王 琴 吳曉喬

(1.上海倍安實業(yè)有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛機電工程有限公司，上海 200000)

模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的探討

王 琴1吳曉喬2

(1.上海倍安實業(yè)有限公司，上海 200032; 2.上海圣斛機電工程有限公司，上海 200000)

介紹了模塊化數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的滅火模式，分析了傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的不足，從直接式火探滅火裝置與間接式火探滅火裝置兩方面，探討了火探管自動滅火裝置在模塊化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，指出該技術(shù)成本低廉，維護方便，可大規(guī)模應(yīng)用在模塊化數(shù)據(jù)中心。

模塊化，數(shù)據(jù)中心，火探管，消防系統(tǒng)

隨著云計算技術(shù)不斷升溫和大數(shù)據(jù)跨越式發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用急劇增加，為應(yīng)對云計算、虛擬化、集中化、高密化等服務(wù)器的變化，提高數(shù)據(jù)中心的運營效率，降低能耗，模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生。模塊化數(shù)據(jù)中心包含供配電、制冷、消防、監(jiān)控等基礎(chǔ)模塊設(shè)施，各模塊單元具有各自的功能性和獨立性，同時又互相關(guān)聯(lián)，具有高可靠性和安全性、簡單穩(wěn)定、低成本和低能耗等特點。模塊化數(shù)據(jù)中心占地面積小，組建快速靈活，可按需部署，擴容性大；系統(tǒng)節(jié)電率高，節(jié)省了運營成本；產(chǎn)品工廠預(yù)制化，整體設(shè)計，整體交付，質(zhì)量保證；現(xiàn)場施工成本低，建設(shè)周期短，優(yōu)勢明顯大于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。因此，它更能滿足當今市場的發(fā)展需求，數(shù)據(jù)中心模塊化逐漸成為應(yīng)用主流。然而，就因為它集中化、高密化的設(shè)備特征，一旦發(fā)生火災(zāi)，數(shù)據(jù)信息安全受到嚴重威脅，損失也將不可估量，消防系統(tǒng)在模塊化數(shù)據(jù)中心的位置就變得尤為重要。本文主要探討不同類型的模塊化數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的構(gòu)成及選型。

1 目前市場上的常用做法

根據(jù)第165號白皮書,模塊化數(shù)據(jù)中心按外觀特征分類，可分為ISO標準化集裝箱式(見圖1)、封閉外觀式(非標準化)和滑動底座安裝式。數(shù)據(jù)中心的各功能模塊按配置方式分類，可分為部分預(yù)制化數(shù)據(jù)中心(見圖2)、全預(yù)制化數(shù)據(jù)中心、一體型數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心機房的消防系統(tǒng)通常采用氣體消防滅火系統(tǒng)。

集裝箱式數(shù)據(jù)中心獨立性強，消防系統(tǒng)的報警探測和滅火也實行自動一體化模式。因集裝箱式的數(shù)據(jù)中心相當于一個小型密閉房間，作為一個獨立的防護區(qū)，一般會在箱體頂部安裝火災(zāi)感煙、感溫探測器，一旦發(fā)生火警，火災(zāi)報警信號傳送至小型報警控制器，控制器聯(lián)動啟動內(nèi)部配置的潔凈氣體的管網(wǎng)式滅火裝置，將氣體噴頭通過管網(wǎng)引至箱體內(nèi)各個區(qū)域，使滅火藥劑在箱體內(nèi)均勻噴放達到理想的滅火效果。對于安裝在室內(nèi)的預(yù)制化數(shù)據(jù)中心，其消防系統(tǒng)依附于機房的整體消防系統(tǒng)。在模塊化數(shù)據(jù)中心的密閉通道內(nèi)安裝溫感和煙感報警探測器，一旦有火警，將報警信號傳送至機房的消防系統(tǒng)；當溫度達到設(shè)定溫度時，模塊化數(shù)據(jù)中心頂部天窗上的熔斷絲自動熔斷，旋轉(zhuǎn)天窗自動打開，控制器聯(lián)動啟動該機房的氣體滅火設(shè)備，讓中心機房內(nèi)的消防氣體噴放，同時擴散到模塊化數(shù)據(jù)中心內(nèi)。

