數(shù)據(jù)中心項目中自動滅火系統(tǒng)比較及選擇研究

作者簡介：

張皓磊（1983- ），男，漢族，江蘇南京人，本科，高級工程師，研究方向：建筑給排水、給排水消防。

摘要：

通過對設(shè)計規(guī)范的理解以及對部分?jǐn)?shù)據(jù)中心項目的分析，提出數(shù)據(jù)中心項目如何選擇合適的自動滅火系統(tǒng)。從多種角度綜合比較了三種常用的氣體滅火系統(tǒng)，為其他數(shù)據(jù)中心項目提供思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心項目；自動滅火系統(tǒng)；自動噴水滅火系統(tǒng)；氣體滅火系統(tǒng)

引言

近年來，國家及地方各級政府對“數(shù)字化”發(fā)展越來越重視，數(shù)據(jù)中心項目日益增多。在2023年印發(fā)出版的《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》中，首次明確指出了全面布局建設(shè)“數(shù)字中國”的構(gòu)想，這是推動中國式現(xiàn)代化在數(shù)字時代邁出的一大步，也是構(gòu)筑文化自信的強大底氣所在。伴隨著政策文件的出臺，數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求呈現(xiàn)出爆炸式增長，同時也促進了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的高速發(fā)展。

伴隨著數(shù)據(jù)中心項目建設(shè)需求的增長，提高消防系統(tǒng)，特別是自動滅火系統(tǒng)安全可靠性的呼聲也水漲船高。在數(shù)據(jù)中心項目中，選擇合適的自動滅火系統(tǒng)至關(guān)重要，以確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠及時、有效控制火勢，保護設(shè)備和人員安全。[1]

數(shù)據(jù)中心項目一般由數(shù)據(jù)機房樓、后勤運維辦公樓及動力中心樓組成。數(shù)據(jù)機房樓及后勤運維辦公樓的走道及制冷機房等公共區(qū)域配建自動噴水滅火系統(tǒng)，而機房內(nèi)部通常配建氣體滅火系統(tǒng)；動力中心樓的油機并機室配建氣體滅火系統(tǒng)，而柴油發(fā)電機房通常配建水噴霧滅火系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠自動檢測、控制和撲滅火災(zāi)，都是數(shù)據(jù)中心項目中非常重要的消防系統(tǒng)。本文著重探討自動噴水滅火系統(tǒng)以及氣體滅火系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心項目中的選擇，并從多種角度綜合比較三種常用的氣體滅火系統(tǒng)，為其他數(shù)據(jù)中心項目提供思路。

一、自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)主要由供水設(shè)備（包括消防水池、消防水泵、高位消防水箱等）、供水管道及組件（包括報警閥組、水流指示器、信號閥、噴淋頭、末端試水裝置、末端試水閥等）組成。根據(jù)設(shè)置場所的建筑特征、環(huán)境條件和火災(zāi)特點等，自動噴水滅火系統(tǒng)可選擇開式或閉式系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)中心項目中通常采用閉式系統(tǒng)。[2]閉式系統(tǒng)是濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)和重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)等滅火系統(tǒng)的統(tǒng)稱。一般民用建筑項目中常見的是濕式或干式系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)中心項目中除了可采用濕式或干式系統(tǒng)外，預(yù)作用系統(tǒng)也是選項之一，這也是由數(shù)據(jù)中心項目的特殊性所決定的。

