数据机房火灾报警设计中与民用建筑的异同分析

摘要：

结合某A级数据中心项目，归纳了火灾自动报警系统设计的做法。通过分析数据机房火灾自动报警系统设计与民用建筑不相同之处，为类似数据机房火灾自动报警系统设计提供参考。

关键词：

数据中心；火灾自动报警系统；极早期报警系统；气体灭火系统；水喷雾系统；联动控制；设计要点

引言

随着经济的发展，中国的数据中心行业得到了快速进步。在国家政策的支持下，各个地区正在建设大量新的数据中心。随着技术创新和市场需求的不断增长，数据中心这个名词虽然还很陌生，但是其在日常生活和生产中已经愈发举足轻重。数据中心中的IT设备价格昂贵，存储着对政府和企业都非常重要的数据。如果发生火灾，造成服务器停机，则往往会影响成百上千的用户。国家《数据中心设计规范》GB50174中明确数据中心应设置火灾自动报警系统[1]。因此，如何合理正確设置火灾报警系统成为了设计的重点。

一、系统设计

数据中心园区通常包含几栋数据中心、1栋运维管理中心以及垃圾房、门卫等配套建筑，根据园区形式可采用控制中心报警系统。运维管理中心设有主消防控制室，数据中心设有分消控室，其他小配套用房不设消控室。园区火灾报警系统架构如图1所示，主消防控制室是园区的火灾报警系统控制中心，应能显示所有火灾报警信号和联动控制状态信号，并控制重要的消防设备[2]，例如排烟机房的防排烟风机、消防水泵房的喷淋泵、消火栓泵等。主消防控制室应具有最高级别的查询、检测和授权功能。各数据中心单体的分消控室用于安装本建筑的消防报警控制系统，汇聚和控制数据中心单体的火灾自动报警信号和联动控制状态信号，并接收主消防值班室的联动信号以及自动启动消防设备。需要注意的是，各个分消控室可以互相通讯，但不能控制非本栋建筑的消防设备，各分消控室之间是平级关系。

二、火灾探测器的选择

（一）区域划分

根据使用功能及重要程度，可将数据中心园区划分为以下几个区域[3]。

1.核心区域：包括IT机房、传输机房等IT核心功能区域。

2.核心区域配套用房：包括高低压变配电室、电力电池室、UPS系统用房、柴油发

电室、精密空调机房、消防控制室、ECC中心等为核心区域提供动力和安全保障的区域。

3.非核心附属配套用房：包括运维人员值班室、办公楼、垃圾房、门卫等为工作人

员提供日常生活和办公的区域。

（二）各区域火灾探测器的设置

数据中心核心区域与普通场所相比具有以下特点：机房内设置了大量的电子信息设备和线缆，可能引发火灾。根据国家《火灾自动报警系统设计规范》规定，园区的核心区域应设置感烟火灾探测器。然而由于数据机房通常配备精密空调，空调系统需要频繁换气以满足IT设备对环境的要求，感烟火灾探测器很难在火灾报警的早期阶段检测到烟雾[4]。根据国家规范可采用吸气式感烟火灾探测器[5]来解决这一难题。《数据中心工程设计与安装》18DX009对吸气式感烟火灾探测器的布置给出了如图2的建议。[6]数据中心核心区域还设置有气体灭火系统，采用感烟和感温探测器作为气体灭火系统的联动触发信号。综上所述，为了确保数据中心核心区域能够在第一时间发现火灾，会采用三种探测器：感烟火灾探测器、感温火灾探测器、吸气式感烟火灾探测器。三种火灾探测器共同探测，数据机房的探测器布置如图3所示。

数据中心核心区域配套用房的火灾探测器需根据该区域是否设有气体灭火系统和精密空调来决定。不间断电源系统用房、电池室、变配电室、动力站房等与核心区域相同。而消防设施用房、办公室、门厅、值班室、门卫等场所与民用建筑无异，只需采用感烟探测器。需要注意的是，柴油发电室如果设置有水喷雾系统，则需要设置感温探测器。由于数据中心对防火要求较高，在运营商内部文件中，要求专用蓄电池室和柴油发电室储油间等区域需要设置防爆型火灾报警系统设备。

三、消防联动控制设计

（一）预作用自喷灭火系统

数据中心核心区域通常采用预作用自喷灭火系统，避免自喷误动作造成不必要的损失。为防止管道充水后漏水影响IT设备工作，核心区域不得有管道充水。因此，在自动控制方式上，通过火灾探测器和充气管道上的压力开关两组信号组成“与”门，共同控制预作用装置。当两组信号都触发后，消防联动控制器会自动开启预作用装置的电磁阀，启动预作用装置并自动启动消防泵。除了自动控制，还应通过主消控室的手动控制盘和消防泵房的应急启动来控制。手动控制盘可以直接控制喷淋泵、预作用阀组和快速排气阀前的电动阀，采用直接控制线路启动、停止喷淋泵以及开启预作用阀组和电动阀。各设备的启停信号应反馈给消防联动控制器，以通知在消控室中的值班人员[7]。

