浅谈吸气式感烟火灾探测报警系统在数据机房中的应用

2012-07-30肖力扬广东省电信规划设计院有限公司广东广州510630

智能建筑电气技术 2012年3期

肖力扬（广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630）

1 数据机房火灾自动报警系统概述

随着计算机技术和通信技术的飞速发展，数据机房的建设在我国遍地开花，其应用行业涵盖了电信、金融、行政、物流、企业内部应用等等。随着需求量的增大，机柜的密度越来越高，单机柜的功率在数年内由平均2kW/机柜迅速上升至现在的4～6kW/机柜甚至更高。这个变化使得数据机房在同样的面积内所承载的通信设备以及其中的数据相比以往更为密集和重要。一旦数据机房发生火灾，不仅会造成机房设备的损失，更严重的是会导致通信设备瘫痪，使政府、企业、个人的通信中断和数据丢失，由此产生的经济损失和社会影响是巨大且无法挽回的。基于此，数据机房内的火灾自动报警系统在对设备和信息的保护方面有极高的要求。

由传统的被动式火灾探测设备组成的火灾自动报警系统，其在数据机房内的应用有如下局限性：

1）只有烟雾聚集到一定浓度，普通点型感烟探测器才能达到报警阈值，其响应时间过长，不利于机房设备和人员的保护。在探测器报警前，过量的烟雾由于具有导电随机性，可能会引起电路误操作；电缆电线届时已烧毁，并且释出腐蚀性气体，对电路造成损伤。

2）普通点型感烟探测器受环境气流影响较大。由于机房设备单机柜功率的不断升高，机房内空调设备的效能也相比以往大大提高，机房的空气更换率达到20～40次/h或更高，从而对火灾烟雾起到了稀释作用，从而推迟了普通点型感烟探测器的报警时间。

3）普通点型探测器报警时，灭火气体的喷放已无可避免，若能够尽早发现火情，将火灾扑灭在萌芽阶段，就可以避免喷洒昂贵的灭火气体。

4）由于通信设备需终年运行，不可停歇，而烟感类探测器按要求应定期维护、检修，而检修时需动用大型设备爬至吊顶去检修，若检修人员不慎使金属物品掉入机柜，将使设备严重受损。

5）机房内有各种IT设备如电源、服务器、交换机、传输设备等，传统的探测器会受到这些设备的电磁干扰，容易造成误报或漏报，为此可能带来不必要的损失。

2 吸气式感烟火灾探测报警系统的特点和优势

为解决上述问题，吸气式感烟火灾探测报警系统是数据机房内火灾早期报警的最佳解决方案。

吸气式感烟火灾探测报警系统是利用被保护区内布放的PVC管网，通过抽气泵将空气样品抽取至侦测腔进行检测，计算烟雾浓度值。其相对传统火灾报警系统的优势包括以下几点：

1）吸气式感烟火灾探测报警系统的报警阈值为四级，其设计依据是火情发展的四个阶段：阴燃阶段、可见烟阶段、可见火光阶段及剧烈燃烧阶段，如图1所示。普通点型感烟探测器在可见烟阶段才能检测到烟雾，发出警报信号，但此时火情已无法避免对数据机房内的设备造成重大损失。相比传统火灾报警系统,吸气式感烟火灾探测报警系统则可以提前4～11h发现险情，为人员提供充裕的时间进行灭火工作。

2) 吸气式感烟火灾探测报警系统具有高精度的激光探测器，灵敏度高、探测范围广，对被测粒子的大小及发生源均无要求，其探测分辨率和报警阈值比传统点型感烟探测器高1000倍以上。

3）吸气式感烟火灾探测报警系统具有多种采样方式，包括标准管道采样、毛细管采样、回风采样等，可根据现场实际情况和需求灵活布置。

4）吸气式感烟火灾探测报警系统采用PVC管作为采样管网系统，内部没有电子器件，不会受到机房内电磁环境的干扰。

由于吸气式感烟火灾探测报警系统体现出卓越的性能，它逐渐受到相关领域规范编制者的关注。正在修订中的国家规范《火灾自动报警系统设计规范》（征求意见稿）已经增加了相关内容，明确指出“具有高空气流量的场所、点型感烟、感温探测器不适宜的大空间、需要进行火灾早期探测的关键场所” 等宜采用吸气式感烟火灾探测器。数据机房属于具有高空气流量，且其中的设备和数据具有极高价值的场所，因此适宜选用吸气式感烟火灾探测报警系统。

