摘要：根据数据中心的重要性和严重性火后，结合设计经验，介绍了数据中心的防火设计方法和策略，强调早期的环境空气采样感烟探测系统和气体灭火及联动控制的高压细水雾灭火系统，防止发生火灾和数据中心的灭火具有重要意义。
关键词：数据中心；电气消防设计；策略
一、火灾自动报警系统
1.空气采样早期烟雾探测系统
1.1工作原理及特点
数据中心属于需要早期发现火灾的重要保护场所，所以在数据中心主机房、机房回风口、微模块机房、电池室、UPS配电室、网络机房、测试机房等相关重要场所设置空气采样早期烟雾探测系统。
空气采样早期烟雾探测系统是一种基于光学空气监控技术和微处理器控制技术的烟雾探测装置，该探测器由许多带有小孔的采样管构成，它们以几米的间距平行铺设于天花板上方或下方，这些采样点形成一个矩阵，空气或烟雾被吸气泵通过采样孔吸入探测器实现火灾探测，其工作原理见图1及图2，它可实现火灾初期（过热、阴燃或低热辐射和气溶胶生成阶段）的探测和报警，其报警时间比传统的探测器提前很多，即在火灾初期发现，可以提供充足的时间采取措施来消除火灾隐患，使火灾的损失降到最低。
图1空气采样早期烟雾探测系统示意图
图2空气采样早期烟雾探测系统原理框图
在数据机房内，在不同的区域应设置不同的空气采样早期烟雾探测系统，该系统分类及设计参数见表1。
表1空气采样早期烟雾探测系统主要设计技术指标
空气采样早期烟雾探测系统应用于数据中心火灾预警具有如下优点：①能进行天花板内、封闭通道内、架空地板下等不同位置的探测；②可提供多级报警：它提供了4级报警级别，这4个级别分别涵盖了发热、冒烟、燃烧和高温4个阶段，管理人员可以根据这4个级别采取不同的响应措施，例如，第1级“警觉”状态表明系统已经检测出了一些异常现象，管理人员应该去进行检查。如果烟雾继续增加，就会达到第2级“行动”，表明有火灾隐患出现，应开始采取措施：启动烟雾控制程序，通过疏散系统启动报警，并通过手机短信等方式通知更多的管理工作人员。当达到第3级“火警1”或第4级“火警2”时，表明已经开始燃烧或处于热辐射阶段，在此阶段，建筑内的人员已经被疏散，报警信号已传送至当地的消防监管部门，灭火系统启动。
1.2空气采样早期烟雾探测系统在数据中心的设置方式（如图3所示）
本文在第1.1节列出了空气采样早期烟雾探测系统的分类及各类型特点，为确保能够及时、准确、全方位地探知火灾隐情，为人员及系统设备提供可靠的保障，应在数据中心内根据机房情况设置合适的空气采样早期烟雾探测系统，且在机房内不同的位置其采样方式应有所区别：a.房间内无吊顶时，在梁下敷设采样主管，在采样主管上纵向伸出采样支管，在梁格内设置手杖式采样点，见图3（a）。
b.房间有吊顶时，在吊顶下敷设采样主管，在采样管上直接设置采样点，见图3（b）；有时出于美观或安全考虑，在吊顶上方空间敷设采样主管，毛细管以规则的间距从主管分支，见图3（c）。
c.在机房网络地板下设置探测器，为避免采样管与地板下线缆交错，在网络地板下采用立式管道采样，见图3（d）。
d.在机房内封闭通道上设置探测器，直接在管道上设置采样点，见图3（b）。
e.在机房被保护机柜的上方直接设置采样管，采样孔位于机柜排气格栅上方，朝向机柜的气流方向，直接在管道上设置采样点，见图3（e）。
图3空气采样早期烟雾探测系统采样管在机房内敷设方式示意图
2.氢气浓度探测系统
数据中心的一般都安装应急电源或后备电源，这些电源一般使用铅酸电池或镍金属电池作为储能介质，电池使用后要进行充电。而不论哪种电池都会在充电时释放一定量的氢气。氢气是一种可燃易爆气体，该气体发生爆炸的下限是4%VOL，而且其燃烧的火焰是淡蓝色，人眼几乎看不见，容易对设备造成损坏，给人员带来生命危险。
