IT-Infrastruktur 01.06.2022, 15:19 Uhr

Wie gelingt nachhaltiger Brandschutz in Rechenzentren?

Sollen verheerende Störungen und Ausfälle durch Brand vermieden werden, eignen sich ganzheitliche Brandschutzkonzepte in Rechenzentren. Brandversuche zeigen, wie Katastrophen verhindert werden können und moderne Systeme nicht nur ökonomische Vorteile bieten, sondern sich ebenfalls positiv auf die Umwelt- und Nachhaltigkeitsbilanz auswirken.

Brandversuch Foto: FOGTEC

Brandversuch

Foto: FOGTEC

Rechenzentren kommt in einer zunehmend digitalen Gesellschaft und Wirtschaft eine immer größer werdende Bedeutung zu. Der Großbrand, der im Frühjahr 2021 im französischen Straßburg ein Rechenzentrum von OVHcloud zerstörte, zeigt die dramatischen Folgen. Über 65 000 Kunden konnten tagelang nicht auf ihre Daten zugreifen und die Kosten dieses Vorfalls liegen laut Schätzungen bei mehr als 100 Millionen Euro. Daher sind Brandschutzmaßnahmen essenziell und müssen auf die Besonderheiten eines Rechenzentrums ausgelegt sein. In Brandversuchen konnte nachgewiesen werden, dass effektiver nachhaltiger Brandschutz durch die Wahl des Löschmediums und die zur Ausbringung verwendete Technik möglich ist.

Brandrisiken in Rechenzentren

In Rechenzentren gibt es neben dem Serverraum eine Vielzahl weiterer technischer Bereiche, die die Infrastruktur für den Betrieb der IT beinhalten. Da diese elektrischen Verbraucher eine enorme Wärme erzeugen, liegt hier eine höhere Brandgefährdung im Vergleich zu anderen Gebäuden vor. Hinzu kommt, dass zum Beispiel unterbrechungsfreie Stromversorgungs (USV)- sowie Energiespeichersysteme zunehmend mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden, die ein anderes Brandverhalten zeigen und hohe Brandschutzforderungen erfüllen müssen. Entsprechend beschränkt sich der Brandschutz nicht nur auf den reinen Serverbereich. Vielmehr stehen ganzheitliche und modulare Lösungen im Fokus, die auch angepasst und erweitert werden können. (Bild 1)

Bild 1 Eine Brandbekämpfungstechnologie für alle Bereiche im Rechenzentrum Grafik: FOGTEC

Ganzheitliche Lösung, um Feuer zu bekämpfen

Automatische Hochdruckwassernebel (HDWN)-Systeme entsprechen den Besonderheiten eines Rechenzentrums und sind grundsätzlich in der Lage, alle Bereiche abzudecken. Dazu gehören auch die zuvor genannten Batteriebereiche. Herkömmliche Schutzkonzepte bestehen im Vergleich aus einer Mischung verschiedener Brandschutzsysteme, da nicht alle Brand- und Risikoszenarien von einem System abgedeckt werden können.

Ein Sprinklersystem ist in der Regel bei der Absicherung von Dieselgeneratoren mit Flüssigkeitsbränden nicht ideal. Diese Anlagen bergen zudem die Gefahr von erheblichen Wasserschäden und somit massiver Beeinträchtigung von elektrischen und elektronischen Anlagen. Betrachtet man den vorrangigen Zweck einer Gaslöschanlage, besteht dieser darin, dem Feuer den Sauerstoff zu entziehen. Diese Lösungen erfordern einen Raumabschluss, um die für den Löscherfolg erforderliche Gaskonzentration im Raum aufbauen zu können. Es müssen bauliche Überdruckentlastungen geschaffen werden, um die Raumintegrität zu erhalten und bei einer Systemauslösung müssen die Ventilation und damit auch die Server abgeschaltet werden.

Ein HDWN-System benötigt nur ca. 10 bis 20 Prozent der Wassermenge eines konventionellen Sprinklersystems, was einen minimalen Löschwasserschaden sicherstellt. Häufig kann auf die lokale Wasserversorgung zugegriffen werden, wodurch eine aufwendige und platzintensive Lagerung des Wassers entfällt. Selbst in kleinen Räumen kann die Pumpenanlage platziert und für alle Brandrisiken im Rechenzentrum genutzt werden. Der Einsatz unterschiedlicher Serviceteams für die Wartung verschiedener Löschsysteme und die damit verbundenen Aufwände entfallen.

