模块化数据中心消防系统的探讨

王 琴 吴晓乔

(1.上海倍安实业有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛机电工程有限公司，上海 200000)

模块化数据中心消防系统的探讨

王 琴1吴晓乔2

(1.上海倍安实业有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛机电工程有限公司，上海 200000)

介绍了模块化数据中心传统消防系统的灭火模式，分析了传统消防系统的不足，从直接式火探灭火装置与间接式火探灭火装置两方面，探讨了火探管自动灭火装置在模块化数据中心的应用，指出该技术成本低廉，维护方便，可大规模应用在模块化数据中心。

模块化，数据中心，火探管，消防系统

随着云计算技术不断升温和大数据跨越式发展，互联网应用急剧增加，为应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化，提高数据中心的运营效率，降低能耗，模块化数据中心应运而生。模块化数据中心包含供配电、制冷、消防、监控等基础模块设施，各模块单元具有各自的功能性和独立性，同时又互相关联，具有高可靠性和安全性、简单稳定、低成本和低能耗等特点。模块化数据中心占地面积小，组建快速灵活，可按需部署，扩容性大；系统节电率高，节省了运营成本；产品工厂预制化，整体设计，整体交付，质量保证；现场施工成本低，建设周期短，优势明显大于传统的数据中心。因此，它更能满足当今市场的发展需求，数据中心模块化逐渐成为应用主流。然而，就因为它集中化、高密化的设备特征，一旦发生火灾，数据信息安全受到严重威胁，损失也将不可估量，消防系统在模块化数据中心的位置就变得尤为重要。本文主要探讨不同类型的模块化数据中心消防系统的构成及选型。

1 目前市场上的常用做法

根据第165号白皮书,模块化数据中心按外观特征分类，可分为ISO标准化集装箱式(见图1)、封闭外观式(非标准化)和滑动底座安装式。数据中心的各功能模块按配置方式分类，可分为部分预制化数据中心(见图2)、全预制化数据中心、一体型数据中心。数据中心机房的消防系统通常采用气体消防灭火系统。

集装箱式数据中心独立性强，消防系统的报警探测和灭火也实行自动一体化模式。因集装箱式的数据中心相当于一个小型密闭房间，作为一个独立的防护区，一般会在箱体顶部安装火灾感烟、感温探测器，一旦发生火警，火灾报警信号传送至小型报警控制器，控制器联动启动内部配置的洁净气体的管网式灭火装置，将气体喷头通过管网引至箱体内各个区域，使灭火药剂在箱体内均匀喷放达到理想的灭火效果。对于安装在室内的预制化数据中心，其消防系统依附于机房的整体消防系统。在模块化数据中心的密闭通道内安装温感和烟感报警探测器，一旦有火警，将报警信号传送至机房的消防系统；当温度达到设定温度时，模块化数据中心顶部天窗上的熔断丝自动熔断，旋转天窗自动打开，控制器联动启动该机房的气体灭火设备，让中心机房内的消防气体喷放，同时扩散到模块化数据中心内。

2 对传统消防系统的分析讨论

对于上述两种数据中心的消防系统无疑都存在着弊端。

1)火灾探测采用点型感烟、感温火灾探测器，对于高密度集成化的模块化数据中心机柜而言，灵敏度、覆盖率和快速响应能力是有欠缺的。依据GB 50116—2013火灾自动报警系统设计规范表6.2.2，感烟探测器的保护面积一般为60 m2～80 m2，感温探测器为20 m2～30 m2，而且探测器是通过外借环境参数变化到达一定程度才开始报警，感烟探测器是根据烟雾浓度到达设定值，感温探测器是因温度的变化上升到达设定值。实际应用中，数据中心机柜都是由一系列集成电路板高密度组成，一旦发生火灾，由于电气火灾的快速蔓延，可能还在未见明火的阶段就已经传到相邻数据模块，在极短暂的时间内就会造成巨大的损失。等到烟雾和温度在空气中传播到顶部探测器并达到设定报警的临界值需要的时间段较长，此时，对分秒必争的模块化大数据机房将丢失更多的存储信息和珍贵数据。所以，尽管消防系统的设计能满足国家规范对机房内气体灭火的控制要求，但这种传统型消防探测设备及灭火方式无法满足对模块化数据中心早期探测，早期灭火，最大程度减少损失的要求。2)对于预制化模块式数据中心采用整体机房气体灭火系统的灭火形式，着火后仅通过打开的天窗将药剂扩散进机柜达到灭火的效果一定不够理想。首先，通过空气流动使灭火药剂扩散至四周几乎全封闭的数据机柜所需的灭火浓度一定比直接喷放到机柜所在区域内的时间长，灭火效果就会有所减弱，且由于模块组为封闭机构，常规气体灭火为全淹没灭火方式，药剂仅能在模块组的外部覆盖灭火，发生火灾后药剂不能进行深度火灾的扑救。其次，从经济性方面考虑，机柜内部的任意组件发生着火点，报警系统联动启动该机房的气体灭火设备，需将整个机房的气体药剂全部喷放完成灭火。如果在着火的早期阶段，可以用少量的灭火药剂直接将着火点的机柜控制住火情，这样会更加地经济合理。

