A级数据中心消防系统解析

孙付龙　王参参　王洪梅

摘要：随着科学技术的发展，数字化、无纸化、高速化、计算机化、自动化、智能化办公越来越成为发展趋势，这就促使对数据中心的要求越来越高，使用频率越来越大，依赖性就越来越强，因此机房的安全和正常运转则成为一个企业或是办公区域保证工作的重中之重。数据中心除了计算机本身的技术安全外，其消防安全也是非常重要的。本文结合实际情况，从数据中心火灾的特点、数据中心气体灭火剂的选择入手，对七氟丙烷气体自动灭火系统使用与维护进行分析介绍。

关键词：数据中心；七氟丙烷；气体消防

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0246-02

数据中心机房是为企业、政府等地方提供技术支持、保障各项工作正常运行的核心区域。数据中心机房一般都处于不间断工作状态，其消耗的功率最少也要几十千瓦，有的大型数据中心甚至需要几千千瓦。过大的功率输出必定会导致较大热量的输出，如果不及时进行热量扩散或是火灾的预防，一旦有意外发生将带来较大的损失与影响，甚至导致这个运转系统瘫痪。下文将针对数据中心消防系统问题具体进行分析。

1 数据中心火灾的特点

1.1 电气易发生火灾

数据中心中放置着各种机柜、电线、数据光缆等，这些设备不仅功率大、运转时间长，而且耗电量大，产生较大热量，大多属于易燃材料，特别容易引发火灾。数据中心大多放置精密性较高的设备，不仅要求空间具有一定的密封密闭性，同时对温度、湿度、洁净度都有较高要求。所以为了达到这些外在环境标准，一般的机房都门窗关闭，久而久之温度逐渐增高，散热速度越来越慢，易发生火灾。一旦火灾发生后还容易使大量的烟气、热量滞留在室内，导致数据中心的设备遭受更大的损害。

1.2 火灾扑救较为困难

造成火灾扑救困难的原因，一方面是因为设备的材料组成，都属于电气，不能直接使用一般的灭火设备，如水、干粉等都不能扑灭电气引起的火灾，而且还会造成设备的二次损害，需要专门的电气灭火设备和灭火气体。但是这种气体较一般的灭火方式速度慢，而且对人身体也有一定的危害，而电气设备的燃烧还具有燃烧速度快的特点，所以扑救在时间上和技术上都有一定的难度。随着对大型数据处理的需要，数据中心的规模也越来越大，无论是从设备放置和建筑本身都会对扑救工作带来一定的难度。

2 数据中心气体灭火剂的选择

根据数据中心存在的易燃烧、速度快、扑救困难等火灾特点，国家制定了相关的规范，明确规定了数据中心机房对灭火系统的各个方面的要求，特别是应设置洁净器灭火系统。其中对数据中心根据自身特点选择合适合理的灭火气体也进行了明确的规定。常见的灭火系统包括IG541混合气体灭火系统、卤代烷替代灭火系统、二氧化碳灭火系统、七氟丙烷灭火系统。这些灭火系统均有自身的优势与劣势。如IG541混合气体容器内要求的压力较高，管道和喷头也需要在一定的高压下工作，存在较高的爆炸安全隐患，所以它在施工、建设、使用、维护时的要求也较高。卤代烷虽然灭火速度相对较快，但是其污染较为严重，对人身体的毒性也较大，后续影响和副作用较强。二氧化碳在灭火的过程中，如果大量使用，具有窒息性和冷却作用，对于人的危害也较大，对温度要求较高的精密仪器来说会产生二次损坏。而七氟丙烷气灭火，是碳、氟和氢的化合物，与前面几种气体相比存在相对优势，包括无色无味、不导电、低毒性、不需高压、二次污染较小、不影响氧含量、使用相对方便等，但是其劣势在于使用时间较短。

3 七氟丙烷气体自动灭火系统使用

七氟丙烷气体自动灭火系统因为使用的时间较短，各方面技术还需要技术与经验的积累，国家也在此方面进行了明确的规定，从而在技术上和制度上进行了进一步的完善。

3.1 计算保护区体积

管道的铺设以及气体计量的使用与数据中心的体积有直接的关系，在一定的数值内才能达到既减少气体过多导致环境的污染，又能实现对火灾在对短时间的有效控制。保护区域的体积包括房顶的吊顶与房间净高，还包括静电地板的厚度。

