模塊化數據中心消防系統的探討

王 琴 吳曉喬

(1.上海倍安實業有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛機電工程有限公司，上海 200000)

模塊化數據中心消防系統的探討

王 琴1吳曉喬2

(1.上海倍安實業有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛機電工程有限公司，上海 200000)

介紹了模塊化數據中心傳統消防系統的滅火模式，分析了傳統消防系統的不足，從直接式火探滅火裝置與間接式火探滅火裝置兩方面，探討了火探管自動滅火裝置在模塊化數據中心的應用，指出該技術成本低廉，維護方便，可大規模應用在模塊化數據中心。

模塊化，數據中心，火探管，消防系統

隨著云計算技術不斷升溫和大數據跨越式發展，互聯網應用急劇增加，為應對云計算、虛擬化、集中化、高密化等服務器的變化，提高數據中心的運營效率，降低能耗，模塊化數據中心應運而生。模塊化數據中心包含供配電、制冷、消防、監控等基礎模塊設施，各模塊單元具有各自的功能性和獨立性，同時又互相關聯，具有高可靠性和安全性、簡單穩定、低成本和低能耗等特點。模塊化數據中心占地面積小，組建快速靈活，可按需部署，擴容性大；系統節電率高，節省了運營成本；產品工廠預制化，整體設計，整體交付，質量保證；現場施工成本低，建設周期短，優勢明顯大于傳統的數據中心。因此，它更能滿足當今市場的發展需求，數據中心模塊化逐漸成為應用主流。然而，就因為它集中化、高密化的設備特征，一旦發生火災，數據信息安全受到嚴重威脅，損失也將不可估量，消防系統在模塊化數據中心的位置就變得尤為重要。本文主要探討不同類型的模塊化數據中心消防系統的構成及選型。

1 目前市場上的常用做法

根據第165號白皮書,模塊化數據中心按外觀特征分類，可分為ISO標準化集裝箱式(見圖1)、封閉外觀式(非標準化)和滑動底座安裝式。數據中心的各功能模塊按配置方式分類，可分為部分預制化數據中心(見圖2)、全預制化數據中心、一體型數據中心。數據中心機房的消防系統通常采用氣體消防滅火系統。

集裝箱式數據中心獨立性強，消防系統的報警探測和滅火也實行自動一體化模式。因集裝箱式的數據中心相當于一個小型密閉房間，作為一個獨立的防護區，一般會在箱體頂部安裝火災感煙、感溫探測器，一旦發生火警，火災報警信號傳送至小型報警控制器，控制器聯動啟動內部配置的潔凈氣體的管網式滅火裝置，將氣體噴頭通過管網引至箱體內各個區域，使滅火藥劑在箱體內均勻噴放達到理想的滅火效果。對于安裝在室內的預制化數據中心，其消防系統依附于機房的整體消防系統。在模塊化數據中心的密閉通道內安裝溫感和煙感報警探測器，一旦有火警，將報警信號傳送至機房的消防系統；當溫度達到設定溫度時，模塊化數據中心頂部天窗上的熔斷絲自動熔斷，旋轉天窗自動打開，控制器聯動啟動該機房的氣體滅火設備，讓中心機房內的消防氣體噴放，同時擴散到模塊化數據中心內。

2 對傳統消防系統的分析討論

對于上述兩種數據中心的消防系統無疑都存在著弊端。

1)火災探測采用點型感煙、感溫火災探測器，對于高密度集成化的模塊化數據中心機柜而言，靈敏度、覆蓋率和快速響應能力是有欠缺的。依據GB 50116—2013火災自動報警系統設計規范表6.2.2，感煙探測器的保護面積一般為60 m2～80 m2，感溫探測器為20 m2～30 m2，而且探測器是通過外借環境參數變化到達一定程度才開始報警，感煙探測器是根據煙霧濃度到達設定值，感溫探測器是因溫度的變化上升到達設定值。實際應用中，數據中心機柜都是由一系列集成電路板高密度組成，一旦發生火災，由于電氣火災的快速蔓延，可能還在未見明火的階段就已經傳到相鄰數據模塊，在極短暫的時間內就會造成巨大的損失。等到煙霧和溫度在空氣中傳播到頂部探測器并達到設定報警的臨界值需要的時間段較長，此時，對分秒必爭的模塊化大數據機房將丟失更多的存儲信息和珍貴數據。所以，盡管消防系統的設計能滿足國家規范對機房內氣體滅火的控制要求，但這種傳統型消防探測設備及滅火方式無法滿足對模塊化數據中心早期探測，早期滅火，最大程度減少損失的要求。2)對于預制化模塊式數據中心采用整體機房氣體滅火系統的滅火形式，著火后僅通過打開的天窗將藥劑擴散進機柜達到滅火的效果一定不夠理想。首先，通過空氣流動使滅火藥劑擴散至四周幾乎全封閉的數據機柜所需的滅火濃度一定比直接噴放到機柜所在區域內的時間長，滅火效果就會有所減弱，且由于模塊組為封閉機構，常規氣體滅火為全淹沒滅火方式，藥劑僅能在模塊組的外部覆蓋滅火，發生火災后藥劑不能進行深度火災的撲救。其次，從經濟性方面考慮，機柜內部的任意組件發生著火點，報警系統聯動啟動該機房的氣體滅火設備，需將整個機房的氣體藥劑全部噴放完成滅火。如果在著火的早期階段，可以用少量的滅火藥劑直接將著火點的機柜控制住火情，這樣會更加地經濟合理。