數(shù)據(jù)中心的主要功能是為集中放置的精密電子設(shè)備提供運行環(huán)境，其內(nèi)部的精密電子設(shè)備較多，且經(jīng)濟價值很高。一旦因誤噴等緊急情況而產(chǎn)生水漬，有可能會對精密電子設(shè)備造成不可逆的損壞，帶來無法估量的經(jīng)濟損失及廣泛的影響。因此，數(shù)據(jù)中心項目中嚴(yán)禁誤噴，推薦采用預(yù)作用系統(tǒng)。[3]預(yù)作用系統(tǒng)的工作原理：預(yù)作用系統(tǒng)的供水管道在正常工況時內(nèi)部充滿氣體，當(dāng)產(chǎn)生火情時，失火區(qū)域內(nèi)的火災(zāi)探測器發(fā)出火警信號，報警控制器在接收到火警信號后發(fā)出打開預(yù)作用報警閥組指令，管網(wǎng)末端快速排氣閥前的電動閥也同時打開，進行放氣充水動作。此時水流進入系統(tǒng)側(cè)管網(wǎng)，供水管道內(nèi)氣體排出，開始充水，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷健Ｔ谕粫r刻，水力警鈴開始發(fā)出連續(xù)的報警鈴聲，壓力開關(guān)動作并反饋至消防控制中心，顯示供水管道已進入充水狀態(tài)，消防水泵同步開啟。此時噴頭尚無水流噴出，管理人員可采取適當(dāng)行動將初期火災(zāi)撲滅，避免噴頭動作產(chǎn)生水漬。若火災(zāi)控制不住繼續(xù)發(fā)展，則灑水噴頭內(nèi)部的玻璃球炸裂，灑水噴頭在滿足規(guī)范要求的噴水強度下均勻噴水，實施滅火。預(yù)作用報警閥組的開啟應(yīng)同時具備以下三種控制方式：自動控制；消防控制室（盤）遠(yuǎn)程控制；現(xiàn)場手動應(yīng)急操作。

采用自動控制的方式開啟預(yù)作用報警閥組可以通過三種途徑實現(xiàn)：單連鎖控制、雙連鎖控制及無連鎖控制。當(dāng)預(yù)作用系統(tǒng)用于嚴(yán)禁誤噴的場所時，如計算機房等，應(yīng)選用單連鎖控制啟動的方式，噴頭的誤動作不會形成誤噴；當(dāng)預(yù)作用系統(tǒng)用于平時嚴(yán)禁管道誤充水或漏水的場所時，如變配電室等，應(yīng)選用雙連鎖控制啟動的方式，探測器或噴頭各自單獨啟動只會引起報警，不能使水流進入管網(wǎng)。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)中心、變配電室等電氣房間內(nèi)采用氣體滅火系統(tǒng)時，走道、備品備件間、制冷機房等公共區(qū)域可采用單連鎖預(yù)作用系統(tǒng)。當(dāng)業(yè)主有特殊要求，如數(shù)據(jù)中心內(nèi)需采用自動噴水滅火系統(tǒng)時，可在數(shù)據(jù)中心、走道、備品備件間、制冷機房等區(qū)域采用雙連鎖預(yù)作用系統(tǒng)。[4]

為了滿足設(shè)計規(guī)范中對預(yù)作用系統(tǒng)配水管道充水時間的要求，需要對準(zhǔn)工作狀態(tài)下報警閥后管道的最大允許容積進行計算，可用以下公式：V=60Q·t[式中V為準(zhǔn)工作狀態(tài)下報警閥后管道的最大允許容積（L）；Q為充水流量，即消防水泵額定流量（L/S）；t為允許充水時間（min）]。

二、氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)是一種通過壓力容器存儲滅火藥劑，滅火時噴放為氣體狀態(tài)的滅火系統(tǒng)。通常應(yīng)用在不能直接用水滅火的場所，主要適用于對電氣火災(zāi)、液體火災(zāi)及固體表面火災(zāi)的撲救。

在數(shù)據(jù)中心項目中，數(shù)據(jù)機房、弱電進線間、配電室、電力電池室等電氣房間內(nèi)常用七氟丙烷滅火系統(tǒng)及IG-541滅火系統(tǒng)。七氟丙烷滅火系統(tǒng)根據(jù)壓力曲線、輸送距離及管網(wǎng)噪音的不同，又可細(xì)分成內(nèi)儲壓系統(tǒng)和外儲壓系統(tǒng)。[5]

氣體滅火系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)有以下幾方面。滅火設(shè)計濃度：數(shù)據(jù)機房、弱電進線間等防護區(qū)取8%；配電室、電力電池室等防護區(qū)取9%。設(shè)計噴放時間：數(shù)據(jù)機房、弱電進線間等防護區(qū)≤8秒；配電室、電力電池室等防護區(qū)≤10秒。

