火探管式氣體滅火裝置面向通信機(jī)房與機(jī)柜的適用性探討

紀(jì) 彬，李東風(fēng)

（中國電信股份有限公司連云港分公司，江蘇 連云港 222000）

0 引 言

隨著通信技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展，通信電源專業(yè)覆蓋面越來越廣泛，尤其在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)工作中，“風(fēng)火水電環(huán)”幾乎成了一個密不可分的有機(jī)整體，三大運(yùn)營商電源專業(yè)人員大部分在自然過渡承接，其中，“風(fēng)水電環(huán)”是電源專業(yè)傳統(tǒng)的領(lǐng)地，唯獨(dú)“火”這一塊，即關(guān)于消防專業(yè)理論與實(shí)踐方面，并未引起大部分電源專業(yè)同仁的重視，從業(yè)務(wù)發(fā)展與人員轉(zhuǎn)型的角度看，理應(yīng)給予更多的研究與關(guān)注。

1 問題背景

火探管（又稱探火管FIREDETECT）滅火裝置（圖1）以其結(jié)構(gòu)簡單，小型化，集探火、滅火為一體，尤其是它離保護(hù)區(qū)很近，可瞬間有效地?fù)錅缁鹪?，能把火源撲滅在最初階段，損失降到最低等特點(diǎn)，近年來在傳統(tǒng)通信機(jī)房中甚至中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房中逐步有所應(yīng)用。但是，筆者注意到：從火探管滅火裝置自身結(jié)構(gòu)、原理、有效性、局限性等角度分析，火探管面向不同機(jī)房、不同設(shè)備的適用性值得研究；即便某些場景適用，參照現(xiàn)行的施工工藝規(guī)范，還有哪些地方是需要優(yōu)化改進(jìn)的，值得思考；特別是將火探管布防至數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備機(jī)柜內(nèi)的做法（圖2），更加值得商榷[1]。

圖1 火探管滅火裝置

圖2 火探管裝置應(yīng)用于IMDC

2 問題分析

2.1 火探管滅火裝置結(jié)構(gòu)與原理簡介

火探管自動滅火裝置分為直接式和間接式兩種，如圖3所示，火探管是一種柔性可彎曲的軟管，作為火災(zāi)的探測報(bào)警部件,同時(shí)還可以兼作滅火劑的輸送及釋放管道。柔性的火探管可以很方便地布置到每一個潛在的著火點(diǎn)，在柜體里一般呈S型走向，當(dāng)局部著火點(diǎn)溫度達(dá)到160～170 ℃左右時(shí)，直接式火探管爆破，噴出滅火劑（如二氧化碳，七氟丙烷，或1230），達(dá)到滅火的目的[2]。間接式火探管僅起探測的作用，探測到火災(zāi)信號后，聯(lián)動噴嘴和釋放管噴出滅火劑。常用七氟丙烷和二氧化碳為滅火劑，直接式保護(hù)空間一般不超過3 m3，間接式保護(hù)空間不超過60 m3。部分火探管滅火裝置規(guī)格與參數(shù)見表1。

表1 部分火探管滅火裝置規(guī)格與參數(shù)

圖3 火探管滅火裝置結(jié)構(gòu)與原理

2.2 火探管面向IT機(jī)柜布防的有效性分析

滅火有4種基本方法，即冷卻法、窒息法、隔離法、抑制法。二氧化碳滅火機(jī)理是降低燃燒物溫度和減少燃燒區(qū)域氧氣含量；七氟丙烷的滅火機(jī)理是降低燃燒物溫度并參與到燃燒反應(yīng)過程，中斷燃燒鏈。這是所有滅火裝置在設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程必然要遵循的基本原理[3]。

我們注意到：現(xiàn)行與火探管滅火裝置相關(guān)的主要國家標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)規(guī)范中，關(guān)于火探管使用場景的描述，大多提到了“較小封閉空間”“局部全淹沒”等概念，尤其對于單防護(hù)區(qū)的最大容積以及防護(hù)區(qū)的密閉性能均給出了明確的參數(shù)要求和說明。比如：CECS345—2013之3.1.4 條規(guī)定：“直接式七氟丙烷火探管滅火裝置保護(hù)的防護(hù)區(qū)最大單體容積不應(yīng)大于6 m3；直接式二氧化碳火探管滅火裝置保護(hù)的防護(hù)區(qū)最大單體容積不應(yīng)大于3 m3。 間接式火探管滅火裝置保護(hù)的防護(hù)區(qū)最大單體容積不應(yīng)大于60 m3。 防護(hù)區(qū)應(yīng)有實(shí)際的底面，且不能關(guān)閉的開口面積不應(yīng)大于總內(nèi)表面積的1%?！?3.1.7條規(guī)定“直接式火探管滅火裝置保護(hù)對象應(yīng)有實(shí)際圍封結(jié)構(gòu)，圍封結(jié)構(gòu)應(yīng)有實(shí)際的底面，且任一面距保護(hù)對象的最大距離不應(yīng)大于1.0 m，圍封結(jié)構(gòu)不能關(guān)閉開口的面積不應(yīng)大于總內(nèi)表面積的5%，保護(hù)對象的計(jì)算體積取實(shí)際圍封結(jié)構(gòu)的體積?！钡鹊萚4]。

