數據機房火災報警設計中與民用建筑的異同分析

摘要：

結合某A級數據中心項目，歸納了火災自動報警系統設計的做法。通過分析數據機房火災自動報警系統設計與民用建筑不相同之處，為類似數據機房火災自動報警系統設計提供參考。

關鍵詞：

數據中心；火災自動報警系統；極早期報警系統；氣體滅火系統；水噴霧系統；聯動控制；設計要點

引言

隨著經濟的發展，中國的數據中心行業得到了快速進步。在國家政策的支持下，各個地區正在建設大量新的數據中心。隨著技術創新和市場需求的不斷增長，數據中心這個名詞雖然還很陌生，但是其在日常生活和生產中已經愈發舉足輕重。數據中心中的IT設備價格昂貴，存儲著對政府和企業都非常重要的數據。如果發生火災，造成服務器停機，則往往會影響成百上千的用戶。國家《數據中心設計規范》GB50174中明確數據中心應設置火災自動報警系統[1]。因此，如何合理正確設置火災報警系統成為了設計的重點。

一、系統設計

數據中心園區通常包含幾棟數據中心、1棟運維管理中心以及垃圾房、門衛等配套建筑，根據園區形式可采用控制中心報警系統。運維管理中心設有主消防控制室，數據中心設有分消控室，其他小配套用房不設消控室。園區火災報警系統架構如圖1所示，主消防控制室是園區的火災報警系統控制中心，應能顯示所有火災報警信號和聯動控制狀態信號，并控制重要的消防設備[2]，例如排煙機房的防排煙風機、消防水泵房的噴淋泵、消火栓泵等。主消防控制室應具有最高級別的查詢、檢測和授權功能。各數據中心單體的分消控室用于安裝本建筑的消防報警控制系統，匯聚和控制數據中心單體的火災自動報警信號和聯動控制狀態信號，并接收主消防值班室的聯動信號以及自動啟動消防設備。需要注意的是，各個分消控室可以互相通訊，但不能控制非本棟建筑的消防設備，各分消控室之間是平級關系。

二、火災探測器的選擇

（一）區域劃分

根據使用功能及重要程度，可將數據中心園區劃分為以下幾個區域[3]。

1.核心區域：包括IT機房、傳輸機房等IT核心功能區域。

2.核心區域配套用房：包括高低壓變配電室、電力電池室、UPS系統用房、柴油發

電室、精密空調機房、消防控制室、ECC中心等為核心區域提供動力和安全保障的區域。

3.非核心附屬配套用房：包括運維人員值班室、辦公樓、垃圾房、門衛等為工作人

員提供日常生活和辦公的區域。

（二）各區域火災探測器的設置

數據中心核心區域與普通場所相比具有以下特點：機房內設置了大量的電子信息設備和線纜，可能引發火災。根據國家《火災自動報警系統設計規范》規定，園區的核心區域應設置感煙火災探測器。然而由于數據機房通常配備精密空調，空調系統需要頻繁換氣以滿足IT設備對環境的要求，感煙火災探測器很難在火災報警的早期階段檢測到煙霧[4]。根據國家規范可采用吸氣式感煙火災探測器[5]來解決這一難題。《數據中心工程設計與安裝》18DX009對吸氣式感煙火災探測器的布置給出了如圖2的建議。[6]數據中心核心區域還設置有氣體滅火系統，采用感煙和感溫探測器作為氣體滅火系統的聯動觸發信號。綜上所述，為了確保數據中心核心區域能夠在第一時間發現火災，會采用三種探測器：感煙火災探測器、感溫火災探測器、吸氣式感煙火災探測器。三種火災探測器共同探測，數據機房的探測器布置如圖3所示。

數據中心核心區域配套用房的火災探測器需根據該區域是否設有氣體滅火系統和精密空調來決定。不間斷電源系統用房、電池室、變配電室、動力站房等與核心區域相同。而消防設施用房、辦公室、門廳、值班室、門衛等場所與民用建筑無異，只需采用感煙探測器。需要注意的是，柴油發電室如果設置有水噴霧系統，則需要設置感溫探測器。由于數據中心對防火要求較高，在運營商內部文件中，要求專用蓄電池室和柴油發電室儲油間等區域需要設置防爆型火災報警系統設備。

三、消防聯動控制設計

（一）預作用自噴滅火系統

數據中心核心區域通常采用預作用自噴滅火系統，避免自噴誤動作造成不必要的損失。為防止管道充水后漏水影響IT設備工作，核心區域不得有管道充水。因此，在自動控制方式上，通過火災探測器和充氣管道上的壓力開關兩組信號組成“與”門，共同控制預作用裝置。當兩組信號都觸發后，消防聯動控制器會自動開啟預作用裝置的電磁閥，啟動預作用裝置并自動啟動消防泵。除了自動控制，還應通過主消控室的手動控制盤和消防泵房的應急啟動來控制。手動控制盤可以直接控制噴淋泵、預作用閥組和快速排氣閥前的電動閥，采用直接控制線路啟動、停止噴淋泵以及開啟預作用閥組和電動閥。各設備的啟停信號應反饋給消防聯動控制器，以通知在消控室中的值班人員[7]。

