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摘要：随着信息技术的迅猛发展与普及，大数据时代的到来，数据机房的防火安全越来越受到人们的关注。文章结合数据机房内不同机房防护要求及火灾特性，提出了不同机房、设备用房及工作间的高压细水雾灭火系统设计方案，并通过实际应用案例，突出了高压细水雾灭火系统的有效性、合理性及经济性，可供相关的消防设计参考。
关键词：数据信息；高压细水雾灭火系统；选型；灭火试验
当前，随着信息和网络技术的发展，来自各个方面的数据规模越来越大，世界已进入大数据时代，数据信息安全保障成为国际社会关注的焦点。作为承载中心枢纽的数据机房等场所的消防安全则显得格外重要。而高压细水雾灭火系统作为一种新型灭火系统，具有高效、环保、灭火迅速、用水量少、水渍损失小等特点，近年被广泛应用。研究高压细水雾灭火系统在数据机房中的应用具有重要的现实意义。
1 数据机房的火灾特性分析
据统计，在所有计算机系统机房发生的各类事故中，火灾事故约占80％左右。日本计算机制造商及用户所作的调查表明，计算机故障占3.4％，交换器与配电箱故障占6.9％，设备装配错误占10.2％，调节器故障约占10.3％，火焰蔓延引起的第二次火灾占17.1％，与计算机无关的其他原因造成的火灾占52.1％。此外，由于长期高负荷运转，部分电气线路的绝缘保护层会因为高温而加速氧化，易形成阴燃。
2 高压细水雾灭火系统选型
2.1 高压细水雾灭火系统的选型
（1）在数据机房生产核心区、媒介仓储区及运行操作区内部分重要的主机房及基本工作间等电子机房、设备机房内应设开式高压细水雾灭火系统。对防护区体积小于400m3的机房宜采用全室应用系统，防护区体积较大的机房可采用分区应用系统，考虑到细水雾尚具备抑制或控制机房内火灾的作用时，持续喷雾时间应不小于30min。分区应用系统的每个防护区面积应控制在150m2内，当相邻的分区边缘不作喷头重叠布置时，系统的设计流量应为最大的两个相邻分区的设计流量之和。
（2）在数据机房运行操作区内除主机房及基本工作间外的其他有人工作的电子机房、设备机房及软件开发区内应设闭式高压细水雾灭火系统。对水渍损失要求极严的场所应采用预作用灭火系统。闭式系统的作用面积应为280m2，持续喷雾时间应为60min。
（3）动力保障区内的设备机房宜采用开式高压细水雾局部应用系统，对具体的防护设备进行保护，除电信接入、输出机房及电缆机房持续喷雾时间应为20min外，其他设备持续喷雾时间均为10min。行政管理区可采用普通自动喷水灭火系统进行保护。
（4）为确保系统供水的可靠性和稳定性，所有防护区的高压细水雾系统均应采用柱塞泵泵组供水；开式系统及采用自动喷头的闭式系统的控制方式有自动控制、手动控制及机械应急操作。
2.2 高压细水雾喷头的选型
细水雾喷头主要有开式喷头、闭式喷头和自动喷头（也称爆蝶式细水雾喷头）3种，分别有用于一般空间的标准喷头和用于特殊狭小空间的微型喷头。设计时在验证喷头的合法性后，根据保护对象的火灾特性、结构形式、分隔材料等情况结合喷头技术资料中相应的参数并进行有效性分析，合理选择喷头，确保系统有效。
3 灭火试验
试验空间的长、宽、高分别为12、10、5.0m，其中试验计算机房的大小为10m×10m×5.0m，其余为设备间和观察间。试验计算机房内距离地面600mm高架设全钢防静电活动地板600mm×600mm×30mm（厚），距离活动地板3.0m高的位置设金属吊顶（材料为铝合金吸音微孔板），四周墙壁采用难燃材料进行装修。各设备及火源的相对位置，如图1所示。
（1）火灾场景。考虑到计算机房的火灾特点（早期阴燃火），试验火源选择电缆火，由25束PVC通讯电缆（线径15.75mm，6线束）组成，每根电缆长度为77.5cm，其中有2根电缆内芯通入2kW的电热丝，用于模拟电缆的过热着火，总加热功率为4.0kW。
试验时起火位置分别位于机柜内（着火机柜）、架空地板下和吊顶空间内，对应着计算房内的最可能火灾场景，具体布置如图2～图4所示。
（2）消防设施布置。试验计算机房采用开式或闭式预作用高压细水雾系统进行保护，划分为计算机房、活动地板下和吊顶内三个保护区。
对于开式系统，在吊顶下方按正方形布置9只开式高压细水雾喷头（K＝0.45），喷头间距为3.0m×3.0m，安装内嵌在吊顶板上。静电地板下按正方形布置9只开式高压细水雾微型喷头（K＝0.17），喷头间距为3.0m×3.0m，安装高度距离活动地板0.15m。吊顶内同样按正方形布置9只开式高压细水雾喷头（K＝0.17），喷头间距为3.0m×3.0m，安装高度距离屋顶0.15m。
对于闭式预作用系统，在吊顶下方按正方形布置9只闭式高压细水雾喷头（K＝1.25，57℃快速响应喷头），喷头间距为3.0m×3.0m，安装高度距离吊顶0.15m。
为了模拟系统的报警联动过程，试验计算机房内布置有空气采样早期探测系统和光电感烟探测器，通过火灾报警主机与高压细水雾灭火系统连接，如图5所示。