Kleine Tröpfchen – große Wirkung

Von allen bekannten Löschmitteln besitzt Wasser das höchste Wärmebindungsvermögen. Durch die Vernebelung des Wassers, die durch spezielle Düsen erreicht wird, vergrößert sich die Wärmetransportoberfläche. Ein Betriebsdruck von mehr als 60 bar ist physikalisch notwendig, um zum einen an der Düse ausreichend Energie für den Zerteilungsprozess zur Verfügung zu stellen. Durch diesen hohen Druck wird dem erzeugten Tropfen zum anderen genügend kinetische Energie zugeführt, um eine entsprechende Wurfweite zu erzielen, so dass bis zu 12 m hohe Räumlichkeiten mit einer Deckeninstallation abgesichert werden können. (Bild 2)

Bild 2 Minimaler Wassereinsatz durch kleinste Tröpfchenverteilung.

Foto: FOGTEC

Der Wassernebel breitet sich sehr schnell und ohne Bedarf einer Vorwarnzeit in den relevanten Bereichen aus. Die dabei erzeugten Nebeltröpfchen haben einen mittleren Durchmesser von 20 bis 150 µm und verteilen sich nahezu gasartig im Raum, so dass auch verdeckte Brandherde erreicht werden können. Durch die Verdampfungsenergie entsteht eine deutlich bessere Kühlwirkung gegenüber konventioneller Sprinklertechnik.

Durch die Verdampfung wird eine mehr als 1600-fache Volumenvergrößerung des Wassers erzielt, wodurch der Luftsauerstoff direkt am Brandherd verdrängt und somit die Sauerstoffkonzentration lokal gesenkt und das Feuer erstickt wird. Im Gegensatz zu Gaslöschsystemen wird beim Einsatz von HDWN nur eine lokal begrenzte Inertisierung aufgrund der Verdampfung direkt am Brandherd bewirkt, sodass sich im übrigen Raum die Sauerstoffkonzentration nur unwesentlich verändert.

Nachhaltige Technik zur Brandbekämpfung

Beim Auslösen eines HDWN-Systems beschränken sich die Aufwände für die Wiederinbetriebnahme auf die Kosten für Frischwasser und eventuell den Austausch einiger Düsen. Zusätzliche bauliche Maßnahmen wie Druckentlastungen und Raumabdichtungen sind nicht erforderlich und können eingespart werden, ohne die Funktion zu beeinträchtigen. Pre-Action-Systeme verhindern eine Fehlauslösung und somit ist der ungewollte Austritt von Wasser nahezu ausgeschlossen.

Planer und Betreiber setzen schon seit 20 Jahren HDWN-Anlagen der FOGTEC als umweltfreundliche und nachhaltige Möglichkeit zur Absicherung von Rechenzentren ein. Die ersten Installationen, wie beispielsweise bei Redbus in Frankfurt, wurden inzwischen mehrfach angepasst und erweitert. (Bild 3)

Bild 3 Serverraum im Rechenzentrum Redbus, Frankfurt.

Foto: FOGTEC

Die flexible und einfach erweiterbare Installation überzeugte in Verbindung mit der Erhöhung der Sicherheit zum Erhalt der Daten und Reduktion von Betriebsunterbrechungen im Fall eines Brandes.

Aber auch für Neubauten von Rechenzentren wird dieses System weltweit genutzt. In China wurden zwei komplette Neubauten mit jeweils mehr als 100 000 m2 Schutzfläche mit HDWN-Technik ausgestattet. Unternehmen schätzen die Möglichkeit, mit geringem Einsatz von Wasser einen Brand zu bekämpfen. Denn Trinkwasser ist ein kostbares Gut, das nicht unbegrenzt zur Verfügung steht.

*Den vollständigen Artikel finden Sie in der Ausgabe 5/6 der Technischen Sicherheit.

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Alexandra Langstrof
freie Journalistin, Erkrath.
Rüdiger Kopp
Geschäftsführer Stationäre Systeme, FOGTEC Brandschutz GmbH, Köln
Ralph Paulwitz
Vertriebsleiter Stationäre Systeme, FOGTEC Brandschutz GmbH, Köln www.FOGTEC.com

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