（二）氣體滅火系統

數據機房、配電室、電池室及其空調設備區等場所都設有管網氣體滅火系統。每個系統都有氣體滅火控制盤，根據控制防護區數量的不同，可以分為一區、二區和四區。每個區域都有聲光報警、放氣指示燈和放氣執行裝置（如壓力開關、電磁閥、啟動氣瓶等）。氣體滅火控制盤的滅火系統信號與火災報警系統中的聯動控制系統相連。氣滅區門口的緊急啟動停止按鈕應具備氣滅盤的手自動轉換功能。在極早期系統報警后，值班人員進行現場勘察或者在同一防護區內相鄰的兩組獨立探測器都發出報警后，方可確認為真正的滅火信號。

當裝有氣體滅火系統房間內的極早期吸氣式煙霧探測報警系統發出火警信號報警時，值班人員進行現場勘察。當室內煙感探測器報警時，啟動室內聲光報警器，并開始疏散保護區內的人員。當室內溫感探測器報警時，聯動啟動氣體滅火控制盤，同時關閉新風機組風管上的電磁（電動）閥，關閉相應機組，封閉保護區域后進行氣體滅火。圖4展示了國標圖集中的氣體聯動控制示意圖，整體控制邏輯與國標圖集一致[8]。發現火情、首次報警信號和二次報警信號分別對應吸氣式感煙火災探測器、煙感探測器和溫感探測器。

（三）極早期空氣采樣早期煙霧探測系統

在數據機房、電池室、配電室、運營商機房、網絡核心機房等場所設置極早期空氣采樣早期煙霧探測系統。需要特別提出的是，極早期報警系統不在《火災自動報警系統設計規范》GB 50116需要聯動的系統中。故只做火警監視用，并不與滅火系統聯動。

在分消控室設置極早期空氣采樣早期煙霧探測系統顯示系統，通過網絡聯線與每個區域內的極早期探測器聯網，顯示探測器工作狀態。在設備運行區域設置空氣采樣早期報警探測器，所有的早期報警探測器都聯網，并由微機運行軟件進行集中監控和顯示。空氣采樣早期報警系統與火災報警系統聯網。極早期報警系統通常有四個級別的報警：警覺、行動、火警1和火警2。盡管極早期報警探測器的準確性很高，但仍存在誤動作的可能性，因此不建議在警覺和行動階段進行報警。在火警2階段，通常已經出現明火，火災報警系統已經介入并采取行動，無法體現極早期系統的作用。因此，當極早期報警系統發出“火警1”信號時，運維值班人員會進行現場勘察以觀測火情，如有需要，可以通過極早期報警控制器手動或自動向火災報警系統進行報警，從而進行接下來的氣體滅火等動作。

（四）水噴霧系統

為了對柴油發電室的油機設備進行滅火，設置水噴霧系統。水噴霧系統具有控制面積大、出水量大和滅火及時的優點。在火災聯動控制中，可以考慮按照規范中的雨淋系統進行操作。與預作用系統不同的是，消防聯動觸發信號由感煙火災探測器改為感溫火災探測器。通過火災報警系統的聯動控制，開啟閥組。手動報警和信號反饋與預作用系統類似，只是閥組和消防泵改為雨淋用。

結語

對于數據中心園區的火災自動報警系統而言，本文已經大概描述了與民用系統的不同之處。由于數據中心需要早期報警，并且設置氣體滅火系統，因此采用三種不同的探測器來盡早發出報警信號。數據中心設置的氣滅、預作用自噴系統和水噴霧系統在民用建筑中較少涉及，因此往往成為設計難點。只有正確的聯動控制，才能在火情發生后迅速有效地撲滅火源，確保數據機房安全持續運行。

參考文獻

[1]中國電子工程設計院.GB50174-2017數據中心設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2017.

[2][5][7]公安部沈陽消防研究所.GB50116-2013火災自動報警系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3]王紹紅，陶悅.某數據中心火災自動報警及聯動控制系統設計[J].建筑電氣，2015，1（01）：23-27.

[4]汪浩，孫蘭.數據中心火災自動報警系統設計要點[J].建筑電氣，2019，1（01）：14-17.

[6]中國電子工程設計院有限公司，中國建筑標準設計研究院有限公司.18DX009數據中心工程設計與安裝[M].北京：中國計劃出版社，2018.

[8]公安部沈陽消防研究所，中國建筑標準設計研究院.14X505-1《火災自動報警系統設計規范》圖示[M].北京：中國計劃出版社，2014．

作者簡介：

王驍（1989- ），男，漢族，江蘇靖江人，碩士研究生，工程師，研究方向：數據中心設計與研究。