數據中心氣體滅火系統設計探討

榮全穩，周丹萍，陳晞慜

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

水消防系統（消火栓系統、自動噴水滅火系統、水噴霧和細水霧滅火系統等）是在普通建筑場所中使用較多的滅火系統。但對于一些較為特殊的建筑物，如存儲有貴重的檔案資料的房間、數據中心的機房、藏有珍品的博物館等，往往需要根據建筑物的特殊性，在滿足國家防火規范和行業規范要求的基礎上，進行防火系統的相關設計。設計實踐中，常選擇合適的氣體滅火系統對其進行保護。隨著互聯網技術的快速發展，數據中心建設的規模發展迅速，滅火效率高、對環境無影響的各類氣體滅火技術是目前國內通信機房滅火系統的主流選擇。不同型式的氣體滅火系統對于火災的防護有著極其重要的作用，但是在維護結構、人員配置以及相關設備投資上也給建設方提出了更多要求。這也就明確地指明了相關設計人員在選定方案時，要充分考慮各方面問題，以滿足相關需求。

1 氣體滅火系統分類

目前，氣體滅火系統有多種分類方法。（1）根據適用方式，可以將其分為全淹沒滅火系統與局部應用滅火系統。這2個滅火系統最大的區別在于噴射氣體的區域有所不同，全淹沒滅火系統會向防護區進行噴射，而局部應用滅火系統只對保護的對象進行噴射。（2）根據系統的結構的不同，氣體滅火系統可分為預制無管網式氣體滅火系統與管網式氣體滅火系統。這2個系統的主要差別在于防護的區域大小，預制無管網式氣體滅火系統適用于較小、無特殊要求的防護區域（一個防護區面積不宜＞500m2且容積不宜＞1600m3）；而管網式氣體滅火系統是由多個干管和支管組成的，可以同時對2個及以上（但不超過8個）的防護區提供相應的保護系統，使用1個滅火儲存裝置來保護對應區域的滅火系統（單個防護區面積不宜＞800m2且容積不宜＞3600m3）。（3）按照使用的滅火劑進行分類，主要包括三氟甲烷滅火系統、七氟丙烷滅火系統、IG541混合氣體滅火系統、熱氣溶膠滅火系統等。通信機房內應用較多的是七氟丙烷滅火系統和IG541混合氣體滅火系統。

2 系統比選

數據中心建筑物常按民用建筑或丙類廠房進行設計，耐火等級不低于二級。數據中心火災多為E類火災，其特點是散熱較為困難、煙氣量大、用電量大、火災蔓延迅速、易燃節點多、撲救困難、火災損失大等。因此，選擇合適的自動滅火系統，及時有效地撲滅初期火災尤為重要。數據中心的通信機房區域設置有重要的通信生產設備，不宜用水滅火系統撲救，且房間內常有少量人員值班，設有專用的恒溫恒濕空調，因此考慮設計潔凈的氣體滅火系統對其通信機房、配電室區域進行保護，系統常采用全淹沒式。從經濟、適用、可靠、安全等角度出發，對不同型式氣體滅火系統比選，要點歸納如表1所示。

設計實踐中，常優先根據防護區的分布情況、輸送距離等條件選擇合適的氣體滅火系統。此外，平面布局中，可利用的瓶組間位置及面積大小，對方案的選定也有較大的影響。可利用的瓶組間面積較小時，一般選擇七氟丙烷氣體滅火系統，但必須嚴格控制管網的輸送距離。特別是距離瓶組間最遠的防護區所需藥劑量又較小時，管網設計計算難度較大，常因該區管網的管道內容積大于流經該管網的七氟丙烷儲存量體積的80%而不得不變更設計方案。一般發現管網計算無法通過時，已處于設計后期，此時很難再改用別的氣體滅火系統，設計人員常采用變更為預制無管網氣體滅火系統等方式予以解決，但這無疑增加了系統造價及系統管理難度。建筑平面跨度大，瓶組間距離防護區較遠時，常采用IG541混合氣體滅火系統。該系統設計時應預留足夠面積的瓶組間，以免瓶組、選擇閥等裝置的布置過于緊湊，不滿足規范對操作距離的要求而影響系統的消防驗收。七氟丙烷滅火系統裝置如圖1所示。

