數(shù)據(jù)中心火災自動報警及其聯(lián)動控制系統(tǒng)的設計

宋黎

摘 要：新基建的熱潮下，數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，其承載著重要數(shù)據(jù)、信息、現(xiàn)行業(yè)務的功能，對安全性和環(huán)境的要求極為嚴格。數(shù)據(jù)中心有大量的設備、電纜、服務器，有著較高的火災危險性，安全可靠是對數(shù)據(jù)中心的基本要求，數(shù)據(jù)中心一旦發(fā)生火災事故，其直接損失及間接造成的影響是難以估量的。因此，針對最新的數(shù)據(jù)中心工程設計中的消防弱電系統(tǒng)進行簡述，總結數(shù)據(jù)中心火災自動報警及其聯(lián)動控制系統(tǒng)設計的一些基礎原則，以供參考。

關鍵詞：安全性；極早期；聯(lián)動；監(jiān)控；報警

中圖分類號：TU892? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）07-0117-03

1 消防弱電系統(tǒng)內容

數(shù)據(jù)中心消防弱電系統(tǒng)主要包含有火災報警系統(tǒng)、消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、廣播（應急）系統(tǒng)、氣體報警系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)。

2 火災報警、消防聯(lián)動控制系統(tǒng)

火災報警系統(tǒng)是用于在火災發(fā)生時，系統(tǒng)探測器自動發(fā)出報警信號的系統(tǒng)。消防聯(lián)動控制系統(tǒng)是在確認火災發(fā)生后對各類消防設備進行啟動，非消防設備進行相關控制的系統(tǒng)。火災報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性和及時性都非常重要[1]。

2.1 系統(tǒng)設計內容

火災報警系統(tǒng)主要包含火災報警探測器的點位及其布線。聯(lián)動控制系統(tǒng)主要包含手動報警按鈕、聲光報警器、暖通、給排水、強電消防相關的聯(lián)動點位布置及其布線，該系統(tǒng)還包含各樓層的消防電話分機、火災顯示屏的布置及其對應的布線。

2.2 探測器的選擇和設計原則

火災探測器需要根據(jù)房間的功能和工作環(huán)境進行確定，在設計時一般優(yōu)先選擇感煙探測器。在正常情況下感煙探測器有誤報可能性的房間，建議采用感溫探測器或者其他適合的探測器。在設置氣體滅火系統(tǒng)的房間內，需同時設置感煙和感溫兩種火災探測器。火災探測器的保護半徑、保護面積與房間的層高、房間的面積等有密切的關系，在設計時需要準確結合建筑情況（包括房間的高度、房間的吊頂情況、無吊頂區(qū)域的梁布置及梁高等），在準確地掌握這些信息后，參照規(guī)范相關要求進行設計。

2.3 極早期火災探測系統(tǒng)的設計原則

點型感煙探測器雖然初始靈敏度水平比點型感溫探測器高很多，但當期探測到煙霧時，由電氣設備引發(fā)的火災可能已經對該設備造成了損害[2]。數(shù)據(jù)中心建筑中的運營商接入機房、主機房、電池室、變配電室等處，應設置高靈敏度空氣采樣早期煙霧探測器。整個空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)網絡一般為環(huán)形網絡結構，空氣采樣早期煙霧探測器也可通過輸入模塊接入傳統(tǒng)火災報警系統(tǒng)，實現(xiàn)火災早期報警的功能。

吸氣式煙霧探測系統(tǒng)又可分為激光式和光電子式兩類，兩者的主要區(qū)別是：前者的精度高于后者，但前者的價格和維護成本也高于后者[3]。通常極早期火災探測系統(tǒng)僅作為火災報警的補充，不作為消防聯(lián)動的觸發(fā)條件。

2.4 手動報警按鈕的設計原則

手動報警按鈕一般設置在出入口和公共走道區(qū)域，在一些面積過大的房間，有時需要增設手動報警按鈕，才能滿足規(guī)范對其設置距離的要求。在設計時需要按照防火分區(qū)，還需要考慮房間內設備布置對步行路線的影響，并滿足規(guī)范的距離要求進行設計。

2.5 聲光報警器的設計原則

聲光報警器一般設置在樓梯口、消防電梯前室、建筑內部拐角處、出入口、公共走道區(qū)域等位置。在設計時，一般將聲光報警器和手動報警按鈕配套設置在同一位置的不同高度。