3.2 灭火浸渍时间的选取

在数据中心机房中，不同的区域和设备、材料应设定不同的火灾完全熄灭所需的时间。火灾的喷头应该在设计的时候就根据各种机器设备预计放置的位置有重点又相对均匀的分布，同时还要考虑气体的喷头保护高度、保护半径等。一旦发生火灾，喷头可以感应喷出灭火气体，在设定的时间内形成阻燃浓度。通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用 5min；固网络前置主机区、介质库采用 5min；配电区、空调区属于固体表面火灾，采用 10min。

3.3 喷放时间的选择

七氟丙烷气体灭火系统在自动状态下，从火灾报警主机和气体灭火控制盘控制接收到探测器报警信号后发起联动气体灭火盘，气体灭火盘发出启动电源信号。通讯机房和电子计算机房，喷放时间控制在8S内；固网络区、介质库控制在8S内；其他防护区选择喷放时间控制在10S内。

3.4 灭火浓度选取

滅火浓度是根据在一定的温度下，根据数据中心机房中放置的设备制定的所需灭火剂的最小体积。灭火浓度的选取具有局部空间性，即不同的区域应选择适当的浓度。以纸质类为主的保护区如存放图书、档案、票据、资料等，灭火设计浓度一般设定在10%；通讯机房、电子计算机、固网络前置主机区、空调区、介质库等区域应选取8%；自备发电机房、固配电区灭火浓度应设定为9%。

3.5 灭火设计用量、剩余用量、储存量与其他计算

灭火计量的设计与海拔、室内温度、灭火空间体积、灭火浓度有直接的关系。国家《七氟丙烷洁净气体灭火系统设计规范》中有明确的计算公式 W=（KV/S）*C/（100-C）。这个公式的设定条件是在室内条件下，海拔高度为0的情况，S、K作为调整系数，存在相对的变化。在灭火气体使用之后，存储的容器内与管道中都有一定的剩余用量。其要考虑储存容器内引升管管口以下的容器容积、厂家的技术参数、管网的长度等进行计算，与设计用量存在一定的比例关系，一般在1%-2%之间。存储量的计算则是结合灭火设计用量加上剩余用量得出，计算公式为：W0=W+△W1+△W2。储瓶药剂充装量的计算与设计用量、剩余量、存储量有关系，还需要结合管网布置、钢瓶间尺寸，最后计算出需要的喷头、钢瓶、管道、安全阀、瓶头阀等。

4 气体灭火系统控制方式

气体灭火系统的控制为了保证使用的方便、快捷、安全，必须同时具备多种启动方式包括气动、电气手动、应急机械三种方式。气动启动主要是在最短的时间内最快的启动速度喷放出灭火剂直至保护区灭火。电气手动方式优势是将现场的人员都撤离后释放灭火剂。应急机械手动功能是为了前面两种控制方式失效后可以强制实施启动灭火，防止消防系统启动异常，意外情况发生。

5 系统的维护与管理

数据中心消防系统在没有火灾情况下一般不会使用，所以导致人们疏忽了对它的日常维护与管理。闲置时间过长，缺乏维护一旦突发事件发生就可能会影响其正常使用，因此，日常维护与管理也是非常重要的。系统的维护首先要对专门人员进行气体消防系统管理、操作、维护的培训，并要求定期进行检查及时发现问题，进行维护后做好记录，确保系统正常运行。定期对容器、阀、管道喷嘴、驱动装置等进行系统的检查，从外观的整洁、有无损伤、是否有锈蚀等进行一一排查。在大的全面检查中，要对防护区的开口情况、灭火剂贮瓶设备、管道支架是否牢固、高压软管是否有形变、老化、裂缝等现象进行细致检查；对于存储容器应进行称重，查看其净重是否低于其设计量的95%；灭火剂输送管道和喷嘴孔口是否有堵塞或损伤情况，对防护区进行模拟自动启动实验等。

综上所述，七氟丙烷消防系统时数据中心机房的较为便捷、安全、可靠的消防设施，它对于当前数据中心快速的发展所带来的一系列的问题和消防困难具有一定的优势。设计者和使用者对于A级数据中心消防不仅要提高预防的思想意识，同时还要掌握一定的使用、维护、管理等日常操作，从而才能在火灾发生时将损失降到最低，确保各项工作的正常运行。

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