Protection contre la foudre dans les centres de données

Les Centres de Traitement des Données (CTD) sont constamment menacés, non seulement par des attaques informatiques mais aussi par des phénomènes météorologiques tels que les orages électriques. Ce sont des infrastructures critiques qui nécessitent une protection contre la foudre et contre les surtensions pour éviter les pertes de données potentielles et la dégradation des équipements électriques et électroniques, ainsi que pour prévenir les temps d’arrêt, les pannes et les interruptions de service qui entraînent un impact économique important.

Les structures critiques sont des installations ou des systèmes qui sont nécessaires pour assurer le fonctionnement économique ou social. S’il existe différentes classifications des centres de données, allant des salles de serveurs aux centres à haut niveau de sécurité, on peut dire que, de manière générale, les centres de données (CTD) sont les nœuds de traitement des informations critiques pour les entreprises et les particuliers.

Les dangers liés à la foudre sont une source d’inquiétude pour l’industrie des centres de données. La foudre peut provoquer des incendies, détruire des éléments structurels ou mettre hors service des systèmes critiques tels que le refroidissement, l’alimentation électrique et la sécurité, voire mettre hors service un parc entier de serveurs. Plus grave encore, ils peuvent provoquer des accidents du travail.

Les coups de foudre peuvent sembler être un phénomène isolé et improbable, cependant, ils ont provoqué de graves perturbations de service dans des entreprises telles qu’Amazon (2009), Navisite (2010), Google et Fujitsu (2015), AT&T et Microsoft (2018). Les conséquences ont été des interruptions de service de longue durée, des incendies, la destruction d’équipements coûteux et la perte de données clients. À l’inverse, une protection adéquate contre la foudre a permis à Fibernet en 2011 d’éviter tout désagrément à ses clients, ceux-ci n’ayant subi que des dommages matériels minimes et des coupures de courant mineures.

Bien que la sécurité des CTD soit bien meilleure qu’il y a quelques années, selon le rapport 2021 de l’Uptime Institute, quatre incidents de panne de centre de données sur dix entraînent des pertes comprises entre 100 000 et 1 million de dollars. Et un sur six coûterait plus d’un million de dollars. De plus, la gravité des pannes n’a pas diminué entre 2019 et 2021.

Les données recueillies par l’Uptime Institute indiquent que le nombre de pannes graves se situerait entre 20 et 50 par an partout dans le monde, entraînant des perturbations pour les entreprises et les clients. À cela s’ajoute la perte de réputation que ces coupures entraînent. Les chiffres relatifs à la fréquence et à la durée des interruptions suggèrent que les performances réelles des centres de données ou datacenters d’aujourd’hui seraient inférieures à leurs accords de service.

Le coût des interruptions de service augmente en raison de plusieurs facteurs tels que la dépendance croissante des technologies de l’information dans les entreprises mais également dans la vie quotidienne de la société, la taille toujours plus grande des CTD et la difficulté de résoudre rapidement les interruptions de service complexes.

Les clients et les régulateurs des centres de données exigent de plus en plus une supervision accrue et des garanties de bonnes pratiques. La prévention des pannes d’électricité est un défi constant pour les datacenters, qui requiert attention, investissement financier et analyse. La protection contre la foudre est cruciale et représente un coût relativement faible par rapport aux dommages et aux dysfonctionnements qu’un seul coup de foudre peut engendrer pour le personnel, les serveurs et les bâtiments. Tout comme les systèmes de sauvegarde et de redondance, les systèmes de protection contre la foudre et la protection coordonnée contre les surtensions sont essentiels pour la cybersécurité et la continuité des services.

Dans cet article, nous examinerons certains aspects des normes des Centres de Traitement des Données (CTD) qui s’appliquent à la protection contre la foudre et comment les solutions avancées d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. s’adaptent aux besoins de cette industrie.

TIA 942 et BICSI 002 (États-Unis) : protection contre la foudre des centres de données

La norme du Building Industry Consulting Service International pour la conception et la mise en œuvre des bonnes pratiques dans les CTD, BICSI 0021, classe les centres en fonction de leur disponibilité dans les classes F0-F4, où F0 est le niveau le plus bas et F4 le niveau de sécurité le plus élevé.

Les différentes classes impliquent une série de conditions requises en matière de sécurité contre les impacts de foudre. Par exemple, la nécessité d’un système de protection contre la foudre est déterminée dans toutes les classes selon l’analyse de risque effectuée avec la norme NFPA 7802, qui comprend un calcul de risque similaire à la norme IEC 62305-2 pour une analyse plus approfondie. En revanche, la protection préventive par un système de détection des orages est facultative pour les classes F0-F3, mais est recommandée pour les classes F3 et F4 qui sont situées dans des zones à forte incidence d’orages électriques.