3 火探管自動滅火裝置在模塊化數據中心的應用

針對上述傳統型消防探測設備探測報警時間長，無法實現早期發現、早期滅火的目的，可采用火探管技術來取代傳統探測報警及滅火形式。根據GB 50016—2014建筑設計防火規范的條文說明8.3條款，對面積較小的場所內的設備保護，可采用火探管、氣溶膠、超細干粉等小型自動滅火裝置進行局部保護，而不必采用大型自動滅火系統保護整個空間。因此，在模塊化數據中心對預制機柜的保護采用火探管滅火裝置是切實可行的。火探管滅火裝置(如圖3所示)具有結構簡單、可靠性高的特點、能夠實現獨立探測及滅火功能。其火災探測報警部件是一根類似于電纜線的火探管，柔韌度高、可隨意彎曲，能夠方便地布置到數據中心機房的任意角落。一旦發生火災，著火處的火探管受熱爆破，滅火劑隨即通過這根火探管來噴放到著火部位，實現快速準確地滅火。作為一套低成本的獨立式自動滅火系統，它無需任何電源，無需專門的煙、溫感探測器，無需復雜的設備及管線，利用自身儲壓，依靠一根經充壓的火探管及一套火探瓶組就能有效地探測及撲滅火源，集報警和滅火于一體，將火患撲滅在最初階段。該裝置具有便捷、經濟、快速、節能的特點，符合綠色環保的理念。

標準的火探管滅火系統分為直接式和間接式。

3.1 直接式火探滅火裝置

直接式火探滅火裝置由火探管、儲存容器、容器閥三部分組成。火探管通過容器閥連接到滅火劑容器上，進行火源探測，著火時火探管爆破，利用火探管中的壓力下降，啟動容器閥，通過裝在容器閥出口處的轉換接頭，將滅火劑輸送到火探管爆破孔釋放藥劑。該型式適用于防護區的容積不大于10 m3的場所。

3.2 間接式火探滅火裝置

間接式火探滅火裝置由儲存容器、容器閥、火探管、釋放管和噴嘴五部分組成。工作原理同直接式，通過釋放管至噴嘴把滅火劑釋放出來達到滅火的目的。該型式適用于防護區的容積不大于100 m3的場所。

模塊化數據中心通常采用間接式滅火系統，火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設計用量應按下式計算：

M=Q×V。

其中，M為火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設計用量，kg；Q為每個單位容積所需滅火劑的最小量，kg/m3；V為防護區的容

積，m3。

滅火劑的實際用量應按下式計算：

G=P×N;G≥M。

其中，G為滅火劑的實際用量，kg；P為單個火探管式自動探火滅火裝置貯存容器的滅火劑充裝量，kg；N為火探管式自動探火滅火裝置貯存容器的數量；M為火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設計用量，kg。

多瓶組間接式火探滅火裝置管網立面示意圖及平面布置圖如圖4，圖5所示。

綜上所述，火探管技術的長處可概括如下：1)探測反應時間短，能及時地把火患抑制在萌芽階段，最大程度減少因火災產生的損失；2)整套裝置遇火情主動啟動，無需電源，無需人工操縱，最適合無人24 h值守而需重點維護的場所；3)柔性可隨意彎曲的火探管不受任何部位的影響，相當于線性探測器，可伸進各類龐雜易燃空間或裝備中，既可探火又可釋放滅火藥劑；4)因滅火劑的用量少，成本低，非全淹沒式，藥劑釋放時不會損害被維護區域的人員，可極大程度地減少對周圍設備的損壞，釋放藥劑對環境無污染；5)裝置簡潔，占空間小，設計簡略、很好地降低了系統的設置和維護成本；6)火探管不會因油、塵埃等的影響而產生誤報或誤噴，報警準確率大大提高；7)該裝置不含電器部件，不受振動或觸碰而影響設備正常運行的穩定性。

4 結語

對模塊化數據中心采用傳統型煙溫探測器進行火災報警探測，通過氣體報警主機聯動機房氣體滅火設備的做法已然不符合經濟、環保、高效的要求。火探管技術成熟，設備穩定可靠，成本低廉，維護方便，可大規模應用在模塊化數據中心。

[1] GB 50016—2014,建筑設計防火規范[S].

[2] GB 50174—2008,電子信息系統機房設計規范[S].

[3] 第165號白皮書,預制模塊化數據中心的分類[Z].

[4] GB 50370—2005,氣體滅火設計規范[S].

[5] 李崇輝.模塊化數據中心的應用[J].機房技術與管理,2014(2):7-9.

[6] 朱明巍.談火探管式自動探火滅火系統及其工程應用[J].山西建筑,2016,42(2):133-135.

Exploration on fire-fighting system of modularized data center

Wang Qin1Wu Xiaoqiao2

(1.ShanghaiBei’anIndustryCo.,Ltd,Shanghai200032,China; 2.ShanghaiShenghuElectromechanicalEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

The paper introduces fire extinguishing patterns of traditional fire-fighting system in modularized data center, analyzes defects of traditional fire-fighting system, explores the application of fire-trace automatic fire extinguishing device in modularized data center from two aspects of direct fire extinguishing device and indirect fire extinguishing device, and finally points out its advantages, such as low cost, convenient maintenance, and large scale application in modularized data center and so on.

modularization, data center, fire-trace pipe, fire-fighting system

1009-6825(2017)22-0233-02

2017-05-24

王 琴(1982- )，女，工程師; 吳曉喬(1980- )，男

TU998.1

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