هندسة استخراج الدخان في مركز البيانات

المشروع

هندسة استخراج الدخان في مركز البيانات

السنة

2025

العميل

نورث كارولاينا

الموقع

وارسو

التصنيف

مركز البيانات - استخراج الدخان

مواصلة التصفح :
جدول المحتويات
آخر أخبارنا :
مشاريع مركز البيانات لدينا :
مجالات خبرتنا :
الملفات الفنية :

هل تحتاج إلى رأي خبير؟

مهندسونا مستعدون للاستماع ومواجهة أي تحدٍ.

استخراج الدخان والسلامة من الحرائق في مركز البيانات: دراسة لقاعة بيانات

فهم الخصائص التنظيمية والتقنية لقاعة البيانات عالية الكثافة

كجزء من بناء مركز بيانات جديد، استعان أحد اللاعبين الرئيسيين في هذا القطاع بخبرةشركة EOLIOS لإجراء دراسة لاستخراج الدخان تهدف إلى تقييم ظروف السلامة للمشاركين في حالة نشوبحريق في غرفة الكمبيوتر.

يطرح مركز البيانات هذا، المصمم لاستيعاب عدة مئات من رفوف تكنولوجيا المعلومات عالية الكثافة، قضايا السلامة من الحرائق الحرجة. المشروع جزء من سياق تنظيمي متطلب، حيث يجب أن تتعايش حماية الأشخاص واستمرارية خدمة البنى التحتية الرقمية. على الرغم من أن الموقع غير مصنَّف كموقع لتخطيط موارد المؤسسات، إلا أن سلامة المعنيين، وخاصةً فرق الإطفاء، تظل مسألة أساسية.

كان للدراسة التي أجريت بتكليف من EOLIOS هدفان:

  • للتحقق من قدرة نظام شفط الدخان على استعادة الظروف التي يمكن لخدمات الطوارئ تحملها في حالة نشوب حريق في غرفة مليئة بخزائن الكمبيوتر.
  • تحديد أي مناطق يتعذر الوصول إليها مؤقتًا، فيما يتعلق بموقع الحريق وظروف انتشاره وسلوك نظام استخراج الدخان.
Play Video

استخراج الحرائق والدخان في مراكز البيانات: فهم الاستراتيجية الصحيحة لغرف تكنولوجيا المعلومات

الحريق في البيئات التقنية ذات التهوية الجيدة: نهج محدد

كانت دراسة استخلاص الدخان التي عُهد بها إلى EOLIOS جزءًا من مشروع مركز بيانات ذي كثافة عالية في تكنولوجيا المعلومات، حيث لا يمكن التعامل مع المخاطر المرتبطةبالحريق باستخدام نهج تقليدي. القاعة التي تم تحليلها، والتي تمثل الغرف الأخرى في المبنى، مصممة لإيواء حوالي 400 حجرة كمبيوتر، وهو ما يمثل حملاً حرارياً إجمالياً يزيد عن 4 ميجاوات، يتم تبديده بالكامل بواسطة نظام تبريد بالهواء القسري في المعرض التقني.

ينطوي هذا المستوى من الطاقة، بالإضافة إلى كثافة التصميم، على تركيز عالٍ من المواد القابلة للاحتراق ومصادر الحرارة ودورانالهواء، في مساحة مقسمة وتقنية للغاية.

وصف قاعة البيانات

ضمان سلامة رجال الإطفاء: دراسة قابلية الاستمرارية

على عكس المنشأة المفتوحة للجمهور، ليس المقصود من المبنى أن يكون مشغولاً بشكل دائم. ومع ذلك، فإن لوائح السلامة المعمول بها تتطلب أن تكون الظروف مضمونة لرجال الإطفاء حتى يتمكنوا من التدخل، خاصة من حيث الرؤية ودرجة الحرارة والإشعاع الحراري.

يسري هذا الشرط في حالة عدم وجود نظام استخلاص الدخان الذي يتم تشغيله تلقائيًا: يظل التفعيل طوعيًا، ويتم تنفيذه في الموقع بعد التقييم من قبل خدمات الطوارئ. لذلك يجب أن يكون النظام قادراً على استعادة الظروف المواتية حتى لو كانالحريق قد بدأ بالفعل.