滅火浸漬時間：數(shù)據(jù)機房、弱電進線間等防護區(qū)為5分鐘；配電室、電力電池室等防護區(qū)為10分鐘。防護區(qū)平時環(huán)境溫度應(yīng)為20℃，采用全淹沒的滅火方式。

防護區(qū)應(yīng)設(shè)置泄壓裝置：泄壓裝置可選用自動泄壓閥或機械式開啟泄壓閥，并宜設(shè)在外墻或屋頂上。

在數(shù)據(jù)中心項目中，內(nèi)儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)、外儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)及IG-541滅火系統(tǒng)的主要對比如下：

通過以上的分析對比，可得出以下結(jié)論：

在藥劑選擇方面，IG-541滅火系統(tǒng)優(yōu)于七氟丙烷滅火系統(tǒng)。IG-541滅火系統(tǒng)采用的藥劑主要由氮氣、氬氣、二氧化碳等氣體按百分比混合而成。由于這些氣體都廣泛存在于大自然中，所以IG-541滅火系統(tǒng)對大氣臭氧層及“溫室效應(yīng)”均不會產(chǎn)生不良影響。七氟丙烷具有輕微毒性，主要表現(xiàn)在當(dāng)七氟丙烷受到高溫作用后會分解成氟化氫，氟化氫進入人體后可能會引起頭痛、頭暈、惡心嘔吐等不適反應(yīng)。七氟丙烷屬于氫氟碳化物類化合物，雖然不會對大氣臭氧層產(chǎn)生明顯影響，但具有明顯的“溫室效應(yīng)”，會造成地球冰川消退、海平面上升、氣候異常、極端天氣頻繁出現(xiàn)，從而破壞人類生存環(huán)境，威脅人類健康。近年來，為了減少全球溫室氣體排放，國際社會通過了相關(guān)公約，明確禁止使用七氟丙烷的混合物。

在藥劑貯存壓力方面，七氟丙烷滅火系統(tǒng)優(yōu)于IG-541滅火系統(tǒng)。七氟丙烷滅火系統(tǒng)對于儲存容器和釋放管路的壓力等級要求較低，而IG-541滅火系統(tǒng)對于儲存容器和釋放管路的壓力等級要求則較高，且對制造工藝及安裝人員的素質(zhì)要求嚴(yán)格，工程造價也會相應(yīng)增加。

在輸送距離方面，外儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)與IG-541滅火系統(tǒng)優(yōu)于內(nèi)儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)。[6]由于目前數(shù)據(jù)中心項目對機柜上架率的要求越來越高，這就要求機房面積及容積需盡量貼近規(guī)范上限，而鋼瓶間作為輔助功能房間，則需盡量靠近角落布置，這也變相延長了鋼瓶間至各個機房的輸送距離。適合較遠(yuǎn)距離輸送的外儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)與IG-541滅火系統(tǒng)應(yīng)用越來越多，而輸送距離相對較短的內(nèi)儲壓七氟丙烷滅火系統(tǒng)則越來越不適應(yīng)目前的工藝需求。[7]

在管網(wǎng)噪音方面，七氟丙烷滅火系統(tǒng)則優(yōu)于IG-541滅火系統(tǒng)。由于IG-541滅火系統(tǒng)末端噴嘴的釋放壓力要高于七氟丙烷滅火系統(tǒng)，所以在噴嘴噴射時，高壓力的IG-541滅火系統(tǒng)可能會產(chǎn)生較大的噪聲以及速度更快的氣流，造成防護區(qū)內(nèi)粉塵飛揚。

在鋼瓶間占地方面，由于IG-541滅火系統(tǒng)的設(shè)計滅火濃度較高，因此保護相同體積的防護區(qū)時所需的儲瓶數(shù)量較多，占用的鋼瓶間面積較大（約100m2左右），而相同條件下的七氟丙烷滅火系統(tǒng)占用的鋼瓶間面積較小（約50m2左右）。[8]

結(jié)語

通過以上多維度的分析比較以及對以往工程案例的深入思考，從安全性、適用性、便利性、合理性的角度考慮，數(shù)據(jù)中心項目中的公共區(qū)域更適合采用預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)。至于氣體滅火系統(tǒng)的選擇，建議通過與業(yè)主深入溝通、綜合比較后確定方案。

參考文獻

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