2.6 消防電話分機的設計原則

數(shù)據(jù)中心項目中，應在消防泵房、變配電室、UPS室、排煙機房、滅火控制系統(tǒng)操作裝置處、消防電梯機房，及其他與消防聯(lián)動控制有關、經常有人值班的機房設置消防電話分機。消防電話系統(tǒng)有總線制和多線制兩種形式。在方案階段需要進行系統(tǒng)形式的確定，保證后期實施時圖紙和產品選擇的一致性。

2.7 火災顯示屏的設計原則

火災顯示屏一般設置在每個報警區(qū)域內，當一個報警區(qū)域包含多個樓層時，應考慮在每個樓層設置一臺火災顯示屏。如樓層面積過大，可以在每層的不同防火分區(qū)分別設置一臺火災顯示屏。

2.8 水消防系統(tǒng)聯(lián)動的設計原則

與水專業(yè)消防系統(tǒng)相關的聯(lián)動包含消火栓系統(tǒng)、濕式噴淋系統(tǒng)、干式噴淋系統(tǒng)、預作用噴淋系統(tǒng)、細水霧噴淋系統(tǒng)等。在設計水專業(yè)消防系統(tǒng)相關的聯(lián)動控制部分前，應對該系統(tǒng)在本項目中采用對應聯(lián)動的控制原理和邏輯說明進行仔細了解，每套系統(tǒng)不同情況不同項目下，需要控制的設備、需要接受的信號以及相關的邏輯關系都不相同。

2.9 氣滅消防系統(tǒng)的聯(lián)動的設計原則

在數(shù)據(jù)中心建筑中，部分重要的房間會設置氣體滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)的相關聯(lián)動控制和水消防系統(tǒng)區(qū)別較大。通常在氣滅防護分區(qū)內，需要同時設置兩種火災探測器，在防護的附近（一般在防火區(qū)的門側）設置對應的氣滅控制器。氣滅防護區(qū)內的火災探測器接入火災報警系統(tǒng)有兩種方式，一種是直接接入建筑的火災報警系統(tǒng)，另一種是就近接入此防護分區(qū)的氣滅主機。這兩種接入系統(tǒng)的方式在項目中都有應用，在設計方案階段需要對此細節(jié)進行明確。

2.10 暖通消防系統(tǒng)的聯(lián)動設計原則

在數(shù)據(jù)中心建筑中，和暖通專業(yè)消防系統(tǒng)的聯(lián)動控制主要包含空調系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、正壓送風系統(tǒng)、災后清空系統(tǒng)及事故排風系統(tǒng)。在氣滅區(qū)域實施氣體滅火前，需要對防護區(qū)內外之間涉及的各系統(tǒng)上風管處的閥門進行聯(lián)動控制，保證氣滅防護區(qū)內的密閉性。消防風機除了需要通過模塊實現(xiàn)聯(lián)動控制，還需要在消防控制室對這些重要的消防設備進行直接的硬線控制。

2.11 強電消防系統(tǒng)聯(lián)動設計原則

在數(shù)據(jù)中心項目中，與強電專業(yè)之間的消防聯(lián)動設計主要包含切除非消防電源、啟停消防風機、啟停消火栓噴淋泵、啟動事故風機、啟動應急照明系統(tǒng)等。

在進行非消防電源切除的時候，需要結合數(shù)據(jù)中心項目的運維、管理及設備電源的重要性等多方面進行考慮，既要滿足規(guī)范的切非要求，又要滿足后期運維、管理對切非顆粒度細化的要求，做到既滿足安全，又不能切非區(qū)域過大造成對項目后續(xù)運營的不良影響。

在設計消防風機啟停的方面，應與強電專業(yè)進行充分溝通，如果多臺消防風機在同一組消防系統(tǒng)中，可以根據(jù)是否將這樣的消防風機劃分為一組，進行控制來確定控制的組數(shù)，從而優(yōu)化模塊的設置數(shù)量。

項目中通常設置集中控制型智能應急照明及疏散指示系統(tǒng)，控制主機一般設置在消防控制室內。火災時，火災報警控制器通過通訊接口，向集中控制型消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)控制器提供防火分區(qū)著火點信息，控制器計算機根據(jù)所提供“通信協(xié)議”進行分析，選擇一個最佳的逃生疏散預案路線，驅動預案設備指引逃生。