تضمنت المشكلة التي كان يجب حلها تحديد التكوينات الحرجة للحريق الموضعي أو المنتشر، وتقييم قدرة نظام استخراج الدخان على إخلاء الدخان دون تفاقم الاحتراق. كان من الضروري فهم متى وتحت أي ظروف يمكن تصور التدخل، مع مراعاة سلوك التركيبات التقنية، ولا سيما إعادة تدوير الهواء من خلال جدران المروحة، ودور غرفة الإمدادات، وهندسة المبنى.

كان يجب أن تأخذ المحاكاة أيضًا في الاعتبار تأثير الرشاشات التي، على الرغم من فعاليتها في الحد من انتشار الحريق، إلا أنها قد لا تكون كافية لضمان الرؤية الكافية أو لخفض درجات الحرارة المحيطة بسرعة.

باختصار، لم يكن الهدف فقط التحقق من صحة حجم نظام استخراج الدخان وموارد الطوارئ، ولكن قبل كل شيء فهم الديناميكيات الفعلية في بيئة معقدة، من أجل تزويد مالك المشروع والسلطات الإشرافية برؤية دقيقة وراسخة لسلامة الموقع.

محاكاة CFD لحريق في قاعة البيانات

إنشاء نموذج واقعي يتكيف مع تكوينات مركز البيانات

من أجل تحقيق أهداف الدراسة وتقديم رؤية واقعية وتنبؤية لظواهرالحرائق في قاعة البيانات، طبقت EOLIOS نهجًا قائمًا على المحاكاة العددية في ديناميكيات الموائع. الأداة المستخدمة في هذه المهمة، وهي محاكي ديناميكيات الحرائق (FDS)، هي معيار دولي في مجال نمذجة الحرائق. طوَّرها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، وهي تتيح المحاكاة الدقيقة لانتشار الدخان وتطور درجات الحرارة وسلوك الهواء في البيئات المعقدة.

تمثلت المرحلة الأولى من العمل في بناء نموذج ثلاثي الأبعاد مطابق للهندسة الفعلية للغرفة، ودمج جميع العناصر المؤثرة على التدفقات. وأخذت النمذجة في الاعتبار تقسيم الممرات، والتخطيط الدقيق لخلجان الكمبيوتر، وارتفاع السقف، والمعارض الفنية، وفتحات هواء الإمداد وأنظمة الهواء المرتد.

الممر داخل مركز البيانات

تم إيلاء اهتمام خاص لتمثيل أجهزة مناولة الهواء، في هذه الحالة جدران المراوح، ونقاط تدفق الهواء المختلفة بين الأحجام. كما تم تمثيل مخمدات شفط الدخان وشبكات هواء الإمداد ومداخل الهواء النقي في النموذج، من أجل تقييم دورها في آليات شفط الدخان بمجرد تفعيلها.

مكّنتنا الشبكة المختارة لهذه الدراسة من تحقيق دقة دقيقة، مع أكثر من مائة مليون خلية نشطة، مما يضمن إعادة إنتاج دقيقة لتدرجات الحرارة والدخان والسرعة.

تحديد المصادر المحتملة للحريق

تم تحديد ثلاثة سيناريوهات للحريق لتغطية التكوينات الحرجة الرئيسية اعتمادًا على موضع التركيز.

  • السيناريو أ: حريق في بداية الممر
  • السيناريو (ب): حريق في نهاية الممر، بالقرب من وحدات مناولة الهواء
  • السيناريو (ج): حريق في منتصف الممر

تمت دراسة متغيرين لكل من هذه الحالات:

  • حريق غير منتشر: خليج واحد مشتعل بالنيران
  • الحريق مع الانتشار: التمدد إلى الخلجان المجاورة كل دقيقتين ونمذجة تفعيل الرشاشات

تحجيم الحرائق ودور أنظمة رشاشات المياه

تم تمثيل سلوك الحريق بشكل واقعي، استنادًا إلى بيانات من المؤلفات العلمية عناشتعال خزانات الكمبيوتر. تتوافق الطاقة الحرارية المحددة مع حالة تمثيلية لحريق جيد التهوية في بيئة من نوع مركز البيانات.

تم تشغيل كل محاكاة على مدى عدة عشرات من الدقائق، من أجل مراقبة الآثار المتأخرةللحريق على البيئة وتقييم تأثير استخراج الدخان الذي تم تشغيله في منتصف الطريق. أتاح هذا الاختيار للإطار الزمني إمكانية تحليل كل من مرحلة تراكم الحريق ومرحلة ما بعد استقرار الرشاش، مع أو بدون تدخل استخراج الدخان.