D’autre part, la Telecommunications Industry Association (TIA), qui est accréditée par l’American National Standards Institute (ANSI), classe les centres de données dans sa norme TIA 9424 en quatre niveaux. Le niveau 1 fait référence à l’infrastructure de base, sans redondance, qui offre une protection limitée face aux événements physiques. Le niveau 4 correspond au plus haut niveau de sécurité et de protection contre presque tous les incidents physiques.

La norme TIA 942 indique que les systèmes de protection contre la foudre sont requis pour les niveaux 3 et 4, tandis que pour les niveaux 1 et 2, ils doivent faire l’objet d’une analyse de risque conformément à la norme NFPA 780.

En plus des normes BICSI 002 et TIA 942, d’autres normes relatives aux centres de données sont : SS 507 du Singapore Standards Council, SSAE 16 de l’AICPA et la norme européenne EN 50600.

Quoi qu’il en soit, il convient de considérer qu’il peut être nécessaire d’aller au-delà des exigences mentionnées dans les normes afin d’atteindre le plus haut niveau de protection des CTD.

Nous présenterons ci-après les solutions avancées d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. pour protéger les structures critiques telles que les centres de données des effets des orages électriques.

Protection préventive dans les Centres de Traitement des Données (CTD)

La détection locale des orages électriques permet d’éviter les accidents causés par la foudre susceptibles d’entraîner des accidents du travail. Les systèmes d’alerte pour la prévention des risques liés aux orages électriques permettent non seulement de prévenir les risques professionnels, mais également d’adopter des procédures pour déconnecter les systèmes du réseau électrique en activant des groupes électrogènes à la place.

Le système local de détection d’orages ATSTORM® est le plus complet du marché, avec une double technologie de capteurs (champ électrostatique et champ électromagnétique). Les experts d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. assurent le fonctionnement de l’ATSTORM® à distance. Dans le système de calcul centralisé, le signal est traité, le fonctionnement est monitoré et des alertes sont envoyées aux utilisateurs.

Data processing centresProtection externe pour les infrastructures des centres de données

En plus de la protection préventive, les autres mesures de protection du personnel comprennent l’isolation correcte des systèmes de prise de terre et des conducteurs de descente du paratonnerre, afin d’éviter la production d’étincelles entre les parties métalliques de la structure.

En cas de coup de foudre sur l’infrastructure des datacenters, le courant de foudre circulerait vers la terre à travers les différentes parties conductrices telles que les armatures de béton et autres structures métalliques. La probabilité que le courant de foudre pénètre dans le bâtiment est considérablement réduite avec un système externe de protection contre la foudre approprié5, qui peut être composé de pointes et de mailles conductrices, ou de paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA).

Les CTD sont généralement protégés par une protection conventionnelle à base de pointes et de mailles pour former une cage de Faraday qui entoure les bâtiments d’un écran continu, parfaitement conducteur et mis à la terre, ainsi que par une liaison équipotentielle des lignes électriques qui entrent dans la structure. Cela empêche la pénétration du courant de foudre et de son champ électromagnétique sur les bâtiments, évitant ainsi les effets thermiques et électrodynamiques6.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. a une grande expérience dans la réalisation de projets de protection contre la foudre en utilisant une protection conventionnelle par pointes et mailles, bien que cet effet cage de Faraday puisse être très compliqué si le projet de protection contre la foudre est réalisé après que le bâtiment ait déjà été construit.

Les paratonnerres à dispositif d’amorçage se caractérisent par le fait qu’ils protègent un plus grand rayon que la protection conventionnelle. Comme l’explique le site web de la International Lightning Protection Association, les bâtiments des datacenters peuvent être répartis sur de grandes surfaces. À ce titre, les PDA sont efficaces pour protéger de vastes zones avec seulement quelques terminaux et permettent de couvrir les bâtiments et d’autres zones sensibles du CTD, comme les générateurs de courant et les systèmes de réfrigération. De plus, dans le cas de bâtiments existants, leur installation conformément à leur réglementation est plus réalisable que la protection par des mailles.

Pour la protection des infrastructures critiques telles que les centres de données, Aplicaciones Tecnológicas S.A. a développé le système complet SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR, qui appartient à la gamme Smart Earthing and Lightning Solutions. Le SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR comprend non seulement le paratonnerre de dernière génération DAT CONTROLER® REMOTE avec auto-vérification quotidienne de la tête captrice du paratonnerre, mais assure également le monitoring de la continuité du conducteur de descente et de la résistance de la prise de terre, et fournit des informations sur l’impact intercepté.