3 火探管自动灭火装置在模块化数据中心的应用

针对上述传统型消防探测设备探测报警时间长，无法实现早期发现、早期灭火的目的，可采用火探管技术来取代传统探测报警及灭火形式。根据GB 50016—2014建筑设计防火规范的条文说明8.3条款，对面积较小的场所内的设备保护，可采用火探管、气溶胶、超细干粉等小型自动灭火装置进行局部保护，而不必采用大型自动灭火系统保护整个空间。因此，在模块化数据中心对预制机柜的保护采用火探管灭火装置是切实可行的。火探管灭火装置(如图3所示)具有结构简单、可靠性高的特点、能够实现独立探测及灭火功能。其火灾探测报警部件是一根类似于电缆线的火探管，柔韧度高、可随意弯曲，能够方便地布置到数据中心机房的任意角落。一旦发生火灾，着火处的火探管受热爆破，灭火剂随即通过这根火探管来喷放到着火部位，实现快速准确地灭火。作为一套低成本的独立式自动灭火系统，它无需任何电源，无需专门的烟、温感探测器，无需复杂的设备及管线，利用自身储压，依靠一根经充压的火探管及一套火探瓶组就能有效地探测及扑灭火源，集报警和灭火于一体，将火患扑灭在最初阶段。该装置具有便捷、经济、快速、节能的特点，符合绿色环保的理念。

标准的火探管灭火系统分为直接式和间接式。

3.1 直接式火探灭火装置

直接式火探灭火装置由火探管、储存容器、容器阀三部分组成。火探管通过容器阀连接到灭火剂容器上，进行火源探测，着火时火探管爆破，利用火探管中的压力下降，启动容器阀，通过装在容器阀出口处的转换接头，将灭火剂输送到火探管爆破孔释放药剂。该型式适用于防护区的容积不大于10 m3的场所。

3.2 间接式火探灭火装置

间接式火探灭火装置由储存容器、容器阀、火探管、释放管和喷嘴五部分组成。工作原理同直接式，通过释放管至喷嘴把灭火剂释放出来达到灭火的目的。该型式适用于防护区的容积不大于100 m3的场所。

模块化数据中心通常采用间接式灭火系统，火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量应按下式计算：

M=Q×V。

其中，M为火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量，kg；Q为每个单位容积所需灭火剂的最小量，kg/m3；V为防护区的容

积，m3。

灭火剂的实际用量应按下式计算：

G=P×N;G≥M。

其中，G为灭火剂的实际用量，kg；P为单个火探管式自动探火灭火装置贮存容器的灭火剂充装量，kg；N为火探管式自动探火灭火装置贮存容器的数量；M为火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量，kg。

多瓶组间接式火探灭火装置管网立面示意图及平面布置图如图4，图5所示。

综上所述，火探管技术的长处可概括如下：1)探测反应时间短，能及时地把火患抑制在萌芽阶段，最大程度减少因火灾产生的损失；2)整套装置遇火情主动启动，无需电源，无需人工操纵，最适合无人24 h值守而需重点维护的场所；3)柔性可随意弯曲的火探管不受任何部位的影响，相当于线性探测器，可伸进各类庞杂易燃空间或装备中，既可探火又可释放灭火药剂；4)因灭火剂的用量少，成本低，非全淹没式，药剂释放时不会损害被维护区域的人员，可极大程度地减少对周围设备的损坏，释放药剂对环境无污染；5)装置简洁，占空间小，设计简略、很好地降低了系统的设置和维护成本；6)火探管不会因油、尘埃等的影响而产生误报或误喷，报警准确率大大提高；7)该装置不含电器部件，不受振动或触碰而影响设备正常运行的稳定性。

4 结语

对模块化数据中心采用传统型烟温探测器进行火灾报警探测，通过气体报警主机联动机房气体灭火设备的做法已然不符合经济、环保、高效的要求。火探管技术成熟，设备稳定可靠，成本低廉，维护方便，可大规模应用在模块化数据中心。

[1] GB 50016—2014,建筑设计防火规范[S].

[2] GB 50174—2008,电子信息系统机房设计规范[S].

[3] 第165号白皮书,预制模块化数据中心的分类[Z].

[4] GB 50370—2005,气体灭火设计规范[S].

[5] 李崇辉.模块化数据中心的应用[J].机房技术与管理,2014(2):7-9.

[6] 朱明巍.谈火探管式自动探火灭火系统及其工程应用[J].山西建筑,2016,42(2):133-135.

Exploration on fire-fighting system of modularized data center

Wang Qin1Wu Xiaoqiao2

(1.ShanghaiBei’anIndustryCo.,Ltd,Shanghai200032,China; 2.ShanghaiShenghuElectromechanicalEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

The paper introduces fire extinguishing patterns of traditional fire-fighting system in modularized data center, analyzes defects of traditional fire-fighting system, explores the application of fire-trace automatic fire extinguishing device in modularized data center from two aspects of direct fire extinguishing device and indirect fire extinguishing device, and finally points out its advantages, such as low cost, convenient maintenance, and large scale application in modularized data center and so on.

modularization, data center, fire-trace pipe, fire-fighting system

1009-6825(2017)22-0233-02

2017-05-24

王 琴(1982- )，女，工程师; 吴晓乔(1980- )，男

TU998.1

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