نشر النار في قاعة الداتا هول

وأخيرًا، استخرجت EOLIOS، لكل سيناريو، الكميات الفيزيائية ذات الصلة على ارتفاع الإنسان، أي درجة الحرارة والرؤية وتدفق الحرارة المشعة وسرعة تدفق الهواء. تم تحليل هذه البيانات وفقًا لعتبات القابلية للاستمرار المعترف بها في اللوائح الفرنسية والمعايير الدولية، مما يتيح إجراء تقييم موضوعي لجدوى التدخل البشري في بيئة مليئة بالدخان.

تحليل ظروف مكافحة الحرائق

الآثار الملحوظة في حالة احتواء حريق (1 خليج)

أظهرت عمليات المحاكاة التي أُجريت كجزء من سيناريوهات الحريق الموضعي أن البيئة الداخلية تحت السيطرة. عندما يتأثر رف كمبيوتر واحد فقطبالحريق، يظل الحمل الحراري معتدلاً وتقتصر التأثيرات الحرارية على المنطقة المجاورة للحريق مباشرة. عند ارتفاع الإنسان، لا تتجاوز درجات الحرارة العتبات الحرجة للتدخل مع مقاومة الحريق، وتبقى التدفقات الحرارية المشعة أقل من القيم الحدية المقبولة عمومًا لضمان سلامة المعنيين.

كما يظل انتشار الدخان محصوراً في هذا النوع من التكوين. وبفضل فعالية التجزئة الرأسية ووجود أرضيات معلقة من العادم يميل الدخان إلى التركز في الطبقات العليا، مما يشكل طبقة مستقرة ليس لها تأثير كبير على مناطق حركة المرور. يساعد نظام التهوية الميكانيكية، الذي يكون نشطًا دائمًا، على الحد من الانتشار الأفقي لهذه الأدخنة دون إحداث أي ضغط زائد غير مواتٍ. ونتيجة لذلك، تكون الرؤية مُرضية بشكل عام في معظم أنحاء الحجم، بما في ذلك الممرات المجاورة.

هذا السلوك يؤكد صحة الاستراتيجية الأساسية المعتمدةلتنظيم قاعة البيانات، أي توجيه تدفقات الهواء، وتقسيم مناطق الإمداد والعودة، والفصل الواضح بين دوائر الإخلاء ومناطق الانتشار المحتملة. في ظل هذه الظروف، يمكن لخدمات الطوارئ التدخل بسرعة دون انتظار تفعيل نظام شفط الدخان، وهي ميزة كبيرة في حالة اكتشافحريق في مرحلة مبكرة.

Play Video

درجة الحرارة المتساوية بدون انتشار

تأثير انتشار الحرائق على رؤية مركز البيانات ودرجات الحرارة في مركز البيانات

عندما ينتشرالحريق إلى عدة ممرات، إما نتيجة للتأثير الحراري أو عدم الكشف السريع، تتدهور ظروفالاستجابة بشكل كبير. تُظهر النتائج ارتفاعاً سريعاً في درجات الحرارة في الممرات المعنية، حيث تصل إلى أكثر من 100 درجة مئوية عند ارتفاع الإنسان في أسوأ الحالات. يؤدي انتشار الحريق محليًا إلى تعديل التدفقات الهوائية، لا سيما بالقرب من وحدات مناولة الهواء، مما قد يولد تأثير إعادة تدوير الغازات الساخنة نحو مناطق الاسترداد.

Play Video

درجة حرارة Iso 100 درجة مئوية

تخلق هذه الظاهرة جيوبًا منالهواء المحموم في مناطق معينة من القاعة، بما في ذلك على مسافة من الحريق، مما يجعل من الصعب أو حتى من المستحيل مؤقتًا على خدمات الطوارئ التحرك دون حماية معززة. بالإضافة إلى ذلك، أدى الاحتراق المطول في عدة خلجان غنية بالبلاستيك إلى إنتاج كميات كبيرة من السخام، مما أدى إلى انخفاض سريع في الرؤية إلى ما دون الحد المطلوب. منذ الدقيقة العاشرة، أصبحت بعض مناطق القاعة معتمة تمامًا، مما جعل من المستحيل التنقل بأمان دون معدات مناسبة.