（二）气体灭火系统

数据机房、配电室、电池室及其空调设备区等场所都设有管网气体灭火系统。每个系统都有气体灭火控制盘，根据控制防护区数量的不同，可以分为一区、二区和四区。每个区域都有声光报警、放气指示灯和放气执行装置（如压力开关、电磁阀、启动气瓶等）。气体灭火控制盘的灭火系统信号与火灾报警系统中的联动控制系统相连。气灭区门口的紧急启动停止按钮应具备气灭盘的手自动转换功能。在极早期系统报警后，值班人员进行现场勘察或者在同一防护区内相邻的两组独立探测器都发出报警后，方可确认为真正的灭火信号。

当装有气体灭火系统房间内的极早期吸气式烟雾探测报警系统发出火警信号报警时，值班人员进行现场勘察。当室内烟感探测器报警时，启动室内声光报警器，并开始疏散保护区内的人员。当室内温感探测器报警时，联动启动气体灭火控制盘，同时关闭新风机组风管上的电磁（电动）阀，关闭相应机组，封闭保护区域后进行气体灭火。图4展示了国标图集中的气体联动控制示意图，整体控制逻辑与国标图集一致[8]。发现火情、首次报警信号和二次报警信号分别对应吸气式感烟火灾探测器、烟感探测器和温感探测器。

（三）极早期空气采样早期烟雾探测系统

在数据机房、电池室、配电室、运营商机房、网络核心机房等场所设置极早期空气采样早期烟雾探测系统。需要特别提出的是，极早期报警系统不在《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116需要联动的系统中。故只做火警监视用，并不与灭火系统联动。

在分消控室设置极早期空气采样早期烟雾探测系统显示系统，通过网络联线与每个区域内的极早期探测器联网，显示探测器工作状态。在设备运行区域设置空气采样早期报警探测器，所有的早期报警探测器都联网，并由微机运行软件进行集中监控和显示。空气采样早期报警系统与火灾报警系统联网。极早期报警系统通常有四个级别的报警：警觉、行动、火警1和火警2。尽管极早期报警探测器的准确性很高，但仍存在误动作的可能性，因此不建议在警觉和行动阶段进行报警。在火警2阶段，通常已经出现明火，火灾报警系统已经介入并采取行动，无法体现极早期系统的作用。因此，当极早期报警系统发出“火警1”信号时，运维值班人员会进行现场勘察以观测火情，如有需要，可以通过极早期报警控制器手动或自动向火灾报警系统进行报警，从而进行接下来的气体灭火等动作。

（四）水喷雾系统

为了对柴油发电室的油机设备进行灭火，设置水喷雾系统。水喷雾系统具有控制面积大、出水量大和灭火及时的优点。在火灾联动控制中，可以考虑按照规范中的雨淋系统进行操作。与预作用系统不同的是，消防联动触发信号由感烟火灾探测器改为感温火灾探测器。通过火灾报警系统的联动控制，开启阀组。手动报警和信号反馈与预作用系统类似，只是阀组和消防泵改为雨淋用。

结语

对于数据中心园区的火灾自动报警系统而言，本文已经大概描述了与民用系统的不同之处。由于数据中心需要早期报警，并且设置气体灭火系统，因此采用三种不同的探测器来尽早发出报警信号。数据中心设置的气灭、预作用自喷系统和水喷雾系统在民用建筑中较少涉及，因此往往成为设计难点。只有正确的联动控制，才能在火情发生后迅速有效地扑灭火源，确保数据机房安全持续运行。

参考文献

[1]中国电子工程设计院.GB50174-2017数据中心设计规范[S].北京：中国计划出版社，2017.

[2][5][7]公安部沈阳消防研究所.GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[3]王绍红，陶悦.某数据中心火灾自动报警及联动控制系统设计[J].建筑电气，2015，1（01）：23-27.

[4]汪浩，孙兰.数据中心火灾自动报警系统设计要点[J].建筑电气，2019，1（01）：14-17.

[6]中国电子工程设计院有限公司，中国建筑标准设计研究院有限公司.18DX009数据中心工程设计与安装[M].北京：中国计划出版社，2018.

[8]公安部沈阳消防研究所，中国建筑标准设计研究院.14X505-1《火灾自动报警系统设计规范》图示[M].北京：中国计划出版社，2014．

作者简介：

王骁（1989- ），男，汉族，江苏靖江人，硕士研究生，工程师，研究方向：數据中心设计与研究。