淺談吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在數(shù)據(jù)機(jī)房中的應(yīng)用

肖力揚(yáng)（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司， 廣東 廣州 510630）

1 數(shù)據(jù)機(jī)房火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)在我國遍地開花，其應(yīng)用行業(yè)涵蓋了電信、金融、行政、物流、企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用等等。隨著需求量的增大，機(jī)柜的密度越來越高，單機(jī)柜的功率在數(shù)年內(nèi)由平均2kW/機(jī)柜迅速上升至現(xiàn)在的4～6kW/機(jī)柜甚至更高。這個(gè)變化使得數(shù)據(jù)機(jī)房在同樣的面積內(nèi)所承載的通信設(shè)備以及其中的數(shù)據(jù)相比以往更為密集和重要。一旦數(shù)據(jù)機(jī)房發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成機(jī)房設(shè)備的損失，更嚴(yán)重的是會(huì)導(dǎo)致通信設(shè)備癱瘓，使政府、企業(yè)、個(gè)人的通信中斷和數(shù)據(jù)丟失，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響是巨大且無法挽回的。基于此，數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在對(duì)設(shè)備和信息的保護(hù)方面有極高的要求。

由傳統(tǒng)的被動(dòng)式火災(zāi)探測(cè)設(shè)備組成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其在數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的應(yīng)用有如下局限性：

1）只有煙霧聚集到一定濃度，普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器才能達(dá)到報(bào)警閾值，其響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，不利于機(jī)房設(shè)備和人員的保護(hù)。在探測(cè)器報(bào)警前，過量的煙霧由于具有導(dǎo)電隨機(jī)性，可能會(huì)引起電路誤操作；電纜電線屆時(shí)已燒毀，并且釋出腐蝕性氣體，對(duì)電路造成損傷。

2）普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器受環(huán)境氣流影響較大。由于機(jī)房設(shè)備單機(jī)柜功率的不斷升高，機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)設(shè)備的效能也相比以往大大提高，機(jī)房的空氣更換率達(dá)到20～40次/h或更高，從而對(duì)火災(zāi)煙霧起到了稀釋作用，從而推遲了普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器的報(bào)警時(shí)間。

3）普通點(diǎn)型探測(cè)器報(bào)警時(shí)，滅火氣體的噴放已無可避免，若能夠盡早發(fā)現(xiàn)火情，將火災(zāi)撲滅在萌芽階段，就可以避免噴灑昂貴的滅火氣體。

4）由于通信設(shè)備需終年運(yùn)行，不可停歇，而煙感類探測(cè)器按要求應(yīng)定期維護(hù)、檢修，而檢修時(shí)需動(dòng)用大型設(shè)備爬至吊頂去檢修，若檢修人員不慎使金屬物品掉入機(jī)柜，將使設(shè)備嚴(yán)重受損。

5）機(jī)房?jī)?nèi)有各種IT設(shè)備如電源、服務(wù)器、交換機(jī)、傳輸設(shè)備等，傳統(tǒng)的探測(cè)器會(huì)受到這些設(shè)備的電磁干擾，容易造成誤報(bào)或漏報(bào)，為此可能帶來不必要的損失。

2 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

為解決上述問題，吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)火災(zāi)早期報(bào)警的最佳解決方案。

吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是利用被保護(hù)區(qū)內(nèi)布放的PVC管網(wǎng)，通過抽氣泵將空氣樣品抽取至偵測(cè)腔進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算煙霧濃度值。其相對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：

1）吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警閾值為四級(jí)，其設(shè)計(jì)依據(jù)是火情發(fā)展的四個(gè)階段：陰燃階段、可見煙階段、可見火光階段及劇烈燃燒階段，如圖1所示。普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器在可見煙階段才能檢測(cè)到煙霧，發(fā)出警報(bào)信號(hào)，但此時(shí)火情已無法避免對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備造成重大損失。相比傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)則可以提前4～11h發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，為人員提供充裕的時(shí)間進(jìn)行滅火工作。