在数据中心需要安装防爆型可燃气体浓度检测报警器。由于氢气比空气轻，要将氢气探测器安装在房间的顶部，氢气报警控制器安装在室外门侧。一般氢气报警控制器设置两级报警，当达到第一个报警值后，控制器联动房间内的事故排风机，清除房间内的氢气；当达到第二级报警值后，启动排风机的同时发出声光报警，切断电池充电。控制器之间采用总线连接，将报警信号传至消防控制室。
二、联动灭火系统
1.气体灭火系统
气体灭火具有3种控制方式：联动控制方式、手动控制方式及机械应急控制方式，当有人值班或工作时，设置为手动挡；无人值班时，设置为自动挡。手、自动方式的转换可在灭火控制器上实现。
联动控制方式：每个防护区内都设有感温、感烟火灾探测器（主机房、电池室还设置高灵敏度的空气采样早期烟雾探测系统），当一种探测器报警时，启动设置在该机房内的火灾声光警报器，当两种（或3种）探测器报警时，发出联动控制信号：关闭防护区域的送（排）风机及送（排）风阀门，停止通风和空气调节系统及关闭设置在防护区域的电动防火阀，关闭防护区域的门、窗，启动气体灭火装置。有人值班的防护区，根据人员撤离防护区的需要，延迟30s喷射，平时无人工作的防护区，设置为无延迟喷射。
手动控制方式：在防护区门外设置机械应急手动控制盒，盒内设置紧急停止和紧急启动按钮。当紧急按钮按下，执行联动控制时两种探测器报警后的联动动作；当停止按钮按下时，气体灭火控制器停止正在执行的联动操作。
机械应急控制方式：当手动和自动报警控制均失灵时，工作人员可通过操作气体钢瓶释放阀上的手动启动器和区域阀上的手动启动器来开启整个气体灭火系统。
气体灭火装置启动及喷放各阶段的联动控制及系统的反馈信号，应反馈至消防联动控制器。同时，该系统的手动或自动控制方式的工作状态也应反馈至消防联动控制器。
2.高压细水雾灭火系统
联动控制方式：每个防护区内都设有感温、感烟火灾探测器（主机房、电池室还设置高灵敏度的空气采样早期烟雾探测系统），当一种探测器报警时，启动设置在该防护区内的火灾声光警报器，当两种（或3种）探测器报警时，发出联动控制信号：灭火控制器联动开启声光警报器，关闭联动设备，发出灭火指令，打开相应防护区域分区控制阀，启动高压细水雾瓶组，喷放细水雾灭火，压力开关同时反馈系统动作信号。手动控制方式：当工作人员发现火情且自动控制系统尚未动作时，按下防护区手动控制盒启动按钮，关闭联动设备，启动高压细水雾瓶组，喷放细水雾灭火。机械应急操作：通过操作相应防护区域分区控制阀的手柄，打开分区控制阀关闭联动设备，启动高压细水雾瓶组，喷放细水雾灭火。
结束语
综上所述，一旦数据中心发生火灾，将会产生很大的影响。要认真分析火灾原因和数据中心的环境，遵循“预防为主”的原则，选择合适的火灾探测器，合理设置火灾自动报警系统。同时，为了减少火灾损失，采用合适的灭火系统，确保数据中心安全稳定运行。
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］孙付龙，王参参，王洪梅.A级数据中心消防系统解析［J］.电脑知识与技术，2018，14（18）：252-253.
论文作者:窦跃华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：烟雾论文; 火灾论文; 数据中心论文; 探测器论文; 系统论文; 空气论文; 方式论文; 《基层建设》2019年第17期论文;