كما تشهد أروقة الخدمات، المتصلة بالمناطق الرئيسية عبر قنوات الكابلات أو قنوات التهوية، ارتفاعاً في درجة الحرارة وتلوثاً تدريجياً بالدخان، مما يحد من إمكانيات الوصول غير المباشر إلى الحريق. في هذه السيناريوهات، يجب تنشيط شفط الدخان لإعادة تهيئة الحد الأدنى من ظروف الرؤية والحد من التراكم الحراري للمبنى.

Play Video

خطة درجة الحرارة

Play Video

مستوى درجة الحرارة بدون انتشار

تأثير أنظمة شفط الدخان على السلامة من الحرائق

تؤكد عمليات المحاكاةفعالية نظام شفط الد خان كما هو مصمم، طالما يتم تفعيله يدويًا في الوقت المناسب. في السيناريوهات التي تم اختبارها، يؤدي تنشيط مخمدات شفط الدخان من الدقيقة الرابعة عشرة فصاعدًا إلى ديناميكية تجديد الهواء المواتية، مما يؤدي إلى إخلاء الدخان الراكد وخفض درجة الحرارة تدريجيًا في مناطق الدوران.

تعمل هذه الآلية بقصور ذاتي معين، ولكن آثارها تصبح ملحوظة في غضون خمس إلى ست دقائق من تشغيلها. يتم امتصاص طبقات الغازات الساخنة من خلال فتحات التهوية واستبدالهابهواء نقي يتم إدخاله من المستويات الأدنى أو المناطق العازلة، مما يساعد على استعادة الأحجام التي يمكن الوصول إليها على مستوى الأرض. هذا لا يحسّن الرؤية فحسب، بل يقلل أيضاً من الضغط الحراري على الهياكل والمواد الحساسة التي لم تتأثر بالحريق بعد.

Play Video

خطة الرؤية

وبالإضافة إلى نظام الرش الذي يحد منشدة حرارة الحريق، فإن استخراج الدخان يعمل على استقرار الوضع ويفتح فرصة لخدمات الطوارئ. تظهر عمليات المحاكاة أن الجمع بين هذين النظامين التقنيين يمكن أن يعيد أجواءً قابلة للاستمرار في معظم قاعة البيانات في غضون دقائق قليلة، حتى في حالة الانتشار الأولي، مما يؤكد أهمية التنسيق الدقيق بين الكشف والإطفاء والإخراج لضمان إدارة فعالة للحريق في هذا النوع منالبيئة التقنية.

مساهمة EOLIOS: الخبرة في مجال السلامة من الحرائق لمراكز البيانات

الأدوات الرقمية لأداء الحرائق

عند مواجهة بيئات محددة مثل غرف الكمبيوتر ذات الكثافة العالية للطاقة، سرعان ما تُظهر أدواتتحليل الحرائق التقليدية محدوديتها. كجزء من هذه المهمة، تمكَّنت EOLIOS من تنفيذ نمذجة متقدمة لتمثيل الآثار الحقيقية للحريق في قاعة بيانات حديثة بدقة. مكّن استخدام برنامج FDS، إلى جانب النمذجة ثلاثية الأبعاد الكاملة للموقع، من محاكاة سيناريوهات تمثيلية وقابلة للاستخدام، مع دمج التفاعلات المعقدة بين أنظمة هواء الإمداد والتجزئة وإعادة تدوير الهواء واستخراج الدخان.

Play Video

عزل درجة حرارة الهواء النقي والدافئ

بالإضافة إلى النمذجة، قامت EOLIOS بتنظيمالدراسة بحيث توفر مؤشرات واضحة: درجة الحرارة، والرؤية، والإشعاع الحراري، وظروف الاستقرار،وما إلى ذلك. تم تحليل كل معيار على ارتفاع الإنسان، مع إيلاء اهتمام خاص للعتبات المسموح بها للتدخل البشري لفترات طويلة. يتيح لنا هذا النهج العملي الذي يركز على الاحتياجات التشغيلية تقييم ليس فقط الأداء الجوهري للمنشآت، ولكن أيضًا فعاليتهافي مواقف الحياة الواقعية.