2) 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)具有高精度的激光探測(cè)器，靈敏度高、探測(cè)范圍廣，對(duì)被測(cè)粒子的大小及發(fā)生源均無要求，其探測(cè)分辨率和報(bào)警閾值比傳統(tǒng)點(diǎn)型感煙探測(cè)器高1000倍以上。

3）吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)具有多種采樣方式，包括標(biāo)準(zhǔn)管道采樣、毛細(xì)管采樣、回風(fēng)采樣等，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和需求靈活布置。

4）吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用PVC管作為采樣管網(wǎng)系統(tǒng)，內(nèi)部沒有電子器件，不會(huì)受到機(jī)房?jī)?nèi)電磁環(huán)境的干擾。

由于吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)體現(xiàn)出卓越的性能，它逐漸受到相關(guān)領(lǐng)域規(guī)范編制者的關(guān)注。正在修訂中的國家規(guī)范《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（征求意見稿）已經(jīng)增加了相關(guān)內(nèi)容，明確指出“具有高空氣流量的場(chǎng)所、點(diǎn)型感煙、感溫探測(cè)器不適宜的大空間、需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的關(guān)鍵場(chǎng)所” 等宜采用吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器。數(shù)據(jù)機(jī)房屬于具有高空氣流量，且其中的設(shè)備和數(shù)據(jù)具有極高價(jià)值的場(chǎng)所，因此適宜選用吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

3 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例

下面以深圳某數(shù)據(jù)中心的建設(shè)為例，說明吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在機(jī)房消防建設(shè)中的具體應(yīng)用。

3.1 工程概況

本工程為深圳市某電信運(yùn)營商IDC建設(shè)工程，數(shù)據(jù)中心由廠房改建，總建筑面積約4.6萬m2，高度44.5m。工程首期改造首層和3層，首層用于空調(diào)主機(jī)房、高低壓配電房和發(fā)電機(jī)房等功能性用房；3層主要用作數(shù)據(jù)機(jī)房、低壓配電房和UPS房。

本文所引用實(shí)例為3層?xùn)|北側(cè)的北二IDC數(shù)據(jù)機(jī)房。機(jī)房面積490m2，層高5m，無吊頂，采用全鋼架空抗靜電活動(dòng)地板。機(jī)房?jī)?nèi)共有211個(gè)通信機(jī)柜，單機(jī)柜功率約6kW。該機(jī)房共配套三個(gè)空調(diào)風(fēng)柜房，空調(diào)設(shè)計(jì)采用封閉冷通道內(nèi)下送風(fēng)、側(cè)回風(fēng)方式。強(qiáng)弱電線纜沿電纜橋架敷設(shè)。

3.2 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

● 在被保護(hù)區(qū)內(nèi)，一條管路的探測(cè)區(qū)域不宜大于500m2，單臺(tái)探測(cè)器的保護(hù)面積不宜大于2000m2。在空氣流動(dòng)速度較高的場(chǎng)所，應(yīng)考慮空氣流動(dòng)的影響，適當(dāng)減少單臺(tái)探測(cè)器和單個(gè)采樣點(diǎn)的保護(hù)面積。

● 連接到一臺(tái)探測(cè)器的采樣管不應(yīng)超過4支。采樣管總長(zhǎng)不宜超過200m，單支采樣管總長(zhǎng)不宜超過100m，單管中的采樣點(diǎn)數(shù)量不宜超過25個(gè)。如果管長(zhǎng)超過上限值，應(yīng)用軟件驗(yàn)算，保證采樣空氣的傳輸時(shí)間不超120s。

● 當(dāng)采用毛細(xì)管采樣方法時(shí)，毛細(xì)管長(zhǎng)度不宜超過4m。

● 當(dāng)采用回風(fēng)采樣方法時(shí)，每個(gè)采樣孔的最大保護(hù)面積不宜超過0.36m2。

● 每支采樣管的長(zhǎng)度宜相等，以保證探測(cè)器內(nèi)的氣流平衡。如果無法滿足，應(yīng)根據(jù)每支管的長(zhǎng)度分別在出口處增加一個(gè)末端帽，其尺寸應(yīng)與管長(zhǎng)相匹配。