可以看出：CECS345—2013之3.1.4條中提到的防護(hù)區(qū)開口大小是火探管滅火裝置能否可靠滅火的重要影響因素，這里開口大小的數(shù)據(jù)依據(jù)了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50374—2004《干粉滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定并經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)得到驗(yàn)證的。因?yàn)槎趸?、七氟丙烷和干粉滅火劑均比空氣重，噴放到防護(hù)區(qū)后會下沉，為防止滅火劑泄漏，防護(hù)區(qū)必須有實(shí)際的底面，如實(shí)際工程中防護(hù)區(qū)底面有開口，需要采取相關(guān)措施對開口進(jìn)行封堵。

此外，CECS345—2013之3.1.6條還規(guī)定： “保護(hù)對象周圍的空氣流動速度不宜大于2 m/s。必要時(shí)，應(yīng)采取擋風(fēng)措施”事實(shí)上，無論是傳統(tǒng)通信機(jī)房內(nèi)常見的傳輸、數(shù)據(jù)、無線設(shè)備，還是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的IT服務(wù)器，所配置的散熱風(fēng)扇出風(fēng)口氣流速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止2 m/s ，如表2所示。 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，170℃左右火探管才能爆破噴射，在這樣的溫度條件下，設(shè)備自帶的散熱風(fēng)扇早就全速運(yùn)行，機(jī)柜內(nèi)探火管內(nèi)噴射出的滅火劑將有很大一部分會被直接吹到機(jī)柜外，無論是從物理窒息的角度，還是化學(xué)抑制的角度，滅火效果必將大打折扣[5]。

表2 常見IT設(shè)備散熱風(fēng)扇參數(shù)

從數(shù)據(jù)中心來看，為了滿足IT設(shè)備正常工作的環(huán)境溫度，機(jī)柜門板通常都有開孔率要求，比如YD/T 2319—2011《數(shù)據(jù)設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法》中對于常見的前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)機(jī)柜，要求“前門開孔率應(yīng)不小于60%，孔徑應(yīng)在4.5～8 mm，開孔區(qū)域面積比應(yīng)不小于80%，后門開孔率應(yīng)不小于50%，孔徑應(yīng)在4.5～8 mm，開孔區(qū)域面積比應(yīng)不小于70%” 又如GB 50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對構(gòu)成送回風(fēng)口的地板建議采用格柵風(fēng)口、百葉風(fēng)口、散流器、蜂窩風(fēng)口等，其中最小的蜂窩風(fēng)口開孔率一般為22%，而百葉風(fēng)口開孔率一般大于70%。從這些基本要求對比，我們不難發(fā)現(xiàn)：無論是面向獨(dú)立的IT機(jī)柜內(nèi)部、還是將封閉冷通道內(nèi)部作為防護(hù)區(qū)，都是無法構(gòu)成封閉空間的，圍封結(jié)構(gòu)不能關(guān)閉開口的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于總內(nèi)表面積的5%。也就是說根本不滿足CECS345—2013之3.1.7條規(guī)定的火探管滅火裝置使用條件。 IT設(shè)備時(shí)刻需要保持通風(fēng)散熱，而火探管卻要求保持“封閉空間”，這不得不說是一對矛盾，而且是很難調(diào)和的矛盾。將火探管滅火裝置應(yīng)用到這樣的場景下，個人認(rèn)為很值得商榷。

從實(shí)踐角度看，一些火探管滅火裝置生產(chǎn)商能夠提供的滅火演示視頻都是基于全封閉機(jī)柜或無強(qiáng)制對流需求的機(jī)柜開展的，如圖4、圖5所示。網(wǎng)絡(luò)上雖有針對IT機(jī)柜滅火原理的視頻演示，但那是基于3D 動畫想當(dāng)然的模擬（圖6、圖7），不足以證明其滅火的真實(shí)性與有效性。筆者曾與多家生產(chǎn)商聯(lián)系，目前還沒有一家能提供火探管滅火裝置在通信機(jī)房中尤其是面向IT設(shè)備機(jī)柜應(yīng)用中真實(shí)的滅火案例。

圖4 面向密閉機(jī)柜滅火演示1

圖5 面向密閉機(jī)柜滅火演示2

圖6 面向IT機(jī)柜滅火3D動畫模擬 1

圖7 面向IT機(jī)柜滅火3D動畫模擬2

2.3 火探管裝置面向IT機(jī)柜布防的施工局限性分析

分析CECS345—2013中關(guān)于火探管裝置安裝工藝的相關(guān)要求：3.1.7 “火探管與保護(hù)對象之間不應(yīng)有遮擋物”。3.1.8 “1套直接式火探管滅火裝置保護(hù)的防護(hù)區(qū)或保護(hù)對象不宜大于6個；1個防護(hù)區(qū)設(shè)置的間接式火探管滅火裝置不應(yīng)超過4 套，并應(yīng)能同時(shí)啟動，其動作響應(yīng)時(shí)差不應(yīng)大于2 s?！?.1.10 “火探管宜布置在保護(hù)對象的正上方，且距離不應(yīng)大于600 mm。當(dāng)火探管布置在保護(hù)對象的側(cè)方或下方時(shí)，其距離不應(yīng)大于160 mm?；鹛焦艿膹澢霃讲灰诵∮谄渫鈴降?5倍，火探管之間的距離不應(yīng)大于1.0 m?！?/p>

