數據中心消防系統的研究與應用

王圣杰 （福建省建研工程顧問有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

隨著網絡信息化的不斷發展，數據中心在建筑工程中越來越普遍，包括新建建筑和舊廠房改造為數據中心機房的比比皆是。合理運用消防控制技術是保證數據中心機房安全運行的關鍵。數據中心包括主機房、變配電房、UPS室等各種功能不同房間，除了設置傳統火災自動報警系統外，還應根據不同房間功能，設置細水霧滅火系統、氣體滅火系統、吸氣式探測系統、氫氣濃度探測系統。

1 細水霧滅火系統

細水霧滅火系統主要適用于數據中心主機房、重要設備房內。其與傳統水噴淋系統主要區別在于出水量及滅火機制不同，水噴淋系統通過大量水滴與燃體表面接觸，以達到快速冷卻，撲滅火情。但是同時大量水滴會滲入機房設備，對設備造成巨大的破壞。細水噴霧是通過特殊噴嘴噴射水霧，吸收熱量來冷卻整個火災區域火焰。同時冷卻過程中，水霧易揮發的特性會使火災區域降低含氧濃度，并阻隔火災區域向外界延伸等。細水霧系統分為開式與閉式系統，電子信息機房由于其設備重要性及對水的敏感性，一般選用開式系統。

細水霧滅火系統工作過程如下：火災時，為了防止誤報警動作，應設置兩路探測器探測信號，第一路探測器探測報警時，僅作為信號反饋，并啟動聲光報警，第二路探測器報警后才會開啟相關區域控制閥及主泵。數據中心機房中，一般第一路探測器報警為吸氣式探測系統報警，第二路探測器報警為其他類型探測報警器或手動報警按鈕實現。

細水霧控制系統可分為三種：系統自動啟動、系統手動電氣啟動、系統應急機械啟動。工作原理圖如圖1。

圖1 細水霧開式系統電氣工作原理圖

圖中細水霧區域控制閥可直接安裝在保護區附近，也可集中安裝于泵房內。

2 氣體滅火系統

氣體滅火系統適用于主機房、變配電房、UPS室等房間，設置氣體滅火房間內，根據要求必須設置兩種不同的火災報警探測器。機房內火災探測器一般設置早期吸氣式煙霧探測器(對要求不高的房間內可設置點式感煙探測器)與點式感溫探測器相組合的方式。發生火災時，早期吸氣式煙霧探測器發出警報信號，此時僅對本防護區進行報警，并返回信號至消控中心。當火勢漸大，觸發不同類型的探測器報警時，如感溫探測器、手動報警信號等，報警聯動信號發送至氣體滅火控制器，開啟火災區域的區域選擇電磁閥，啟動氣體滅火裝置及火災報警器。同時關閉相應防護區內非消防用電，并將氣體滅火管道壓力開關信號傳至消控中心，表示滅火劑已開始噴放。

氣體滅火系統房間內一般設有事故風機，通常作為平時排風機及事故后排風使用，火災時直接切斷事故排風機電源可能會導致主管電動風閥并未完全關閉，從而影響氣體滅火時，房間的密閉性。在火災聯動控制中，可通過時間延遲繼電器，待確認相關風閥關閉、并保證相關人員撤離后再開啟相關防火區域電磁閥。

氣體滅火系統一般有氣溶膠系統、七氟丙烷系統及IG541系統，氣溶膠系統一般適用于配電房、發電機房，七氟丙烷系統由于機房及電池室內，由于氫元素的存在，高溫時可能會產生氟化氫，對機房設備有較強的腐蝕性。IG541系統對電氣設備、資料等的損害小，但是由于其也為高壓存儲，高速噴放過程，如果設計不合理，設置數量過多或氣罐充氣不純，會存在爆炸隱患，同時價格也較為昂貴。故相對氣體滅火系統來說，在數據中心機房建議采用細水霧系統，會顯得更為安全及經濟。

3 早期吸氣式煙霧探測系統

3.1 早期吸氣式煙霧探測系統特點及原理

數據中心主機房的防火應以預防為主，提前預警對機房設備數據保護有著重要的意義。傳統點式煙感探測器存在著報警靈敏度低、報警遲緩、被動吸氣、報警閾值固定不可調等缺點，同時由于機房內空調、風機的大量使用，煙霧極易被氣流稀釋，從而無法達到探測器的報警閾值，因為并不適合作為機房的早期火災報警。

早期吸氣式煙霧探測系統，也稱空氣采樣早期煙霧探測系統，是一種具備主動煙霧檢測設備，廣泛應用于數據機房內。可以在火災最初級階段，通過檢測微量煙霧顆粒，并對其進行分析、測定濃度值。根據與預設置報警煙霧濃度值比較，產生各級別的火災報警信號，以警示現在為火災的哪個階段。

3.2 早期吸氣式煙霧探測器在數據中心機房中的應用

數據中心內，各早期吸氣式煙霧探測器相互連接，引至消防控制室電腦主機內。早期煙霧探測器通過兩芯屏蔽信號線連接成閉環網絡，并配備早期煙霧報警系統的專用電源供電，工作電壓為DC24V。屏蔽信號線采用 ZR-RVVP2X1.5mm2，電源線采用ZR-RVV2X1.5mm2。同時探測器通過自帶的繼電器（預警、報警、故障），經輸入模塊，與傳統火災報警系統連接，并接收24VDC復位信號。

由于信息機房內設置靜電地板，除了在頂板處設置煙霧探測系統采樣管外，靜電地板內也應設置早期煙霧探測器及采樣管，以監測整個被保護區空氣情況，同時還能監測靜電地板內電纜情況。

對同一建筑內多臺早期吸氣式煙霧探測器，可以通過探測器自帶通信接口互相連接，組成空氣采樣探測器網，便于統一監控和管理。

4 氫氣濃度探測系統

數據中心一般設置有大量的后備電源室，由于這些后備電源通常采用的是鎘鎳電池，在充電過程中，充電過飽時，會在電池內部發生反應，產生一定的氫氣，如果電池氣密性不好的話，會散發至房間內。氫氣為可燃易爆氣體，當密度較大時，不僅會讓人處于缺氧的狀態，并且在一定條件下會產生爆炸。故在設有較多蓄電池的環境下，應設置氫氣濃度探測系統。

氫氣濃度探測系統包括氫氣探測器、氫氣探測報警控制器。氫氣探測器吸頂安裝，控制器設在室外墻上。各報警控制器通過二線制總線連接，將信號傳至消防控制室火災自動報警控制器。報警控制器內常規設置有二級報警。對應為一級報警濃度和二級報警濃度。濃度高低限值可根據實際情況任意設定。當達到一級報警濃度值時，報警控制器開啟相應的事故風機，迅速降低氫氣濃度至安全范圍；當達到二級報警濃度值時，切斷相關區域所有電源，并發出現場聲光報警及遠程控制器報警。除了常規二級報警外，根據實際情況還可選用三級報警，在原功能上增加區間控制報警。工作原理圖如圖2。

圖2 氫氣濃度探測系統

5 結論

綜上所述，消防報警控制系統不僅僅關系到數據中心重要設備及數據的保護，更與人員生命安全息息相關。本著“預防為主、防消結合”的方針，在數據中心中，應根據房間具體使用功能，合理運用各消防報警控制系統，是能保證數據中心安全運營的關鍵。同時由于消防產品的不斷發展，消防系統廠家會提供相應的云計算服務，以實現整個物聯網監控功能。