● PVC采樣管的內(nèi)徑宜選擇在20～22mm，本工程選用采樣管內(nèi)徑為21mm。

● 同一個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)間距應(yīng)在1～9m之間。

● 采樣管路由設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使其長(zhǎng)度短、彎曲次數(shù)少，以減少空氣樣品的輸送時(shí)間。

● 探測(cè)器應(yīng)通過自身網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控管理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口向其他網(wǎng)絡(luò)提供信息。

3.3 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警采樣方式

吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的采樣方式一般包括標(biāo)準(zhǔn)管道采樣、回風(fēng)采樣、毛細(xì)管采樣，這三種采樣方式在本工程中均有應(yīng)用。下面對(duì)吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的具體施工圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

1）標(biāo)準(zhǔn)管道采樣和回風(fēng)采樣

圖2為機(jī)房?jī)?nèi)的標(biāo)準(zhǔn)管道采樣和回風(fēng)采樣平面圖，其中標(biāo)準(zhǔn)管道采樣和回風(fēng)采樣的探測(cè)主機(jī)共3臺(tái)，標(biāo)識(shí)為P1～P3。

標(biāo)準(zhǔn)管道采樣方式是在保護(hù)區(qū)內(nèi)安裝PVC采樣管，并沿管壁設(shè)置采樣點(diǎn)?？諝鈽悠方?jīng)過采樣管輸送至探測(cè)器。采樣管可安裝于無吊頂場(chǎng)所的梁下、吊頂內(nèi)、地板下、機(jī)柜上。本工程在梁下和冷通道內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)管道采樣方式，圖2所示僅為梁下部分。標(biāo)準(zhǔn)管道采樣點(diǎn)含采樣孔和手杖式采樣點(diǎn)，其中梁下采用采樣孔，梁間區(qū)域采用16mm手杖式采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)根據(jù)主、副梁的位置布置，其間距為2800mm。圖3為梁下標(biāo)準(zhǔn)管道采樣大樣圖。

回風(fēng)采樣方式是通過對(duì)回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的回風(fēng)采樣，監(jiān)測(cè)一個(gè)較大的區(qū)域。其方式包括回風(fēng)管道采樣、回風(fēng)口采樣以及空調(diào)回風(fēng)格柵采樣。由于本工程的空調(diào)設(shè)計(jì)為冷通道內(nèi)下送風(fēng)、側(cè)回風(fēng)方式，因此吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的回風(fēng)采樣方式選用格柵采樣。該數(shù)據(jù)機(jī)房共配套3個(gè)空調(diào)風(fēng)柜房，空調(diào)風(fēng)柜房與IDC機(jī)房的隔墻上設(shè)有格柵回風(fēng)口，尺寸為600mm×600mm。本工程在3個(gè)空調(diào)風(fēng)柜房的隔墻上等距設(shè)置回風(fēng)格柵采樣點(diǎn)對(duì)空調(diào)回風(fēng)進(jìn)行采樣。

2）機(jī)柜內(nèi)毛細(xì)管采樣和冷通道內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)管道采樣

圖4所示為機(jī)柜內(nèi)毛細(xì)管采樣和冷通道內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)管道采樣平面圖。毛細(xì)管采樣探測(cè)主機(jī)共4臺(tái)，標(biāo)識(shí)為M1～M4。

毛細(xì)管采樣方式是一種采樣點(diǎn)與采樣管分離、同時(shí)不增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的方式，適用于采樣管和采樣點(diǎn)不在一個(gè)水平面或垂直面的情況。其做法是用內(nèi)徑為5～6mm的軟管從采樣管中引出，進(jìn)入被保護(hù)的區(qū)域或設(shè)備內(nèi)。本工程在機(jī)柜內(nèi)采用毛細(xì)管采樣方式，使用6mm軟管進(jìn)入機(jī)柜內(nèi)部，對(duì)機(jī)柜內(nèi)的空氣進(jìn)行采樣，每個(gè)機(jī)柜使用一個(gè)毛細(xì)管采樣點(diǎn)，每條管路監(jiān)控一列機(jī)柜。圖5為毛細(xì)管采樣大樣圖。