對標(biāo)3.1.7,布放到IT機(jī)柜內(nèi)部的火探管，由于機(jī)柜內(nèi)各種線纜的影響，要確保被保護(hù)對象間沒有遮擋物是有一定難度的。

對標(biāo)3.1.8，對火探管防護(hù)對象個數(shù)的限制，一種比較合理的解釋是出于確?；鹛焦茏钅┒藟毫Φ目紤]，但是如果串聯(lián)的被保護(hù)兩個對象同時(shí)發(fā)生火災(zāi)，理論上處于后端被保護(hù)對象基本上是無法獲得足夠的滅火劑量的，效果必將打折。因此，針對多個IT機(jī)柜內(nèi)部火探管串聯(lián)的方式，串聯(lián)的兩個或多個機(jī)柜內(nèi)部同時(shí)起火，火探管滅火表現(xiàn)將會捉襟見肘，不得不承認(rèn)這是一個小局限。

對標(biāo)3.1.10，19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜物理寬度一般有600 mm和800 mm兩種，常見高度為1.6～2.4 m,深度為450～1 000 mm，在這樣的空間里布置火探管，至少需要一個“S”彎路由才可以滿足使用要求，在具體施工中，先不論美觀與否，火探管在機(jī)柜內(nèi)部無論怎么盤繞，或多或少對設(shè)備安裝與維護(hù)帶來不利影響。如果施工不規(guī)范，或?qū)⒅苯佑绊懺O(shè)備維護(hù)與擴(kuò)容，如圖8、圖9、圖10、圖11。

圖8 火探管不規(guī)范施工1

圖9 火探管不規(guī)范施工2

圖10 火探管不規(guī)范施工3

圖11 火探管需防誤噴

此外，對于多機(jī)柜級聯(lián)，則需要在機(jī)柜側(cè)面或頂部開孔，這樣的操作對于在用的通信設(shè)備客觀上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。開孔后的防護(hù)也非常重要，防護(hù)不到位，毛刺刮傷和孔邊磨損均可能導(dǎo)致火探管內(nèi)滅火劑誤噴，長遠(yuǎn)看，對機(jī)架固定與防震也提出了更高的要求。

關(guān)于火探管的安裝工藝，CECS345—2013中是有具體要求的，比如：“火探管連接部件應(yīng)采用專用連接件；火探管應(yīng)按設(shè)計(jì)要求敷設(shè)，并應(yīng)采用專用管夾固定，固定措施應(yīng)保證火探管牢固、工作可靠；當(dāng)被保護(hù)對象為電線電纜時(shí)，宜將火探管隨電線電纜敷設(shè)，并應(yīng)用專用的管夾固定，釋放管的三通分流參數(shù)應(yīng)均衡；火探管穿過墻壁或設(shè)備殼體時(shí)，應(yīng)采用專用保護(hù)件或連接件，防止火探管磨損；火探管不應(yīng)布置在溫度大于80℃的物體表面；火探管壓力表的安裝位置應(yīng)便于觀察?！钡鹊?。但是這些僅僅是工藝細(xì)節(jié)要求，并不構(gòu)成火探管面向IT機(jī)柜的適用性證據(jù)。

3 建 議

綜上所述，火探管面向IT機(jī)柜布防是不合適的。但是，并非面向所有機(jī)柜乃至機(jī)房都不適用，如何判斷其適用性呢？必須事先權(quán)衡3點(diǎn)：（1）被保護(hù)空間密閉性是否滿足要求。（2）被保護(hù)區(qū)域或設(shè)備是否有強(qiáng)制對流通風(fēng)散熱需求。（3）安裝風(fēng)險(xiǎn)性及對后期維護(hù)操作的不利影響。對于常見的通信機(jī)房與機(jī)柜類型，我們總結(jié)提出火探管滅火裝置的適用性建議如表3所示。

表3 火探管式滅火裝置面向通信機(jī)房與機(jī)柜的適用性建議

4 結(jié) 論

對于通信機(jī)房與設(shè)備而言，消防起到了保駕護(hù)航的作用，必不可少。但是，比較尷尬的是：機(jī)房一旦啟用，設(shè)備投產(chǎn)運(yùn)行，消防設(shè)施的可靠性與有效性也是最難以通過真實(shí)演練的方式來驗(yàn)證的。因此，關(guān)于消防方案的前期設(shè)計(jì)，科學(xué)分析與論證尤其必要。該花的錢必須得花，但是也不能盲目投資，不能只考慮節(jié)約成本不考慮使用效果，有時(shí)候看似省錢了，客觀上造成了資源浪費(fèi)，主觀上還有形式主義之嫌。