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Hybridlöschsysteme für Rechenzentren

RZ-Brandschutzkonzept mit Löschgasen

18. November 2020, 06:00 Uhr   |  Christian Leu/jos

RZ-Brandschutzkonzept mit Löschgasen
© Minimax

Ein OxeoPrevent-System im RZ-Einsatz

Die Hochverfügbarkeit der IT in einem Datacenter steht an erster Stelle. Hohe Energie- und Technikdichte bedeuten hohe Brandlasten. Die hochkomplexe Ausstattung von Rechenzentren und anderen IT-Bereichen sowie die dort eingesetzten Materialien bringen ein besonders hohes Brandrisiko mit sich. Daher lohnt es sich, die Vor- und Nachteile verschiedener Brandschutzkonzepte abzuwägen.

Eine umfassende und auf die individuellen Anforderungen abgestimmte Brandschutzanlage – unter Berücksichtigung der verschiedenen Brandrisiken – ist eine besonders wichtige unternehmerische Notwendigkeit, nicht nur in der IT-Branche. Ein individuelles Brandschutzsystem sorgt nicht nur für Verfügbarkeit der Daten, sondern auch für den Schutz der hochwertigen und sensiblen Einrichtungen sowie der technischen Infrastruktur und erfüllt ergänzend die Anforderungen der Versicherer. Das frühzeitige Erkennen eines Entstehungsbrandes und damit verbunden die frühzeitige Aktivierung des Brandschutzsystems sind für die Brandbekämpfung und somit für die Verfügbarkeit eines Datacenters bekanntlich von größter Bedeutung.
Der Einsatz von Gasen wie zum Beispiel Stickstoff vermeidet Brandfolgeschäden durch das Löschmittel. Solche Schäden können mitunter bei Wasserlöschanlagen auftreten, wenn das Wasser sensible Bauteile beschädigt. Die Brennbarkeit der meisten Feststoffe steht in direktem Zusammenhang mit der Sauerstoffkonzentration in der Umgebungsluft. Durch Verminderung der Sauerstoffkonzentration sinkt auch die Brandgefahr.
Auf diesem Prinzip bauen klassische Inertgas-Löschsysteme und Sauerstoffreduzierungsanlagen auf. Durch die Reduzierung des Sauerstoffanteils in der Luft nimmt das System dem Feuer buchstäblich „die Luft zum Atmen“.

Inertgas-Löschanlagen

Als klassische Brandschutzsysteme in Datacentern oder IT- und Server-Räumen und somit zum Schutz elektrischer und elektronischer Einrichtungen haben sich Inertgas-Löschanlagen (inerte Gase: Stickstoff oder Argon) bewährt. Stickstoff und Argon sind natürliche Bestandteile der Umgebungsluft, zudem ungiftig und nicht elektrisch leitend. Sie erreichen ihre Löschwirkung durch das Verdrängen des Luftsauerstoffs. Daher spricht man auch vom Stickeffekt. Das vorhandene Luftvolumen muss nur um etwa ein Drittel verdrängt werden, was einer Löschgaskonzentration von 34 Volumenprozent entspricht.

Das in einer reaktiven Löschanlage (nach Ausbruch eines Brandes) verwendete Inertgas verteilt die Anlage im Brandfall homogen im Schutzbereich/Löschbereich und verdrängt dadurch den Sauerstoff vom Brandherd. Wegen der dreidimensionalen Wirkungsweise löscht dieses Vorgehen selbst verdeckte Brandherde zuverlässig und sicher vor Rückzündungen. Der Personenschutz spielt beim Einsatz von Inertgas-Löschanlage eine große Rolle und ist durch Regelwerke reglementiert. Das Verlassen des Schutzbereiches vor einer Löschanlagenauslösung ist in diesem Fall zwingend erforderlich.