2.12 其他消防聯(lián)動系統(tǒng)設計

除了消防聯(lián)動系統(tǒng)的相關設計，在數(shù)據(jù)中心建筑中還有防火門、防火卷簾、電梯等其余建筑設備的聯(lián)動控制。

3 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)中心項目中需要在常開防火門或疏散通道上的防火門設置防火門監(jiān)控模塊，防火門的開啟、關閉及故障信號應該反饋到防火門監(jiān)控系統(tǒng)主機。常開防火門需要在發(fā)生火災時進行相關聯(lián)動控制，由消防聯(lián)動控制器或防火門監(jiān)控器控制其關閉。在設計時，需要注意與建筑專業(yè)充分溝通，用不同的圖例表示出常開、常閉防火門的監(jiān)控模塊，這樣便于后續(xù)項目準確實施。

4 應急廣播系統(tǒng)

4.1 揚聲器的選擇

在數(shù)據(jù)中心項目中，選擇揚聲器需要根據(jù)建筑內各房間的層高、面積，是否有吊頂及吊頂?shù)男问絹頉Q定。無吊頂?shù)膮^(qū)域一般選擇壁掛式揚聲器，有吊頂?shù)膮^(qū)域一般選擇嵌入式揚聲器。在有些公共區(qū)域雖然有吊頂，但吊頂為鏤空吊頂時，需要結合吊頂實際情況確定揚聲器類型。

4.2 揚聲器位置設計原則

在數(shù)據(jù)中心項目中，揚聲器一般設置在走道、模塊機房、設備用房等區(qū)域。設置揚聲器時，需要滿足GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中對揚聲器的最小間距要求，并考慮房間的環(huán)境噪聲對其設置密度的影響。在進行揚聲器的布置時，要提前了解清楚建筑房間內的環(huán)境噪聲情況，根據(jù)噪聲情況來計算揚聲器的設置數(shù)量，并進行合理排布。在公共區(qū)域（特別是走道的位置）設置揚聲器時，不建議按照規(guī)范的最大距離要求進行揚聲器設置。

公共區(qū)域的各項設施較多，在后期進行走道區(qū)域吊頂綜合時，揚聲器的位置可能會因為避開其他專業(yè)設備的位置被調整，造成局部區(qū)域的揚聲器覆蓋距離不能滿足要求的可能性。對此需在吊頂綜合后對揚聲器的設置距離進行復核。

4.3 揚聲器線路的設計

在數(shù)據(jù)中心的揚聲器線路設計中，需要根據(jù)防火分區(qū)、樓層及建筑的尺寸等因素綜合進行考慮。揚聲器的回路劃分，建議分層進行劃分，當單層面積過大，建議在樓層按區(qū)域也進行分區(qū)劃分回路。劃分回路的優(yōu)勢要注意如下3方面：第一，不同回路之間是物理隔離相互無關的，當某部分揚聲器或者線路出現(xiàn)故障時，可將對整個應急廣播系統(tǒng)造成的影響面降到最低。第二，揚聲器的回路設置需要考慮每個回路上的壓降，如果一個回路上所承載的揚聲器功率過大，或造成壓降損失增加，不滿足系統(tǒng)使用的要求。第三，回路劃分也能有助于后期對分區(qū)廣播進行更有利地實現(xiàn)。

設計人員在進行廣播線路設計時，應充分結合建筑的平面布局、功能要求以及結合系統(tǒng)的相關計算對應急廣播系統(tǒng)線路進行設計。室內廣播輸出線路一般宜采用RVS-2X1.0～1.5 mm2雙絞線，亦可采用RVV-3X1.0～1.5 mm2三線傳輸方式。采用后者時各個揚聲器也可靈活選擇收聽所有廣播或僅聽應急廣播，不需另布切換控制線。為防止廣播輸出線路廣播輸入信號線和其他信號線路產生干擾，廣播輸出線路一般不應與其他弱電線路同管、同線槽敷設。