（3）试验设备与测量布置。试验设备包括高压细水雾泵组，最大压力为16MPa，单泵流量为112L/min；高压细水雾开式喷头7－01－48－4－6－00（K＝0.45，p＝10MPa），7－01－48－4－2－00（K＝0.17，p＝10MPa）；高压细水雾闭式喷头5－01－46－4－17－57（k＝1.25，57℃快速响应，p＝10MPa）；空气采样感烟火灾探测系统；火灾报警控制器；光电感烟探测器；两台19"标准机柜及HP计算机；普通台式计算机；19"着火机柜；柜式空调两台。
测试的仪器包括：K型热电偶9只；温湿度传感器5只；数码摄像机1台；机械秒表3只；红外热成像仪1台；计算机房高压细水雾试验采集系统。试验具体测点布置如图6所示。
3.1 试验步骤
3.1.1 开式系统
（1）根据试验工况，搭建试验场景；
（2）启动计算机、服务器主机，开启数据采集系统，使其处于正常工作状态，摄像机开始拍摄；
（3）启动高压细水雾泵组，系统处于准工作状态；
（4）合上电加热丝电源开关，对电缆加热，观察并记录电缆开始冒烟、起火、火灾报警系统的报警时间；
（5）高压细水雾控制阀由火灾报警系统联动打开（两路报警信号确认），喷放细水雾；
（6）观察并记录在细水雾喷放过程中，计算机和机柜的工作状态，记录灭火时间，观察电缆是否发生复燃；
（7）火灾扑灭确认后，人工关闭高压细水雾系统，同时启动排烟风机，清除试验空间内的烟气和水雾；
（8）待试验空间恢复到初始环境条件后，进行下一次试验。
3.1.2 闭式预作用系统
（1）根据试验工况，搭建试验场景；
（2）启动计算机、服务器主机，开启数据采集系统，使其处于正常工作状态，摄像机开始拍摄；
（3）启动高压细水雾泵组，系统处于准工作状态；
（4）合上电加热丝电源开关，对电缆加热，观察并记录电缆开始冒烟、起火、火灾报警系统的报警时间；
（5）高压细水雾控制阀由火灾报警系统联动打开（两路报警信号确认），待细水雾喷头处温度达到玻璃泡爆破后喷雾；
（6）观察并记录在细水雾喷放过程中，计算机和机柜的工作状态，记录灭火时间，观察电缆是否发生复燃；
（7）火灾扑灭确认后，人工关闭高压细水雾系统，同时启动排烟风机，清除试验空间内的烟气和水雾；
（8）待试验空间恢复到初始环境条件后，进行下一次试验。
3.2 试验结果与分析
高压细水雾保护数据机房机房的试验结果如表1所示。可以看出，计算机房电气火灾的发生经历了从阴燃到低温明火的过程。对于该类火灾，采用感烟探测系统（空气采样系统或点式烟感探测器）可以较快确认火灾，空气采样系统比点式烟感探测器快约4～8s。
开式高压细水雾系统在两路烟感报警信号确认后即打开喷放，充分发挥了高压细水雾的早期抑火、灭火作用。试验中，开式高压细水雾系统在三种火源条件下（即火源位于静电地板夹层、计算机房机柜内、吊顶夹层）均在1min内成功扑灭火灾，其显著的冷却降温作用有效防止了火灾复燃。在高压细水雾持续喷放期内，带电工作的计算机一直处于正常工作状态下，喷放结束后重新启动工作正常。灭火结束后，及时打开通风排烟系统，即可将环境温湿度恢复至初始水平。
闭式预作用高压细水雾系统喷放不仅需要两路探测信号确认，同时还必须满足喷头玻璃泡处的温度达到爆破温度（57℃）。这对于计算机房内以阴燃－低温明火为燃烧特征的电气火灾而言比较困难。这导致丧失宝贵的初期灭火机会，火灾损失增大。在该试验中，闭式喷头没有打开灭火，可燃物自身燃烧殆尽。考虑到计算机房内的精密电气元件对烟尘十分敏感，而电缆燃烧产生的烟气还含有HF、HCl等腐蚀性气体，一旦蔓延，极易破坏电气设备。因此，需要在烟气生成的早期尽快灭火，而闭式预作用系统不适合扑救此类火灾。
表1 数据处理中心高压细水雾试验汇总表
4 结语
总之，消防是数据机房建设的重要组成部分，在对数据机房进行消防系统的选择时，要针对不同机房的特点选择最高效、最安全、最经济的灭火消防系统。上文中通过研究分析，对高压细水雾灭火系统在数据机房消防中的应用进行了探讨，提出了适用于不同使用功能机房的细水雾设计方案，在保证灭火有效性的基础上节约投资，提高了该系统设计的灵活性及有效性。文章中也给出了具体参数，可为高压细水雾灭火系统在类似建筑中的应用提供参考。
参考文献：
[1]刘金金，齐容伟，宋浩.细水雾灭火技术及其应用[J].社会科学：文摘版，2016（7）：00179-00179.
[2]梁春圃，荣志红，冯京波.细水雾灭火系统在天津某控制中心中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013（11）.
论文作者:许伟平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/9
标签：水雾论文; 喷头论文; 高压论文; 机房论文; 火灾论文; 系统论文; 灭火系统论文; 《基层建设》2017年第14期论文;