火探管式氣體滅火裝置面向通信機房與機柜的適用性探討

紀 彬，李東風

（中國電信股份有限公司連云港分公司，江蘇 連云港 222000）

0 引 言

隨著通信技術與業務的發展，通信電源專業覆蓋面越來越廣泛，尤其在數據中心基礎設施建設與維護工作中，“風火水電環”幾乎成了一個密不可分的有機整體，三大運營商電源專業人員大部分在自然過渡承接，其中，“風水電環”是電源專業傳統的領地，唯獨“火”這一塊，即關于消防專業理論與實踐方面，并未引起大部分電源專業同仁的重視，從業務發展與人員轉型的角度看，理應給予更多的研究與關注。

1 問題背景

火探管（又稱探火管FIREDETECT）滅火裝置（圖1）以其結構簡單，小型化，集探火、滅火為一體，尤其是它離保護區很近，可瞬間有效地撲滅火源，能把火源撲滅在最初階段，損失降到最低等特點，近年來在傳統通信機房中甚至中小型數據中心機房中逐步有所應用。但是，筆者注意到：從火探管滅火裝置自身結構、原理、有效性、局限性等角度分析，火探管面向不同機房、不同設備的適用性值得研究；即便某些場景適用，參照現行的施工工藝規范，還有哪些地方是需要優化改進的，值得思考；特別是將火探管布防至數據中心IT設備機柜內的做法（圖2），更加值得商榷[1]。

圖1 火探管滅火裝置

圖2 火探管裝置應用于IMDC

2 問題分析

2.1 火探管滅火裝置結構與原理簡介

火探管自動滅火裝置分為直接式和間接式兩種，如圖3所示，火探管是一種柔性可彎曲的軟管，作為火災的探測報警部件,同時還可以兼作滅火劑的輸送及釋放管道。柔性的火探管可以很方便地布置到每一個潛在的著火點，在柜體里一般呈S型走向，當局部著火點溫度達到160～170 ℃左右時，直接式火探管爆破，噴出滅火劑（如二氧化碳，七氟丙烷，或1230），達到滅火的目的[2]。間接式火探管僅起探測的作用，探測到火災信號后，聯動噴嘴和釋放管噴出滅火劑。常用七氟丙烷和二氧化碳為滅火劑，直接式保護空間一般不超過3 m3，間接式保護空間不超過60 m3。部分火探管滅火裝置規格與參數見表1。

表1 部分火探管滅火裝置規格與參數

圖3 火探管滅火裝置結構與原理

2.2 火探管面向IT機柜布防的有效性分析

滅火有4種基本方法，即冷卻法、窒息法、隔離法、抑制法。二氧化碳滅火機理是降低燃燒物溫度和減少燃燒區域氧氣含量；七氟丙烷的滅火機理是降低燃燒物溫度并參與到燃燒反應過程，中斷燃燒鏈。這是所有滅火裝置在設計與應用過程必然要遵循的基本原理[3]。

我們注意到：現行與火探管滅火裝置相關的主要國家標準與相關規范中，關于火探管使用場景的描述，大多提到了“較小封閉空間”“局部全淹沒”等概念，尤其對于單防護區的最大容積以及防護區的密閉性能均給出了明確的參數要求和說明。比如：CECS345—2013之3.1.4 條規定：“直接式七氟丙烷火探管滅火裝置保護的防護區最大單體容積不應大于6 m3；直接式二氧化碳火探管滅火裝置保護的防護區最大單體容積不應大于3 m3。 間接式火探管滅火裝置保護的防護區最大單體容積不應大于60 m3。 防護區應有實際的底面，且不能關閉的開口面積不應大于總內表面積的1%?！?3.1.7條規定“直接式火探管滅火裝置保護對象應有實際圍封結構，圍封結構應有實際的底面，且任一面距保護對象的最大距離不應大于1.0 m，圍封結構不能關閉開口的面積不應大于總內表面積的5%，保護對象的計算體積取實際圍封結構的體積。”等等[4]。

可以看出：CECS345—2013之3.1.4條中提到的防護區開口大小是火探管滅火裝置能否可靠滅火的重要影響因素，這里開口大小的數據依據了現行國家標準GB 50374—2004《干粉滅火系統設計規范》的相關規定并經相關試驗得到驗證的。因為二氧化碳、七氟丙烷和干粉滅火劑均比空氣重，噴放到防護區后會下沉，為防止滅火劑泄漏，防護區必須有實際的底面，如實際工程中防護區底面有開口，需要采取相關措施對開口進行封堵。

此外，CECS345—2013之3.1.6條還規定： “保護對象周圍的空氣流動速度不宜大于2 m/s。必要時，應采取擋風措施”事實上，無論是傳統通信機房內常見的傳輸、數據、無線設備，還是數據中心機房的IT服務器，所配置的散熱風扇出風口氣流速度遠遠不止2 m/s ，如表2所示。 當發生火災時，170℃左右火探管才能爆破噴射，在這樣的溫度條件下，設備自帶的散熱風扇早就全速運行，機柜內探火管內噴射出的滅火劑將有很大一部分會被直接吹到機柜外，無論是從物理窒息的角度，還是化學抑制的角度，滅火效果必將大打折扣[5]。

