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华体会app滚球体育:【IBE】数据中心电气消防若干问题探究
发布时间:2022-08-26 02:15:50

  【导读】数据中心具有电缆大量聚集、带载不间断运行、主机房多无人值守等特点,火灾风险高于一般场所。本文着重对规范及图集中未提及或明确的预作用延迟自动喷水灭火系统、无下送风地板吊顶回风机房火灾自动报警系统探测器设置、柴油发电机储油间可燃气体探测系统、蓄电池室氢气浓度探测系统联动控制等实际工程中常见关键技术问题进行探讨和研究。

  目前数据中心客户单柜密度需求呈不断攀升的趋势,数据中心整个建筑中大部分面积为主机房及其配套的空调间、电力机房及电池室所占据,大量交直流电缆在这些区域以及公共走道聚集,主机房相关负载的电力电缆均带载不间断运行且多为无人值守,火灾特别是电气火灾风险高于一般场所,发生火灾后亦扑救困难。GB 50174-2017《数据中心设计规范》及 18DX009《数据中心工程设计与安装》图集对电气消防部分有相关的条文、解释及图示,但仍有一些未提及或明确的实际工程常见关键技术问题,因此本文着重对其进行探讨和研究,抛砖引玉提出自己的观点和建议。

  自动喷水灭火系统是一种造价相对较低、对人身安全影响小并且非常有效的灭火措施。

  根据 GB 50174-2017《数据中心设计规范》,电子信息系统在其他数据中心内安装有承担相同备份系统的 A 级数据中心,以及 B 级和 C 级数据中心的主机房可设置自动喷水灭火系统。

  但目前大多数数据中心金融客户仍仅接受气体灭火系统或细水雾灭火系统。部分互联网客户可接受采用预作用延迟自动喷水灭火系统,辅助手动灭火器配合极早期烟雾探测报警系统进行及时处理,规避可能的消防损失。

  综上,数据中心选择预作用延迟自动喷水灭火系统时,既要注意是否适配数据中心等级,又要注意客户是否能接受。

  预作用延迟自动喷水灭火系统可分为“单联锁型”和“双联锁型”,其特点分别见表 1。

  由表1可见,“双联锁型”更为安全、可靠,但管道长度短、系统控制更为复杂。数据中心主机房及其空调间内主要设置数据机柜、精密配电设备、精密空调等核心设备,当喷淋管道漏水时,可能会造成设备故障、损坏或引发电气短路,应当认为其属于准工作状态时严禁管道充水的场所,应采用“双联锁型”;数据中心机房外走道等场所,一般可认为其属于准工作状态时严禁误喷的场所,可采用“单联锁型”。

  “单联锁型”预作用延迟自动喷水灭火系统由火灾探测系统、闭式喷头、水流指示器、预作用阀组、出水干管压力开关、高位水箱流量开关以及管道和供水设施等组成,其工作原理如图 1 所示。

  “双联锁型”预作用延迟自动喷水灭火系统由火灾探测系统、闭式喷头、水流指示器、预作用阀组、空压机、有压管道压力开关、快速排气阀及其电动阀、出水干管压力开关、高位水箱流量开关以及管道和供水设施等组成,其工作原理如图 2 所示。

  快速排气阀入口前的电动阀应在启动消防水泵或预作用装置的同时开启,且快速排气阀前的电动阀的启动和停止手动按钮,用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器手动控制盘。

  根据GB 50174-2017《数据中心设计规范》,A级数据中心及B级数据中心宜设置极早期烟雾探测器报警系统,且当主机房设有高灵敏度的极早期烟雾探测器报警系统时,主机房内的任一点到最近的安全出口的直线%,实际工程中,金融客户及大部分互联网客户均要求主机房设置该系统。

  国标图集18DX009中第166页已有下送风地板极早期烟雾探测器布置图,而无下送风地板吊顶回风机房一般采用热通道封闭、吊顶回风方案,典型机房剖面见图 3。

  可以看到无下送风地板吊顶回风机房的气流流向为精密空调→空调间→冷通道→机柜正面→机柜背面→热通道→回风吊顶→精密空调,由此可见,在机柜热通道正上方梁底以及空调间精密空调正上方这两处气流汇聚处设置采样孔较为适合,这样也可以使采样管弯管数量少及采样管长度较短,既满足规范又经济合理。图4为无下送风地板吊顶回风机房极早期烟雾探测器平面布置图。

  根据不同服务器机架的功率,回风吊顶通常距地1.0~1.5m,所以除了在吊顶下方设置感烟、感温探测器外,还需要在吊顶上方设置探测器,探测器设置在吊顶下方时需注意封闭热通道对管线敷设的阻挡,探测器设置在吊顶上方时需要注意梁对探测器保护面积的影响,图5及图6分别为吊顶下方及上方感烟、感温探测器布置图。

  数据中心柴油发电机房储油间是否需要设置柴油油气探测器,规范中未有明确,但可以从以下规范条文或条文解释进行分析。

  (1)根据GB 50016-2014(2018 年版)《建筑设计防火规范》第8.4.3 条“建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸汽的场所应设置可燃气体报警装置”; 根据表3.1.1,闪点小于28℃的液体属于甲类,闪点不小于28℃、但小于60℃ 的液体属于乙类,闪点不小60℃的液体属于丙类。

  (2)根据GB/T 50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》专业术语2.0.1条,可燃气体又称易燃气体,甲类气体或甲、乙A类可燃液体气化后形成的可燃气体或可燃蒸汽。

  综上,一般数据中心柴油发电机用油选用 0 号柴油,属于丙类液体,柴油发电机房储油间不属于可能散发可燃气体、可燃蒸汽的场所,故笔者认为,柴油发电机储油间可以不设置可燃气体报警装置。实际工程中,若业主需要实时监测储油间的柴油油气浓度,建议设置独立可燃气体探测系统,报警信号接入消防控制室,并在日用油箱下部设置油气浓度探测器。

  数据中心蓄电池室内一般设置铅酸电池或锂电池作为后备电源,由于目前锂电池仅部分客户能接受但尚未广泛使用,故仍以铅酸电池为例来讨论。电池在充电的过程中会释放一定量的氢气,在蓄电池室小空间中容易聚集。氢气发生爆炸的下限是 4%VOL,燃烧火焰不易见,容易对人员生命安全和设备造成损害。尽管氢气爆炸不经常发生,但对于数据中心来说是一个很大的潜在风险,设置氢气浓度探测系统可以降低风险,故实际工程中建议设置该系统。

  一般设计时暖通专业会在蓄电池室设置事故排氢风机,该风机不属于消防风机,仅作为事故排氢使用,所以事故排氢风机建议采用非消防双路电源供电。

  (1)氢气探测器输出 2 个信号,其中一个信号直接控制风机启动,另外 1 个信号接入可燃气体主机,可燃气体主机通过通信线与火灾自动报警主机联网。

  (2)氢气探测器输出 2 个信号,其中一个信号接入 BA 系统,由 BA 系统控制风机启停,另外 1 个信号接入可燃气体主机,可燃气体主机接入动环监控系统。

  做法(1)是把事故排氢风机按消防系统来设置,但火灾自动报警系统仅能知晓浓度报警信号,无法知晓氢气实时浓度,且由于事故排氢风机不属于消防风机,故笔者认为采用做法(2)更为合理。

  数据中心电气消防安全是整个数据中心的基石,大到系统选型,小到排气电动阀或压力开关联动顺序都有可能影响到后期运维和机房安全,设计时必须“锱铢必较”,才能保证数据中心后续稳定的运行。以上是笔者在数据中心电气消防设计中的一些心得体会,对于预作用延迟自动喷水灭火系统、极早期烟雾探测报警系统、可燃气体报警系统等方面规范或图集中未提及或明确的问题做了一些技术分析探讨,希望能够到各位同行的批评指正。

  高晓明,本科,副主任电气总工程师,高级工程师、国家注册电气工程师(供配电)。