數據中心電氣消防若干問題探究

      2022-09-13 08:37:05      點擊:


        目前數據中心客戶單柜密度需求呈不斷攀升的趨勢,數據中心整個建筑中大部分面積為主機房及其配套的空調間、電力機房及電池室所占據,大量交直流電纜在這些區域以及公共走道聚集,主機房相關負載的電力電纜均帶載不間斷運行且多為無人值守,火災特別是電氣火災風險高于一般場所,發生火災后亦撲救困難。GB501742017《數據中心設計規范》及18DX009《數據中心工程設計與安裝》圖集對電氣消防部分有相關的條文、解釋及圖示,但仍有一些未提及或明確的實際工程常見關鍵技術問題,因此本文著重對其進行探討和研究,拋磚引玉提出自己的觀點和建議。
        
        1預作用延遲自動噴水滅火系統及其聯動控制系統的選擇
        
        1.1預作用延遲自動噴水滅火系統選用的前提條件
        
        自動噴水滅火系統是一種造價相對較低、對人身安全影響小并且非常有效的滅火措施。
        
        根據GB501742017《數據中心設計規范》,電子信息系統在其他數據中心內安裝有承擔相同備份系統的A級數據中心,以及B級和C級數據中心的主機房可設置自動噴水滅火系統。
        
        但目前大多數數據中心金融客戶仍僅接受氣體滅火系統或細水霧滅火系統。部分互聯網客戶可接受采用預作用延遲自動噴水滅火系統,輔助手動滅火器配合極早期煙霧探測報警系統進行及時處理,規避可能的消防損失。
        
        綜上,數據中心選擇預作用延遲自動噴水滅火系統時,既要注意是否適配數據中心等級,又要注意客戶是否能接受。
        
        1.2預作用延遲自動噴水滅火系統選型
        
        預作用延遲自動噴水滅火系統可分為單聯鎖型雙聯鎖型,其特點分別見表1。
        
        由表1可見,雙聯鎖型更為安全、可靠,但管道長度短、系統控制更為復雜。數據中心主機房及其空調間內主要設置數據機柜、精密配電設備、精密空調等核心設備,當噴淋管道漏水時,可能會造成設備故障、損壞或引發電氣短路,應當認為其屬于準工作狀態時嚴禁管道充水的場所,應采用雙聯鎖型;數據中心機房外走道等場所,一般可認為其屬于準工作狀態時嚴禁誤噴的場所,可采用單聯鎖型。
        
        1.3預作用延遲自動噴水滅火系統聯動控制
        
        單聯鎖型預作用延遲自動噴水滅火系統由火災探測系統、閉式噴頭、水流指示器、預作用閥組、出水干管壓力開關、高位水箱流量開關以及管道和供水設施等組成,其工作原理如圖1所示。
        
        雙聯鎖型預作用延遲自動噴水滅火系統由火災探測系統、閉式噴頭、水流指示器、預作用閥組、空壓機、有壓管道壓力開關、快速排氣閥及其電動閥、出水干管壓力開關、高位水箱流量開關以及管道和供水設施等組成,其工作原理如圖2所示。
        
        快速排氣閥入口前的電動閥應在啟動消防水泵或預作用裝置的同時開啟,且快速排氣閥前的電動閥的啟動和停止手動按鈕,用專用線路直接連接至設置在消防控制室內的消防聯動控制器手動控制盤。
        
        2無下送風地板吊頂回風機房火災自動報警系統探測器設置方案
        
        2.1極早期煙霧探測報警系統探測器設置
        
        根據GB50174-2017《數據中心設計規范》,A級數據中心及B級數據中心宜設置極早期煙霧探測器報警系統,且當主機房設有高靈敏度的極早期煙霧探測器報警系統時,主機房內的任一點到最近的安全出口的直線距離可增加50%,實際工程中,金融客戶及大部分互聯網客戶均要求主機房設置該系統。
        
        國標圖集18DX009中第166頁已有下送風地板極早期煙霧探測器布置圖,而無下送風地板吊頂回風機房一般采用熱通道封閉、吊頂回風方案,典型機房剖面見圖3。
        
        可以看到無下送風地板吊頂回風機房的氣流流向為精密空調空調間冷通道機柜正面機柜背面熱通道回風吊頂精密空調,由此可見,在機柜熱通道正上方梁底以及空調間精密空調正上方這兩處氣流匯聚處設置采樣孔較為適合,這樣也可以使采樣管彎管數量少及采樣管長度較短,既滿足規范又經濟合理。圖4為無下送風地板吊頂回風機房極早期煙霧探測器平面布置圖。
        