Brandvermeidungsanlagen

Eine Brandvermeidungsanlage schützt präventiv. Während Löschanlagen als Brandbekämpfungssysteme einen Brand erst nach der Entstehungsphase bekämpfen können, setzt die Sauerstoffreduktion zu einem früheren Zeitpunkt an. Eine Brandvermeidungsanlage, oft auch Sauerstoffreduzierungsanlage genannt, senkt den Luftsauerstoffgehalt in einem Schutzbereich abhängig vom eingesetzten Brandvermeidungssystem entweder kontinuierlich oder im Ernstfall bedarfsgesteuert durch die gezielte Zufuhr von Stickstoff soweit ab, dass eine „brandsichere“ Atmosphäre entsteht. Dies schließt dann die Entstehung eines offenen Brandes sicher aus.

Darüber ist auch die Ausbreitung eines Schwelbrandes auf ein Minimum begrenzt. Im Vergleich zu Gaslöschanlagen bleibt die Sauerstoffkonzentration bei Sauerstoffreduzierungssystemen durch die geregelte und kontrollierte Stickstoffzufuhr stets auf einem für Personen ungefährlichen konstanten Niveau. Um eine Sauerstoffreduzierungsanlage zur Brandvermeidung einsetzen zu können, sollte zunächst als Voraussetzung eine dichte Gebäudehülle und ein möglichst geringer Frischluftaustausch für die einwandfreie und effiziente Funktion vorliegen.

Permanente Brandvermeidungssysteme senken den Sauerstoffgehalt in der Umgebungsluft des Schutzbereiches konstant auf die gewünschte Betriebskonzentration ab und sorgen so für eine dauerhaft „brandsichere Atmosphäre“. Mit einem Anteil von ca. 78 Volumenprozent ist Stickstoff der Hauptbestandteil unserer Erdatmosphäre. Den Stickstoff gewinnt eine Sauerstoffreduzierungsanlage direkt aus der Umgebungsluft vor Ort (Luftzersetzungsanlage). Da Stickstoff in der natürlichen Atmosphäre vorkommt, ist der menschliche Körper an einen hohen Stickstoffanteil in der Luft angepasst. Die durch eine Sauerstoffreduzierungsanlage erzielte Reduzierung des Sauerstoffanteils auf 15 Volumenprozent (relevante Entzündungsgrenze der brennbaren Stoffe in IT-Bereichen) entspricht etwa dem absoluten Sauerstoffanteil im Vergleich zu einer Höhe von etwa 3.000 Metern über dem Meeresspiegel und ist damit unbedenklich.
Dennoch sind gemäß den einschlägigen Regularien Personenschutzmaßnahmen und eine arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung gemäß G 28 „Arbeiten in sauerstoffreduzierter Atmosphäre“ für alle Personen erforderlich, die den sauerstoffreduzierten Schutzbereich betreten.

Bei einer bedarfsgesteuerten Brandvermeidungsanlage wie zum Beispiel Oxeo EcoPrevent CS (Cylinder Storage) von Minimax geschieht die Zufuhr des Stickstoffs in den Schutzbereich bedarfsgesteuert. Dies bedeutet, dass der Sauerstoffgehalt im betriebsbereiten Zustand der Anlage dauerhaft bei 20,9 Volumenprozent liegt. Erst wenn das System die bei der Brandentstehung entweichenden Thermolysegase detektiert, wird die Sauerstoffkonzentration im Schutzbereich durch die kontrollierte Zufuhr von Stickstoff aus einem Flaschenreservoir soweit abgesenkt, dass eine „brandsichere Atmosphäre“ (Präventionsmodus) entsteht.

Sobald der Sauerstoffgehalt wieder steigt, flutet das System den Stickstoff solange nach, bis die gewünschte Haltezeit erreicht ist. Arbeitsmedizinische Untersuchungen für den Aufenthalt von Mitarbeitern in Bereichen mit einer Sauerstoffkonzentration über 17 Volumenprozent sind nicht notwendig. Erst bei Aktivierung des sogenannten Präventionsmodus müssen Personen für das Betreten des inertisierten Schutzbereichs eine arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung vorweisen.

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2. Energieeffiziente Brandvermeidungssysteme

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