 2N – pełna redundancja, i/lub Fault Tolerant, w którym system może działać mimo awarii dowolnego komponentu. Dodając do tego umowy biznesowe SLA poprzeczka związana z uniknięciem przestojów jest ustawiona bardzo wysoko. Dla firm każdy przestój może oznaczać również konsekwencje finansowe, o których była mowa na wstępie, czy chociażby straty wizerunkowe, co w przypadku największych graczy na rynku tzw. hiperskalerów jest nie do zaakceptowania.

Rosnące wymagania rynku oraz coraz bardziej skomplikowane specyfikacje i wymagania dotyczące DC wymuszają dostosowanie rozwiązań przez producentów z różnych obszarów - od układów chłodzenia po systemy i wentylację pożarową.

W przypadku bezpieczeństwa pożarowego dobrze obrazuje to ewolucja systemów gaszenia. Pierwsze centra korzystały z klasycznych systemów wodnych, a głównym celem związanym z bezpieczeństwem była ochrona ludzi
i budynku.

Lata ’ 90 i początek nowego millenium- ’00 to większe skupienie uwagi m.in. na unikaniu przypadkowego zalania sprzętu, co przełożyło się na rozbudowę takich systemów o detekcję pożaru- system wymagał wykrycia pożaru np. przez czujniki dymu, przed uruchomieniem zraszaczy. To wtedy do powszechnego zastosowania weszły systemy ASD- wczesnego wykrywania dymu, pomimo, że sam system opracowano już w latach ’80.

Bezpieczeństwo i rola wentylacji pożarowej

Klasyczna funkcja wentylacji pożarowej to oddymianie i obniżenie temperatury, stosowana przede wszystkim po to, aby umożliwić ewakuację ludzi oraz działanie służb ratunkowych. To był, jest i powinien być priorytet działania takich systemów. Jednak w przypadku DC dochodzi również funkcja kontrolna. Poprzez kontrolowanie przepływu powietrza podczas pożaru, systemy wentylacji pożarowej wspierają systemy detekcji i gaszenia w taki sposób, aby nie wpływać negatywnie na skuteczność tych systemów np. poprzez rozcieńczenie środka gaśniczego lub zbyt szybkie usunięcie go ze strefy pożaru. Co więcej- dopiero po ugaszeniu zagrożenia- dochodzi do kontrolowanego przewietrzenia pomieszczenia. To wszystko sprawia, że wentylacja pożarowa nie jest osobnym „bytem” i nie działa jako autonomiczny system, tylko stanowi część większego, zintegrowanego systemu łączącego m.in. systemy wczesnej detekcji, systemy gaszenia, HVAC itp. Celem takiej integracji jest współpraca systemów w scenariuszach pożarowych, by zminimalizować wpływ dymu i ognia na ciągłość działania DC. Warto dodać, że już na etapie projektowania wentylacji pożarowej w DC, należy uwzględnić specyfikę tego typu obiektów i współdziałanie
z innymi systemami. W centrach danych, szczególnie w tych o klasie TIER III / IV, system wentylacji pożarowej musi działać nawet w przypadku awarii pojedynczego elementu, aby chronić ludzi i sprzęt oraz wspierać ciągłość działania. Podobne wymagania dotyczą niezawodności i redundancji systemów wentylacji pożarowej w normie EN 12101, która określa ogólne zasady projektowania oddymiania dla wszystkich typów budynków.

Chociaż wentylacja pożarowa nie jest wymieniona wprost w ustawie o infrastrukturze krytycznej, w specyfice centrów danych, szczególnie klasy TIER III/IV, jej funkcja czyni ją krytycznym elementem systemu, niezbędnym dla bezpieczeństwa i ciągłości działania. Z handlowej perspektywy często spotykam się z przekonaniem, że wentylacja pożarowa służy wyłącznie spełnianiu wymogów prawnych i norm. Jednak zmiana perspektywy i traktowanie wentylacji pożarowej jako integralnej części infrastruktury krytycznej, pozwala nie tylko skutecznie chronić ludzi
i sprzęt, ale także zwiększać niezawodność i ciągłość działania centrum danych, a nawet zwiększyć wartość biznesową całego obiektu.

Podsumowanie

Centra danych to dziś kluczowy element funkcjonowania nowoczesnego świata – swoiste „serce cyfrowej gospodarki”, gdzie bezpieczeństwo, niezawodność i szybka reakcja na zagrożenia są fundamentem stabilności. Dynamiczny rozwój technologii, szczególnie w obszarze AI, generuje zarówno ogromne inwestycje, jak i rosnące wyzwania związane z zapotrzebowaniem na moc obliczeniową, chłodzenie oraz ochronę przed pożarem. Każdy element infrastruktury DC, od pojedynczych racków po zintegrowane systemy monitorujące i zarządzające, musi być projektowany z myślą o ciągłości działania i odporności na ryzyko. Właśnie dlatego kompleksowe podejście,  łączące normy, nowoczesne technologie oraz doświadczenie partnerów, takich jak Mercor Light & Vent, staje się kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności w centrach danych. Wspólne działania branży
i innowacyjne rozwiązania sprawiają, że możemy być spokojni o przyszłość naszych „fabryk danych”, nawet w obliczu wyzwań, które dopiero nadejdą.

Piotr Życki,
Specjalista ds. Eksportu,
pion Systemów Wentylacji Pożarowej Mercor Light&Vent sp. z o.o.

źródła: