Jak zabránit poškození a výpadkům datových center

Ovlivnění ze strany blesku a přepětí přitom představují závažné a často přehlížené riziko.

Chybějící nebo nedostatečné ochranná opatření mohou vést k závažným následkům jako jsou požár, výpadek důležitých systémů nebo dokonce ztráta dat. Opatření na ochranu před bleskem a přepětím jsou zásadním prvkem celého bezpečnostního konceptu datových center. Díky nim lze minimalizovat rizika, zajistit nepřetržitý tok dat, zabránit nákladným škodám a výpadkům kritických systémů. Realizace ochranných opatření je rovněž vyžadována zákonnými předpisy, normami nebo v rámci certifikace.

Posouzení rizika

Cílem posouzení je objektivizovat a kvantifikovat riziko pro stavby a jejich vnitřní zařízení, které představuje přímý a nepřímý úder blesku. Analýza rizika popsaná v normě ČSN EN 62305-2 ed. 2 přitom zajišťuje vytvoření konceptu ochrany před bleskem, který bude srozumitelný pro všechny zúčastněné.

Normativní požadavky

Norma EN 50600, v České republice norma ČSN EN 50600-1 ed .2, Informační technologie – Zařízení a infrastruktury datových center je první evropskou normou, která se zabývá uceleným přístupem a stanovuje předpisy pro projektování, stavbu a provoz datových center.
V normě ČSN EN 50600-2-2 ed. 2, část 2-2: „Zdroje a rozvody napájení“ jsou uvedena vyžadovaná opatření na ochranu před bleskem. Tato se konkrétně odkazuje na kompletní řadu norem ČSN EN 62305 Ochrana před bleskem, která se skládá z následujících částí:

• ČSN EN 62305–1 ed. 2: Obecné principy
• ČSN EN 62305–2 ed. 2: Řízení rizika
• ČSN EN 62305–3, ed. 2: Hmotné škody na stavbách
• ČSN EN 62305–4, ed. 2: Elektrické a elektronické systémy ve stavbách (účinky LEMP).

Při plánování ochrany datových center je nutné splnit jak zákonné požadavky a požadavky norem, tak i případná kritéria pro udělení potřebných certifikátů. Základní prvky uceleného konceptu ochrany jsou:

• obvodové zemniče a uzemňovací soustava,
• vnější ochrana před bleskem,
• stínění budovy a vyrovnání potenciálů,
• ochrana před přepětím.

Nejdůležitější normy pro projektování a realizaci opatření ochran před bleskem a přepětím v datových centrech jsou uvedeny na obrázku 1.

Vnější ochrana před bleskem

Uzemňovací soustava datového centra je základním prvkem nejen pro bezpečí osob a systémů, ale také pro zajištění stínění proti LEMP. Norma ČSN EN 50600-1 ed. 2 v části 2-1 stanovuje pro datová centra požadavek na provedení základového zemniče podle ČSN EN 62305-3 ed. 2.
Při plánování opatření proti elektromagnetickému ovlivnění datových center lze mimo jiné odkázat na normu ČSN EN 50600-2-2 ed. 2, která s ohledem na koncept ochrany proti LEMP odkazuje na normu ČSN EN 62305-4,ed. 2. Z toho důvodu je tuto normu nutné zohlednit při plánování datových center.
Kompaktní systém vnější ochrany před bleskem (LPS: Lightning Protection System) se podle normy ČSN EN 62305-3,ed. 2 skládá z jímače, svodů, uzemňovací soustavy, vypočtené dostatečné vzdálenosti a vyrovnání potenciálů.
Dostatečná vzdálenost je v normě ČSN EN 62561-3 ed. 2 definována jako „vzdálenost mezi dvěma částmi, kde nemůže vzniknout nebezpečné jiskření.“ U zařízení umístěných na střeše v těsné blízkosti je proto ideálním řešením izolovaná jímací soustava, provedená např. za pomoci vodičů HVI, která řeší problém „dostatečné vzdálenosti“, šetří prostor a podstatným způsobem zjednodušuje instalaci jímací soustavy.