نهج واضح وموثوق به يمكن الاستفادة منه مع السلطات

تميزتالدراسة أيضًا بقدرتها على توحيد أصحاب المصلحة في المشروع حول فهم مشترك للمشكلات. وقُدمت النتائج في شكل تقارير مصورةومقتطفات فيديو من عمليات المحاكاة وخرائط مكانية وزمانية، مما سهل فهمها على مالك المشروع والمشغلين ومكاتب التحكم وخدمات الإطفاء والإنقاذ. هذا النهج التقني هو أحد نقاط قوةEOLIOS، حيث يجمع بين الدقة المنهجية والقدرة على جعلالمعلومات واضحة وقابلة للاستخدام المباشر.

وأخيراً، تُعد هذه الدراسة أداة قيّمة للحوار مع السلطات الإدارية. فهي تُظهر أن الموقع لا يمتثل فقط للمتطلبات التنظيمية، بل إنه كان موضوعًا لنهج طوعيلتوقع مخاطر الحرائقوتحسينها. وبهذا المعنى، فهي تتجاوز إطار التحقق من صحة التصميم البسيط، وهي جزء من منطق المرونة والأداء والمسؤولية الفنية. هذا هو بالضبط هذا النوع منالنهج الذي تعتزمEOLIOS الترويج له مع عملائها في قطاع مراكز البيانات وأماكن أخرى.

اكتشف المزيد حول هذا الموضوع:

فيديو ملخص الدراسة

ملخص الدراسة

هدفتدراسة استخراج الدخان التي أجرتها EOLIOS لمركز بيانات عالي الكثافة إلى ضمان سلامة المعنيين في حالة نشوبحريق والتحقق من أداء أنظمة الحماية. باستخدام نمذجة CFD (FDS) ونموذج ثلاثي الأبعاد مفصل، تمت محاكاة عدة سيناريوهات، مع دمج تأثيرات الرشاشات واستخراج الدخان والخصائص التقنية للموقع.
أظهرت النتائج أنه بالنسبة لحريق متمركز في خليج ما، تظل الظروف قابلة للاستمرار بشكل عام(درجة الحرارة والرؤية والإشعاع). من ناحية أخرى، في حالة الانتشار، تنخفض الرؤية بسرعة، وترتفع درجات الحرارة فوق العتبات الحرجة ويصبح من غير الممكن الوصول إلى بعض المناطق.

يمكن أن يؤدي التفعيل المتحكم فيه لاستخراج الدخان، خاصةً عندما يقترن بالرشاشات، إلى استعادة الظروف المواتية بعد بضع دقائق وفتح نافذة فرصة لخدمات الطوارئ.
وبالإضافة إلى عمليات المحاكاة، أنتجت الدراسة مؤشرات واضحة (قابلية الاستقرار، والتدفقات الحرارية، وتقسيم الدخان إلى طبقات) ووسائل تعليمية (مقاطع فيديو، وخرائط)، مما يسهل الحوار مع مالك المشروع والمشغلين والسلطات.
يُظهر هذا النهج قدرة EOLIOS على الجمع بين الدقة العلمية والتعليم الفني، وتقديم رؤية تشغيلية لمخاطر الحرائق. فهو يتجاوز مجرد التحقق التنظيمي البسيط، ويستند إلى منطق المرونة والأداء والمسؤولية.

Play Video

ملخص فيديو للمهمة

اكتشف مشاريع مراكز البيانات الأخرى

المحاكاة والتحسين الأمثل للأعمدة الحرارية – مركز البيانات

هندسة استخراج الدخان في مركز البيانات

تعريض الحقل الخارجي والداخلي – مركز البيانات العملاق

تحسين CFD – مركز البيانات

مركز البيانات – DC28 – داخلي

دراسة فقدان الضغط – المولدات – مركز البيانات

مركز البيانات – PA 22 – خارجي

المباني التقنية – مركز البيانات

تحسين التبريد – مركز البيانات

مراكز البيانات – DC15.1 و DC15.2 – خارجية

مركز البيانات – باريس

مركز البيانات – D14 – خارجي

مركز البيانات – DC17 – خارجي

مركز البيانات – DC17 – داخلي – داخلي

مركز البيانات – DC25 و DC26 – خارجي

مركز البيانات – DC10 – داخلي

مركز البيانات – GAZ NOVEC

DC23 – خارجي

مركز البيانات – DC25 – داخلي