3 吸气式感烟火灾探测报警系统的设计实例

下面以深圳某数据中心的建设为例，说明吸气式感烟火灾探测报警系统在机房消防建设中的具体应用。

3.1 工程概况

本工程为深圳市某电信运营商IDC建设工程，数据中心由厂房改建，总建筑面积约4.6万m2，高度44.5m。工程首期改造首层和3层，首层用于空调主机房、高低压配电房和发电机房等功能性用房；3层主要用作数据机房、低压配电房和UPS房。

本文所引用实例为3层东北侧的北二IDC数据机房。机房面积490m2，层高5m，无吊顶，采用全钢架空抗静电活动地板。机房内共有211个通信机柜，单机柜功率约6kW。该机房共配套三个空调风柜房，空调设计采用封闭冷通道内下送风、侧回风方式。强弱电线缆沿电缆桥架敷设。

3.2 吸气式感烟火灾探测报警系统的设计原则

● 在被保护区内，一条管路的探测区域不宜大于500m2，单台探测器的保护面积不宜大于2000m2。在空气流动速度较高的场所，应考虑空气流动的影响，适当减少单台探测器和单个采样点的保护面积。

● 连接到一台探测器的采样管不应超过4支。采样管总长不宜超过200m，单支采样管总长不宜超过100m，单管中的采样点数量不宜超过25个。如果管长超过上限值，应用软件验算，保证采样空气的传输时间不超120s。

● 当采用毛细管采样方法时，毛细管长度不宜超过4m。

● 当采用回风采样方法时，每个采样孔的最大保护面积不宜超过0.36m2。

● 每支采样管的长度宜相等，以保证探测器内的气流平衡。如果无法满足，应根据每支管的长度分别在出口处增加一个末端帽，其尺寸应与管长相匹配。

● PVC采样管的内径宜选择在20～22mm，本工程选用采样管内径为21mm。

● 同一个保护区内的采样点间距应在1～9m之间。

● 采样管路由设计应尽量使其长度短、弯曲次数少，以减少空气样品的输送时间。

● 探测器应通过自身网络或局域网、广域网进行连接，实现集中监控管理，并通过网络接口向其他网络提供信息。

3.3 吸气式感烟火灾探测报警采样方式

吸气式感烟火灾探测报警系统的采样方式一般包括标准管道采样、回风采样、毛细管采样，这三种采样方式在本工程中均有应用。下面对吸气式感烟火灾探测报警的具体施工图进行详细说明。

1）标准管道采样和回风采样

图2为机房内的标准管道采样和回风采样平面图，其中标准管道采样和回风采样的探测主机共3台，标识为P1～P3。

标准管道采样方式是在保护区内安装PVC采样管，并沿管壁设置采样点。空气样品经过采样管输送至探测器。采样管可安装于无吊顶场所的梁下、吊顶内、地板下、机柜上。本工程在梁下和冷通道内采用标准管道采样方式，图2所示仅为梁下部分。标准管道采样点含采样孔和手杖式采样点，其中梁下采用采样孔，梁间区域采用16mm手杖式采样点。采样点根据主、副梁的位置布置，其间距为2800mm。图3为梁下标准管道采样大样图。

回风采样方式是通过对回风系统内的回风采样，监测一个较大的区域。其方式包括回风管道采样、回风口采样以及空调回风格栅采样。由于本工程的空调设计为冷通道内下送风、侧回风方式，因此吸气式感烟火灾探测报警的回风采样方式选用格栅采样。该数据机房共配套3个空调风柜房，空调风柜房与IDC机房的隔墙上设有格栅回风口，尺寸为600mm×600mm。本工程在3个空调风柜房的隔墙上等距设置回风格栅采样点对空调回风进行采样。

2）机柜内毛细管采样和冷通道内标准管道采样

图4所示为机柜内毛细管采样和冷通道内标准管道采样平面图。毛细管采样探测主机共4台，标识为M1～M4。

毛细管采样方式是一种采样点与采样管分离、同时不增加网络复杂性的方式，适用于采样管和采样点不在一个水平面或垂直面的情况。其做法是用内径为5～6mm的软管从采样管中引出，进入被保护的区域或设备内。本工程在机柜内采用毛细管采样方式，使用6mm软管进入机柜内部，对机柜内的空气进行采样，每个机柜使用一个毛细管采样点，每条管路监控一列机柜。图5为毛细管采样大样图。