Vnitřní ochrana před bleskem a přepětím

Blesk, který během krátkého času vytvoří enormní množství energie, způsobuje silný elektromagnetický impulz (LEMP). LEMP se může vyskytnout jak u přímého úderu blesku do budovy, tak i při úderu do okolí budovy. Kromě ekvipotenciálního pospojování všech vodivých částí budovy je podstatně vyšší ochrana proti tomuto rušivému elektromagnetickému jevu docílena, pokud je budova nebo daný prostor chráněn stíněním v souladu s normou ČSN EN 62305-4 ed. 2. Cílem je provedení v ideálním případě uzavřené Faradayovy klece pro vytvoření definované oblasti pro umístění citlivé elektroniky.
Samotná realizace opatření a vytvoření prostorového stínění bývá zpravidla velmi náročné jak po technické, tak i finanční stránce. Ze stavebního hlediska je nutné dodržet normativně dané podmínky pro spojení ocelového armování stavby a provedení jednotlivých spojů. Velmi důležitým požadavek při tvorbě stínění je nezbytnost dodržení bezpečného odstupu „ds“. Tedy bezpečné vzdálenosti pro umístění vnitřních systémů, a to z důvodů relativně vysokých magnetických polí v blízkosti stínění.
U starších objektů nelze zajistit splnění požadavků čl. 4.3 normy ČSN EN 62305-3 ed. 2, tj celkový elektrický odpor mezi nejhornějším částí hromosvodu a hlavní ekvipotenciální sběrnicí by neměl větší než 0,2 Ω, jinak nesmí být použito ocelové armování nebo konstrukce jako náhodný svod, jak je uvedeno v 5.3.5 v normě ČSN EN 62305-3 ed. 2. Pro kovové střešní konstrukce, které jsou umístěny na starších objektech, není možno z fyzikálních principu zabránit šíření bleskových proudů a na základě norem ČSN realizovat systém stínění neboli Faradayovou klec. Nelze dodržet bezpečný odstup podle čl. A.3.2 normy ČSN EN 62305-4 ed. 2.

Koordinovaný systém SPD

Podle normy ČSN EN 62305-4 ed. 2, čl. 7 vyžaduje ochrana vnitřních systémů proti rázovým vlnám systematické řešení složené z koordinované SPD jak pro silnoproudá, tak i pro signální a sdělovací metalická vedení.
Tento systém je vhodný pouze pro ochranu zařízení, které je odolné vůči vyzařovaným magnetickým polím, protože SPD budou chránit zařízení pouze proti přivedeným rázovým vlnám. Nižší hladiny ohrožení při přepětí může být dosaženo použitím koordinované SPD.
Vyrovnání potenciálů se dosáhne vzájemným propojením LPS:

• svodiče přepětí SPD T2 pro napájecí síť (podle ČSN EN 61643-11 ed. 2);
• svodiče přepětí SPD T3 pro napájecí síť (podle ČSN EN 61643-11 ed. 2);
• svodiče přepětí SPD T1/P1 pro informačně- technické sítě (podle ČSN EN 61643-21).

Konkrétní návrhy přepěťových ochran pro datové centrum jsou zobrazeny na obrázku 2 a v tabulce 1.

Shrnutí

Včasná implementace opatření na ochranu před bleskem a přepětím podle norem ČSN EN 50600-1 ed. 2 a ČSN EN 62305-3, ed. 2 již v projektové fázi je vždy podstatně snadnější a levnější než dodatečná realizace, které zpravidla velmi náročná jak po technické, tak i finanční stránce.

Technické řešení pomocí Faradayovy klece

Výhody:

• Armování je k dispozici.

Nevýhody:
Je nutno splnit níže uvedené články norem současně:

• podle ČSN EN 62305-3 ed. 2:
  - čl. 4.3 Propojení ocelového armování stavby ze železobetonu – přechodný odpor 0,2 Ω,
  - čl. 5.3.5 Náhodné součásti,
  - čl. 5.5.3 Spoje,
  - čl. E.4.3.1 Všeobecně
  - čl. E.4.3.2 Použití ocelového armování v betonu (obrázek E.5),
  - čl. E.4.3.3 Svařování nebo svorkování ocelových armovaných prutů
  - čl. E.4.3.6 Spojení
  - čl. E.4.3.7 Svody
• podle ČSN EN 62305-4 ed. 2:
  - čl. A.3.2 Mřížové prostorové stínění – bezpečný odstup ds
• Drahá montáž, která podstatně zvýší konečnou cenu oproti ceně izolovaného hromosvodu.
• Měření přechodných odporů v průběhu celé montáže.
• Dále u starších objektů nelze zajistit splnění výše požadavků.
• Pro kovové střešní konstrukce, které jsou umístěny na starších objektech, není možno z fyzikálních principů zabránit šíření bleskových proudů.

Technické řešení pomocí vodičů HVI

Výhody:

• Svedení plného bleskového proudu nejprve do uzemňovací soustavy.
• Dosažení nejvyšší disponibility zařízení během bouřky.
• Není potřeba dodržet obvyklou vzdálenost mezi svody podle tabulky 4 normy ČSN EN 62305-3 ed. 2.
• Jednoduchá a snadní montáž.

Nevýhody:

• Montáž pouze autorizovanou firmou.

Více informací naleznete na: www.dehn.cz