        2.2常規感煙、感溫探測器設置
        
        根據不同服務器機架的功率,回風吊頂通常距地1.0~1.5m,所以除了在吊頂下方設置感煙、感溫探測器外,還需要在吊頂上方設置探測器,探測器設置在吊頂下方時需注意封閉熱通道對管線敷設的阻擋,探測器設置在吊頂上方時需要注意梁對探測器保護面積的影響,圖5及圖6分別為吊頂下方及上方感煙、感溫探測器布置圖。
        
        3可燃氣體探測系統
        
        3.1柴油發電機儲油間可燃氣體探測系統
        
        數據中心柴油發電機房儲油間是否需要設置柴油油氣探測器,規范中未有明確,但可以從以下規范條文或條文解釋進行分析。
        
       。1)根據GB50016-2014(2018年版)《建筑設計防火規范》第8.4.3建筑內可能散發可燃氣體、可燃蒸汽的場所應設置可燃氣體報警裝置”;根據表3.1.1,閃點小于28℃的液體屬于甲類,閃點不小于28℃、但小于60℃的液體屬于乙類,閃點不小60℃的液體屬于丙類。
        
       。2)根據GB/T50493-2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》專業術語2.0.1條,可燃氣體又稱易燃氣體,甲類氣體或甲、乙A類可燃液體氣化后形成的可燃氣體或可燃蒸汽。
        
        綜上,一般數據中心柴油發電機用油選用0號柴油,屬于丙類液體,柴油發電機房儲油間不屬于可能散發可燃氣體、可燃蒸汽的場所,故筆者認為,柴油發電機儲油間可以不設置可燃氣體報警裝置。實際工程中,若業主需要實時監測儲油間的柴油油氣濃度,建議設置獨立可燃氣體探測系統,報警信號接入消防控制室,并在日用油箱下部設置油氣濃度探測器。
        
        3.2蓄電池室氫氣濃度探測系統聯動控制
        
        數據中心蓄電池室內一般設置鉛酸電池或鋰電池作為后備電源,由于目前鋰電池僅部分客戶能接受但尚未廣泛使用,故仍以鉛酸電池為例來討論。電池在充電的過程中會釋放一定量的氫氣,在蓄電池室小空間中容易聚集。氫氣發生爆炸的下限是4%VOL,燃燒火焰不易見,容易對人員生命安全和設備造成損害。盡管氫氣爆炸不經常發生,但對于數據中心來說是一個很大的潛在風險,設置氫氣濃度探測系統可以降低風險,故實際工程中建議設置該系統。
        
        一般設計時暖通專業會在蓄電池室設置事故排氫風機,該風機不屬于消防風機,僅作為事故排氫使用,所以事故排氫風機建議采用非消防雙路電源供電。
        
        事故排氫風機的聯動常見有以下2種做法:
        
       。1)氫氣探測器輸出2個信號,其中一個信號直接控制風機啟動,另外1個信號接入可燃氣體主機,可燃氣體主機通過通信線與火災自動報警主機聯網。
        
       。2)氫氣探測器輸出2個信號,其中一個信號接入BA系統,由BA系統控制風機啟停,另外1個信號接入可燃氣體主機,可燃氣體主機接入動環監控系統。
        
        做法(1)是把事故排氫風機按消防系統來設置,但火災自動報警系統僅能知曉濃度報警信號,無法知曉氫氣實時濃度,且由于事故排氫風機不屬于消防風機,故筆者認為采用做法(2)更為合理。
        
        4 結束語
        
        數據中心電氣消防安全是整個數據中心的基石,大到系統選型,小到排氣電動閥或壓力開關聯動順序都有可能影響到后期運維和機房安全,設計時必須錙銖必較,才能保證數據中心后續穩定的運行。以上是筆者在數據中心電氣消防設計中的一些心得體會,對于預作用延遲自動噴水滅火系統、極早期煙霧探測報警系統、可燃氣體報警系統等方面規范或圖集中未提及或明確的問題做了一些技術分析探討,希望能夠到各位同行的批評指正。

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