表1 不同型式氣體滅火系統比選要點

圖1 七氟丙烷滅火系統裝置

3 系統組成

對于管網式氣體滅火系統而言，它往往是由滅火劑瓶組以及瓶子頭部的容器閥作為主體，加上啟動瓶、電磁閥以及區域選擇電磁閥、壓力開關和噴頭等部件組成。此外，還會根據不同的場景需要設計相應的火災警報器、釋放指示燈、感煙探測器、感溫探測器、手動報警以及自動控制等多個不同的裝置。

通常情況下，對于氣體滅火系統而言，上述設備自成一種體系，氣體滅火系統通過相關的網絡設置與控制系統連接，隨時可以向消防控制中心發出相應的反饋信號。

4 聯動控制要求

國家規范對于氣體滅火系統的聯動控制裝置提出了明確的設計要求。管網式氣體滅火系統的啟動方式主要分為3類，分別為自動控制、手動控制以及機械應急操作。

（1）自動控制。自動控制器往往直接與火災探測器相連，在進行自動控制時，有以下要求：①氣體滅火系統在收到相應的信號之后，火災聲光報警器啟動，提醒防護區內相關人員，以便其盡快撤離，并向消防報警主機發出報警信號。②氣體滅火系統在接收到觸發信號之后，對相關聯的設備進行聯動控制，并向消防聯動控制器發送觸發信號。③在進行自動控制時，要能夠自助關閉防護區域的送（排）風機以及送（排）風閥門，通風和空氣調節的系統也要能夠及時關停。

（2）手動控制。在氣體滅火系統的控制器上要設置手動控制的裝置。當手動控制裝置按下之后可以執行上述自動控制的相關工作內容，但按下手動控制停止按鈕時，氣體滅火系統的控制器也要能夠及時停止正在執行的相關操作。手動控制的設置目的是為了應對自動控制不能正常運行的情況。

（3）機械應急操作。在瓶組間的內部或者防護區域疏散的出口處同時也需要設立一個機械應急操作的裝置，只有當自動控制和手動控制均失靈時，才需要采用應急操作。此時，可通過操作設在鋼瓶間的氣體鋼瓶容器閥上的緊急機械啟動器或區域選擇閥上的緊急機械啟動器，來開啟整個氣體滅火系統。

5 報警設備設置

在布置報警設備時，需要根據國家標準來設計。具體要求如下：（1）火災警報燈一定要設置在氣體保護區的門內上方，若有火災發生可以直接提醒防護區域內的人員及時撤離；（2）氣體保護區門外也一定要設置氣體釋放指示燈及氣體滅火聲光報警器，氣體所釋放的聲信號要與防護區內設置的聲光警報器有明顯區別，以提醒相關人員在進行氣體滅火中，不要隨意進入；（3）當消防警報解除之后，應及時保持防護區域的通風。注意，氣體釋放燈通常需要通過手動解除的方式來解除。

6 系統供電及布線

氣體滅火系統相關控制器采用的主電源可以就近取用現場消防配電箱，而備用電源，則需要控制器內設置備用蓄電池。

對于整個系統的布線而言，需要將所有的線纜敷設在一個金屬制的封閉線槽或者是金屬管之內，線槽和管外應外涂防火涂料。系統采用的電源線AV220V，需要采用單獨穿管的方法；而其他總線、DC24V電源線等則可以采用共管的方法。

7 結束語

數據中心氣體滅火系統在進行土建施工圖設計時，給排水、電氣等專業需要為整套系統提供完整的設計說明、系統圖及平面圖等以指導相關的工程建設。給排水專業需要對氣體滅火系統的設置區域、適用的系統型式、相應的控制方式等進行細致的設計，并提資給電氣及暖通專業設計人員；給排水專業對防護區泄壓口進行設計，并提資給建筑、結構專業以便預留孔洞；電氣專業則需根據暖通專業提資條件對風機進行配電并實現相關閥門的聯動或連鎖控制。