本工程機(jī)柜間走道采用封閉冷通道。機(jī)柜通道頂部與機(jī)柜平齊安裝鋼化玻璃，高度為距地2250mm。機(jī)柜通道口采用推拉門。由于冷通道內(nèi)部形成了封閉空間，因此有必要在其內(nèi)布置吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。本工程在鋼化玻璃底安裝采樣管道，并設(shè)置采樣孔，對(duì)冷通道內(nèi)的空氣進(jìn)行采樣。

圖4 機(jī)柜毛細(xì)管采樣和冷通道內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)管道采樣平面圖

3.4 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式

吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的常見連接方式為如下兩種：

1）吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器在現(xiàn)場(chǎng)不配置總線型智能輸入模塊，探測(cè)器相互連接成獨(dú)立的開環(huán)/閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，連接至消防控制室的顯示/編程機(jī)架。機(jī)架輸出報(bào)警及故障信號(hào)至消防控制室本地智能輸入模塊，傳送至報(bào)警主機(jī)。

2）每臺(tái)吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器配置總線型智能輸入模塊，模塊接收探測(cè)器的報(bào)警及故障信號(hào)，通過報(bào)警總線傳送至火災(zāi)報(bào)警主機(jī)；同時(shí)探測(cè)器相互連接成獨(dú)立的開環(huán)/閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，并連接至消防控制室的顯示/編程機(jī)架。

本工程采用前一種方式，布置在現(xiàn)場(chǎng)的吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器由兩芯屏蔽信號(hào)線連接成閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，并連接至消防控制室的吸氣式感煙火災(zāi)報(bào)警顯示/編程機(jī)架。此機(jī)架通過報(bào)警系統(tǒng)的智能輸入模塊向其提供四級(jí)報(bào)警信號(hào)（警覺、行動(dòng)、火警1、火警2）及故障信號(hào)。如圖6所示。

圖6 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)圖

3.5 系統(tǒng)要求

報(bào)警級(jí)別不少于四級(jí)（警覺、行動(dòng)、火警1、火警2），同時(shí)每級(jí)報(bào)警閾值可分別進(jìn)行設(shè)定。

● 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器需具有自學(xué)功能，通過不斷檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)的空氣狀況，統(tǒng)計(jì)機(jī)房?jī)?nèi)空氣中煙霧濃度的平均數(shù)值，調(diào)整報(bào)警閾值以使其符合機(jī)房的實(shí)際情況。

● 氣泵應(yīng)能根據(jù)管網(wǎng)中的氣流情況自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳采樣效果。

● 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器帶不少于7個(gè)可編程繼電器，以作消防聯(lián)動(dòng)控制之用。

● 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)具備自診斷功能，包括對(duì)激光腔、吸氣泵、過濾器、通信網(wǎng)絡(luò)、采樣管網(wǎng)堵塞和破裂等多種情況的監(jiān)測(cè)，并可顯示故障代碼。

● 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器可通過便攜式顯示/編程單元進(jìn)行本地操作。

● 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)配套管理軟件應(yīng)給予管理者操作、編程、維護(hù)、調(diào)試的權(quán)限。

4 結(jié)束語

吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)點(diǎn)型煙溫感探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)、受氣流影響大、不易維護(hù)、容易受電磁干擾等固有缺點(diǎn)，能為數(shù)據(jù)機(jī)房提供極早期火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，為數(shù)據(jù)和設(shè)備的保護(hù)提供了寶貴的搶救時(shí)間。

[1]廣東省公安廳消防局. DBJ15-48-2005 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]. 2005.

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