数据中心消防系统的研究与应用

王圣杰 （福建省建研工程顾问有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

随着网络信息化的不断发展，数据中心在建筑工程中越来越普遍，包括新建建筑和旧厂房改造为数据中心机房的比比皆是。合理运用消防控制技术是保证数据中心机房安全运行的关键。数据中心包括主机房、变配电房、UPS室等各种功能不同房间，除了设置传统火灾自动报警系统外，还应根据不同房间功能，设置细水雾灭火系统、气体灭火系统、吸气式探测系统、氢气浓度探测系统。

1 细水雾灭火系统

细水雾灭火系统主要适用于数据中心主机房、重要设备房内。其与传统水喷淋系统主要区别在于出水量及灭火机制不同，水喷淋系统通过大量水滴与燃体表面接触，以达到快速冷却，扑灭火情。但是同时大量水滴会渗入机房设备，对设备造成巨大的破坏。细水喷雾是通过特殊喷嘴喷射水雾，吸收热量来冷却整个火灾区域火焰。同时冷却过程中，水雾易挥发的特性会使火灾区域降低含氧浓度，并阻隔火灾区域向外界延伸等。细水雾系统分为开式与闭式系统，电子信息机房由于其设备重要性及对水的敏感性，一般选用开式系统。

细水雾灭火系统工作过程如下：火灾时，为了防止误报警动作，应设置两路探测器探测信号，第一路探测器探测报警时，仅作为信号反馈，并启动声光报警，第二路探测器报警后才会开启相关区域控制阀及主泵。数据中心机房中，一般第一路探测器报警为吸气式探测系统报警，第二路探测器报警为其他类型探测报警器或手动报警按钮实现。

细水雾控制系统可分为三种：系统自动启动、系统手动电气启动、系统应急机械启动。工作原理图如图1。

图1 细水雾开式系统电气工作原理图

图中细水雾区域控制阀可直接安装在保护区附近，也可集中安装于泵房内。

2 气体灭火系统

气体灭火系统适用于主机房、变配电房、UPS室等房间，设置气体灭火房间内，根据要求必须设置两种不同的火灾报警探测器。机房内火灾探测器一般设置早期吸气式烟雾探测器(对要求不高的房间内可设置点式感烟探测器)与点式感温探测器相组合的方式。发生火灾时，早期吸气式烟雾探测器发出警报信号，此时仅对本防护区进行报警，并返回信号至消控中心。当火势渐大，触发不同类型的探测器报警时，如感温探测器、手动报警信号等，报警联动信号发送至气体灭火控制器，开启火灾区域的区域选择电磁阀，启动气体灭火装置及火灾报警器。同时关闭相应防护区内非消防用电，并将气体灭火管道压力开关信号传至消控中心，表示灭火剂已开始喷放。

气体灭火系统房间内一般设有事故风机，通常作为平时排风机及事故后排风使用，火灾时直接切断事故排风机电源可能会导致主管电动风阀并未完全关闭，从而影响气体灭火时，房间的密闭性。在火灾联动控制中，可通过时间延迟继电器，待确认相关风阀关闭、并保证相关人员撤离后再开启相关防火区域电磁阀。

气体灭火系统一般有气溶胶系统、七氟丙烷系统及IG541系统，气溶胶系统一般适用于配电房、发电机房，七氟丙烷系统由于机房及电池室内，由于氢元素的存在，高温时可能会产生氟化氢，对机房设备有较强的腐蚀性。IG541系统对电气设备、资料等的损害小，但是由于其也为高压存储，高速喷放过程，如果设计不合理，设置数量过多或气罐充气不纯，会存在爆炸隐患，同时价格也较为昂贵。故相对气体灭火系统来说，在数据中心机房建议采用细水雾系统，会显得更为安全及经济。

3 早期吸气式烟雾探测系统

3.1 早期吸气式烟雾探测系统特点及原理

数据中心主机房的防火应以预防为主，提前预警对机房设备数据保护有着重要的意义。传统点式烟感探测器存在着报警灵敏度低、报警迟缓、被动吸气、报警阈值固定不可调等缺点，同时由于机房内空调、风机的大量使用，烟雾极易被气流稀释，从而无法达到探测器的报警阈值，因为并不适合作为机房的早期火灾报警。

早期吸气式烟雾探测系统，也称空气采样早期烟雾探测系统，是一种具备主动烟雾检测设备，广泛应用于数据机房内。可以在火灾最初级阶段，通过检测微量烟雾颗粒，并对其进行分析、测定浓度值。根据与预设置报警烟雾浓度值比较，产生各级别的火灾报警信号，以警示现在为火灾的哪个阶段。

3.2 早期吸气式烟雾探测器在数据中心机房中的应用

数据中心内，各早期吸气式烟雾探测器相互连接，引至消防控制室电脑主机内。早期烟雾探测器通过两芯屏蔽信号线连接成闭环网络，并配备早期烟雾报警系统的专用电源供电，工作电压为DC24V。屏蔽信号线采用 ZR-RVVP2X1.5mm2，电源线采用ZR-RVV2X1.5mm2。同时探测器通过自带的继电器（预警、报警、故障），经输入模块，与传统火灾报警系统连接，并接收24VDC复位信号。

由于信息机房内设置静电地板，除了在顶板处设置烟雾探测系统采样管外，静电地板内也应设置早期烟雾探测器及采样管，以监测整个被保护区空气情况，同时还能监测静电地板内电缆情况。

对同一建筑内多台早期吸气式烟雾探测器，可以通过探测器自带通信接口互相连接，组成空气采样探测器网，便于统一监控和管理。

4 氢气浓度探测系统

数据中心一般设置有大量的后备电源室，由于这些后备电源通常采用的是镉镍电池，在充电过程中，充电过饱时，会在电池内部发生反应，产生一定的氢气，如果电池气密性不好的话，会散发至房间内。氢气为可燃易爆气体，当密度较大时，不仅会让人处于缺氧的状态，并且在一定条件下会产生爆炸。故在设有较多蓄电池的环境下，应设置氢气浓度探测系统。

氢气浓度探测系统包括氢气探测器、氢气探测报警控制器。氢气探测器吸顶安装，控制器设在室外墙上。各报警控制器通过二线制总线连接，将信号传至消防控制室火灾自动报警控制器。报警控制器内常规设置有二级报警。对应为一级报警浓度和二级报警浓度。浓度高低限值可根据实际情况任意设定。当达到一级报警浓度值时，报警控制器开启相应的事故风机，迅速降低氢气浓度至安全范围；当达到二级报警浓度值时，切断相关区域所有电源，并发出现场声光报警及远程控制器报警。除了常规二级报警外，根据实际情况还可选用三级报警，在原功能上增加区间控制报警。工作原理图如图2。

图2 氢气浓度探测系统

5 结论

综上所述，消防报警控制系统不仅仅关系到数据中心重要设备及数据的保护，更与人员生命安全息息相关。本着“预防为主、防消结合”的方针，在数据中心中，应根据房间具体使用功能，合理运用各消防报警控制系统，是能保证数据中心安全运营的关键。同时由于消防产品的不断发展，消防系统厂家会提供相应的云计算服务，以实现整个物联网监控功能。