4.4 廣播系統(tǒng)功放的選擇

在選擇廣播的功率放大器時，如果每個廣播分區(qū)的揚聲器數(shù)量少，可以考慮幾個廣播分區(qū)共用1臺功率放大器，此種情況下需要在功率放大器和幾個分區(qū)揚聲器之間安裝揚聲器分區(qū)選擇器。

如果一個分區(qū)的揚聲器數(shù)量過多，已經超過可以選擇的單臺功放的最大功率時，可采用多臺功率放大器對應一個分區(qū)，把這些功率放大器的輸入端可以并接在一起，接至上端的輸入信號。此種應用情況下，應注意所有功率放大器的輸出端不能直接并聯(lián)在一起，需要嚴格按照揚聲器與功率放大器匹配的關系將該分區(qū)揚聲器分成幾組，分別接至各功率放大器的輸出端上。

功率放大器容量的計算公式如式（1）所示。

P=K₁K₂P₀（1）

式中：P為功放設備輸出總功率；P₀為每回路同時廣播時最大電功率；K₁為線路衰減補償系數(shù)，衰減為1dB時取1.26、2dB時取1.56；K₂為老化系數(shù)，一般取1.2～1.4。

5 電氣火災監(jiān)控及消防電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計

數(shù)據(jù)中心建筑的電氣設備數(shù)量多且重要級別高，在進行電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計時，需根據(jù)電氣線路敷設、用電設備的情況來確定電氣火災監(jiān)控探測器的形式和安裝位置。

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設置不應影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自控切斷供電電源。剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器應以設置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設置在第一級配電柜（箱）的出線端測溫式電氣火災監(jiān)控探測器應設置在電纜接頭、端子、重點發(fā)熱部件等部位。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主機通常設置于消防控制室內，采用壁掛式。

5.2 消防電源監(jiān)控系統(tǒng)的設計

消防電源監(jiān)控系統(tǒng)一般是針對消防電源相關的配電箱進行電氣火災監(jiān)控。消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)主機設置于消防控制室內。系統(tǒng)主機以及監(jiān)控器電源引自就近消防電源配電箱備用回路。監(jiān)控主機采用總線通信方式，消防電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控信號只作用于報警，不作用于電源切斷。

6 氣體探測報警及其聯(lián)動控制系統(tǒng)

氣體探測報警系統(tǒng)是由氣體報警控制器、氣體探測器和火災聲光警報器及對相應區(qū)域的事故風機聯(lián)動控制組成。其中可燃氣體探測器的報警信號應通過氣體報警控制器需要接入火災自動報警系統(tǒng)，不能直接通過火警總線接入火警系統(tǒng)。

在數(shù)據(jù)中心項目中，一般在柴油發(fā)動機組對應的油箱間設置油氣探測器，氣體報警主機一般設置在數(shù)據(jù)中心的消防控制室內。油箱間、油泵間設置的油氣探測器，當油箱間油氣濃度超過設定值時，油氣探測器報警信號通過油氣報警控制主機上傳至火災報警控制器（聯(lián)動型），并應能在消防控制室圖形顯示裝置上顯示。火災報警控制器（聯(lián)動型）聯(lián)動啟動事故排風機。

在數(shù)據(jù)中心建筑內的電池室設置氫氣探測器。當電池室氫氣濃度超過設定值時，氫氣探測器報警。氫氣報警控制器將報警信號班室火災報警控制器，并應能在消防控制室圖形顯示裝置上顯示。氫氣探測器需給自控系統(tǒng)提供相關的報警接點。火災報警控制器（聯(lián)動型）聯(lián)動打開事故排風風管上的常閉防火閥，并聯(lián)動啟動事故排風機。

在數(shù)據(jù)中心設置制冷機房時，需要在制冷機房設置探測制冷劑泄漏的氣體探測器。當制冷劑泄漏，達到報警閾值時，氣體報警主機聯(lián)動啟動相關區(qū)域的事故風機并聯(lián)動該區(qū)域的聲光報警器進行報警。

氣體報警主機自身的報警信息、故障信息，應在消防控制室有顯示，且此相關信息需要與火災報警信息的顯示有所區(qū)別，便于值班人員很快地識別。氣體報警控制器在接收到現(xiàn)場氣體探測器的報警信號后，主機發(fā)出報警信號的同時需要同時啟動保護區(qū)域的火災聲光警報器。

參考文獻

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