表2 常見IT設備散熱風扇參數

從數據中心來看，為了滿足IT設備正常工作的環境溫度，機柜門板通常都有開孔率要求，比如YD/T 2319—2011《數據設備用網絡機柜技術要求和檢驗方法》中對于常見的前進風后出風機柜，要求“前門開孔率應不小于60%，孔徑應在4.5～8 mm，開孔區域面積比應不小于80%，后門開孔率應不小于50%，孔徑應在4.5～8 mm，開孔區域面積比應不小于70%” 又如GB 50174-2017《數據中心設計規范》中，對構成送回風口的地板建議采用格柵風口、百葉風口、散流器、蜂窩風口等，其中最小的蜂窩風口開孔率一般為22%，而百葉風口開孔率一般大于70%。從這些基本要求對比，我們不難發現：無論是面向獨立的IT機柜內部、還是將封閉冷通道內部作為防護區，都是無法構成封閉空間的，圍封結構不能關閉開口的面積遠遠大于總內表面積的5%。也就是說根本不滿足CECS345—2013之3.1.7條規定的火探管滅火裝置使用條件。 IT設備時刻需要保持通風散熱，而火探管卻要求保持“封閉空間”，這不得不說是一對矛盾，而且是很難調和的矛盾。將火探管滅火裝置應用到這樣的場景下，個人認為很值得商榷。

從實踐角度看，一些火探管滅火裝置生產商能夠提供的滅火演示視頻都是基于全封閉機柜或無強制對流需求的機柜開展的，如圖4、圖5所示。網絡上雖有針對IT機柜滅火原理的視頻演示，但那是基于3D 動畫想當然的模擬（圖6、圖7），不足以證明其滅火的真實性與有效性。筆者曾與多家生產商聯系，目前還沒有一家能提供火探管滅火裝置在通信機房中尤其是面向IT設備機柜應用中真實的滅火案例。

圖4 面向密閉機柜滅火演示1

圖5 面向密閉機柜滅火演示2

圖6 面向IT機柜滅火3D動畫模擬 1

圖7 面向IT機柜滅火3D動畫模擬2

2.3 火探管裝置面向IT機柜布防的施工局限性分析

分析CECS345—2013中關于火探管裝置安裝工藝的相關要求：3.1.7 “火探管與保護對象之間不應有遮擋物”。3.1.8 “1套直接式火探管滅火裝置保護的防護區或保護對象不宜大于6個；1個防護區設置的間接式火探管滅火裝置不應超過4 套，并應能同時啟動，其動作響應時差不應大于2 s?！?.1.10 “火探管宜布置在保護對象的正上方，且距離不應大于600 mm。當火探管布置在保護對象的側方或下方時，其距離不應大于160 mm?；鹛焦艿膹澢霃讲灰诵∮谄渫鈴降?5倍，火探管之間的距離不應大于1.0 m。”

對標3.1.7,布放到IT機柜內部的火探管，由于機柜內各種線纜的影響，要確保被保護對象間沒有遮擋物是有一定難度的。

對標3.1.8，對火探管防護對象個數的限制，一種比較合理的解釋是出于確?；鹛焦茏钅┒藟毫Φ目紤]，但是如果串聯的被保護兩個對象同時發生火災，理論上處于后端被保護對象基本上是無法獲得足夠的滅火劑量的，效果必將打折。因此，針對多個IT機柜內部火探管串聯的方式，串聯的兩個或多個機柜內部同時起火，火探管滅火表現將會捉襟見肘，不得不承認這是一個小局限。

對標3.1.10，19英寸標準機柜物理寬度一般有600 mm和800 mm兩種，常見高度為1.6～2.4 m,深度為450～1 000 mm，在這樣的空間里布置火探管，至少需要一個“S”彎路由才可以滿足使用要求，在具體施工中，先不論美觀與否，火探管在機柜內部無論怎么盤繞，或多或少對設備安裝與維護帶來不利影響。如果施工不規范，或將直接影響設備維護與擴容，如圖8、圖9、圖10、圖11。

圖8 火探管不規范施工1

圖9 火探管不規范施工2

圖10 火探管不規范施工3

圖11 火探管需防誤噴

此外，對于多機柜級聯，則需要在機柜側面或頂部開孔，這樣的操作對于在用的通信設備客觀上存在一定的風險。開孔后的防護也非常重要，防護不到位，毛刺刮傷和孔邊磨損均可能導致火探管內滅火劑誤噴，長遠看，對機架固定與防震也提出了更高的要求。

關于火探管的安裝工藝，CECS345—2013中是有具體要求的，比如：“火探管連接部件應采用專用連接件；火探管應按設計要求敷設，并應采用專用管夾固定，固定措施應保證火探管牢固、工作可靠；當被保護對象為電線電纜時，宜將火探管隨電線電纜敷設，并應用專用的管夾固定，釋放管的三通分流參數應均衡；火探管穿過墻壁或設備殼體時，應采用專用保護件或連接件，防止火探管磨損；火探管不應布置在溫度大于80℃的物體表面；火探管壓力表的安裝位置應便于觀察。”等等。但是這些僅僅是工藝細節要求，并不構成火探管面向IT機柜的適用性證據。

3 建 議

綜上所述，火探管面向IT機柜布防是不合適的。但是，并非面向所有機柜乃至機房都不適用，如何判斷其適用性呢？必須事先權衡3點：（1）被保護空間密閉性是否滿足要求。（2）被保護區域或設備是否有強制對流通風散熱需求。（3）安裝風險性及對后期維護操作的不利影響。對于常見的通信機房與機柜類型，我們總結提出火探管滅火裝置的適用性建議如表3所示。

表3 火探管式滅火裝置面向通信機房與機柜的適用性建議

4 結 論

對于通信機房與設備而言，消防起到了保駕護航的作用，必不可少。但是，比較尷尬的是：機房一旦啟用，設備投產運行，消防設施的可靠性與有效性也是最難以通過真實演練的方式來驗證的。因此，關于消防方案的前期設計，科學分析與論證尤其必要。該花的錢必須得花，但是也不能盲目投資，不能只考慮節約成本不考慮使用效果，有時候看似省錢了，客觀上造成了資源浪費，主觀上還有形式主義之嫌。