Protection interne : sécurité des données et continuité du service

Tout manquement à la protection d’équipements vitaux tels que l’électronique de contrôle, les systèmes de réfrigération, les générateurs et les transformateurs pourrait entraîner la perte de données précieuses pour les clients. L’objectif de la protection interne contre la foudre est d’empêcher le courant de foudre de pénétrer dans les lignes électriques et de télécommunication, réduisant ainsi les défaillances permanentes des systèmes électriques et électroniques.

Cependant, ce n’est pas seulement la perte d’informations critiques qui doit être une préoccupation, mais également la continuité du service du centre de données, en veillant à ce que l’alimentation électrique soit maintenue à tout moment pour éviter les temps d’arrêt et les pannes de service. Les CTD nécessitent une puissance électrique élevée pour leurs différents systèmes (salle informatique, réfrigération, etc.)

C’est pourquoi, les centres de données peuvent être conçus pour se connecter à plusieurs stations de distribution, générateurs d’électricité et ASI (Alimentation sans interruption, SAI /UPS). Dans tous les cas, il est également nécessaire de protéger les lignes de cette alimentation alternative afin que le centre de données reste en service même s’il est frappé par la foudre.

Les mesures de protection interne contre la foudre reconnues dans la norme IEC 62305-47 sont les liaisons équipotentielles, les dispositifs de protection contre les surtensions (DPS) et les éclateurs7. Aplicaciones Tecnológicas S.A. dispose du matériel approprié pour réaliser la liaison équipotentielle des centres de données, des dispositifs de protection contre les surtensions et des éclateurs.

De plus, pour réaliser les liaisons entre les conducteurs, notamment au niveau de la prise de terre, la soudure aluminothermique, également appelée soudure exothermique, est recommandée car les liaisons moléculaires garantissent efficacité et durabilité. APLIWELD® Secure+ est la soudure aluminothermique la plus efficace et la plus sûre du marché, avec le format innovant des tablettes rondes, les initiateurs électroniques et l’allumage à distance.

Dans la plupart des CTD, les dispositifs de protection contre les surtensions sont aussi importants, si ce n’est plus, que les systèmes externes de protection contre la foudre. Les surtensions transitoires sont introduites dans les équipements électriques et électroniques de valeur des centres de données via les lignes électriques, téléphoniques et de télévision. Bien que la communication de données soit principalement assurée par des câbles de fibre optique, éliminant ainsi le risque de dommages dus aux surtensions, il existe toujours des connexions vulnérables aux surtensions qui doivent être protégées.

Les dispositifs de protection contre les surtensions (DPS) se déclenchent instantanément lors de pics de surtension transitoires et conduisent le courant de foudre à la terre. Ils protègent ainsi les équipements, maintiennent la continuité du service et réduisent à un niveau acceptable les probabilités d’incidents de sécurité pour les personnes et les biens

Les dispositifs de protection contre les surtensions transitoires d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. sont testés dans des laboratoires officiels et indépendants. Tous les essais sont validés avec les valeurs indiquées dans les fiches techniques et sur les étiquettes des équipements.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. recommande spécifiquement pour les CTD les séries de parafoudres de type 1 ATSHIELD (protection contre les effets directs de la foudre) et les séries de DPS de type 2 ATSUB et ATCOVER (protection contre les effets secondaires de la foudre). De plus, le dispositif ATSHOCK 25, qui est homologué par Iberdrola, peut être utilisé en remplacement du dispositif ATSHIELD.

Pour la protection des lignes de données qui ne sont pas de fibre optique, la série de parafoudres ATLAN de type 3 propose différentes variantes pour répondre à toutes les exigences : individuel, en rack, CAT6, POE.

Si les centres de données sont équipés de panneaux photovoltaïques sur leurs toits, la série ATPV offre une protection efficace pour ces panneaux et les éléments intégrés dans leur installation.

La protection contre la foudre des CTD est cruciale pour préserver les multiples aspects des centres de données (personnel, infrastructure, équipements électriques et électroniques, traitement et stockage des données, continuité du service). Aplicaciones Tecnológicas S.A., expert en protection contre la foudre de haute qualité, propose des produits et services pour protéger les centres de données. Sur ce lien, vous pouvez contacter nos experts qui vous aideront à trouver les solutions technologiques recommandées pour la protection contre la foudre des CTD.

Références

  1. BICSI. ANSI/BICSI 002-2019 Data Center Design and Implementation Best Practices. (2019).
  2. National Fire Protection Association (NFPA). NFPA 780 Safety Standard for the Installation of Lightning Protection Systems. (2020).
  3. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-2 Protection against lightning – Part 2: Risk management. (2010).
  4. TIA. TIA Standard ANSI/TIA-942-2005. 148 (2005).
  5. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-3 Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life hazard. (2010).
  6. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-1 Protection against lightning – Part 1: General principles. (2010).
  7. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-4 Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within structures. (2010).