2 對傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的分析討論

對于上述兩種數(shù)據(jù)中心的消防系統(tǒng)無疑都存在著弊端。

1)火災(zāi)探測采用點型感煙、感溫火災(zāi)探測器，對于高密度集成化的模塊化數(shù)據(jù)中心機柜而言，靈敏度、覆蓋率和快速響應(yīng)能力是有欠缺的。依據(jù)GB 50116—2013火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范表6.2.2，感煙探測器的保護面積一般為60 m2～80 m2，感溫探測器為20 m2～30 m2，而且探測器是通過外借環(huán)境參數(shù)變化到達一定程度才開始報警，感煙探測器是根據(jù)煙霧濃度到達設(shè)定值，感溫探測器是因溫度的變化上升到達設(shè)定值。實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心機柜都是由一系列集成電路板高密度組成，一旦發(fā)生火災(zāi)，由于電氣火災(zāi)的快速蔓延，可能還在未見明火的階段就已經(jīng)傳到相鄰數(shù)據(jù)模塊，在極短暫的時間內(nèi)就會造成巨大的損失。等到煙霧和溫度在空氣中傳播到頂部探測器并達到設(shè)定報警的臨界值需要的時間段較長，此時，對分秒必爭的模塊化大數(shù)據(jù)機房將丟失更多的存儲信息和珍貴數(shù)據(jù)。所以，盡管消防系統(tǒng)的設(shè)計能滿足國家規(guī)范對機房內(nèi)氣體滅火的控制要求，但這種傳統(tǒng)型消防探測設(shè)備及滅火方式無法滿足對模塊化數(shù)據(jù)中心早期探測，早期滅火，最大程度減少損失的要求。2)對于預(yù)制化模塊式數(shù)據(jù)中心采用整體機房氣體滅火系統(tǒng)的滅火形式，著火后僅通過打開的天窗將藥劑擴散進機柜達到滅火的效果一定不夠理想。首先，通過空氣流動使滅火藥劑擴散至四周幾乎全封閉的數(shù)據(jù)機柜所需的滅火濃度一定比直接噴放到機柜所在區(qū)域內(nèi)的時間長，滅火效果就會有所減弱，且由于模塊組為封閉機構(gòu)，常規(guī)氣體滅火為全淹沒滅火方式，藥劑僅能在模塊組的外部覆蓋滅火，發(fā)生火災(zāi)后藥劑不能進行深度火災(zāi)的撲救。其次，從經(jīng)濟性方面考慮，機柜內(nèi)部的任意組件發(fā)生著火點，報警系統(tǒng)聯(lián)動啟動該機房的氣體滅火設(shè)備，需將整個機房的氣體藥劑全部噴放完成滅火。如果在著火的早期階段，可以用少量的滅火藥劑直接將著火點的機柜控制住火情，這樣會更加地經(jīng)濟合理。

3 火探管自動滅火裝置在模塊化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

針對上述傳統(tǒng)型消防探測設(shè)備探測報警時間長，無法實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)、早期滅火的目的，可采用火探管技術(shù)來取代傳統(tǒng)探測報警及滅火形式。根據(jù)GB 50016—2014建筑設(shè)計防火規(guī)范的條文說明8.3條款，對面積較小的場所內(nèi)的設(shè)備保護，可采用火探管、氣溶膠、超細干粉等小型自動滅火裝置進行局部保護，而不必采用大型自動滅火系統(tǒng)保護整個空間。因此，在模塊化數(shù)據(jù)中心對預(yù)制機柜的保護采用火探管滅火裝置是切實可行的?；鹛焦軠缁鹧b置(如圖3所示)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的特點、能夠?qū)崿F(xiàn)獨立探測及滅火功能。其火災(zāi)探測報警部件是一根類似于電纜線的火探管，柔韌度高、可隨意彎曲，能夠方便地布置到數(shù)據(jù)中心機房的任意角落。一旦發(fā)生火災(zāi)，著火處的火探管受熱爆破，滅火劑隨即通過這根火探管來噴放到著火部位，實現(xiàn)快速準確地滅火。作為一套低成本的獨立式自動滅火系統(tǒng)，它無需任何電源，無需專門的煙、溫感探測器，無需復雜的設(shè)備及管線，利用自身儲壓，依靠一根經(jīng)充壓的火探管及一套火探瓶組就能有效地探測及撲滅火源，集報警和滅火于一體，將火患撲滅在最初階段。該裝置具有便捷、經(jīng)濟、快速、節(jié)能的特點，符合綠色環(huán)保的理念。

標準的火探管滅火系統(tǒng)分為直接式和間接式。

3.1 直接式火探滅火裝置

直接式火探滅火裝置由火探管、儲存容器、容器閥三部分組成?；鹛焦芡ㄟ^容器閥連接到滅火劑容器上，進行火源探測，著火時火探管爆破，利用火探管中的壓力下降，啟動容器閥，通過裝在容器閥出口處的轉(zhuǎn)換接頭，將滅火劑輸送到火探管爆破孔釋放藥劑。該型式適用于防護區(qū)的容積不大于10 m3的場所。

3.2 間接式火探滅火裝置

間接式火探滅火裝置由儲存容器、容器閥、火探管、釋放管和噴嘴五部分組成。工作原理同直接式，通過釋放管至噴嘴把滅火劑釋放出來達到滅火的目的。該型式適用于防護區(qū)的容積不大于100 m3的場所。

模塊化數(shù)據(jù)中心通常采用間接式滅火系統(tǒng)，火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設(shè)計用量應(yīng)按下式計算：

M=Q×V。

其中，M為火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設(shè)計用量，kg；Q為每個單位容積所需滅火劑的最小量，kg/m3；V為防護區(qū)的容

積，m3。

滅火劑的實際用量應(yīng)按下式計算：

G=P×N;G≥M。

其中，G為滅火劑的實際用量，kg；P為單個火探管式自動探火滅火裝置貯存容器的滅火劑充裝量，kg；N為火探管式自動探火滅火裝置貯存容器的數(shù)量；M為火探管式自動探火滅火裝置的滅火劑設(shè)計用量，kg。

多瓶組間接式火探滅火裝置管網(wǎng)立面示意圖及平面布置圖如圖4，圖5所示。

綜上所述，火探管技術(shù)的長處可概括如下：1)探測反應(yīng)時間短，能及時地把火患抑制在萌芽階段，最大程度減少因火災(zāi)產(chǎn)生的損失；2)整套裝置遇火情主動啟動，無需電源，無需人工操縱，最適合無人24 h值守而需重點維護的場所；3)柔性可隨意彎曲的火探管不受任何部位的影響，相當于線性探測器，可伸進各類龐雜易燃空間或裝備中，既可探火又可釋放滅火藥劑；4)因滅火劑的用量少，成本低，非全淹沒式，藥劑釋放時不會損害被維護區(qū)域的人員，可極大程度地減少對周圍設(shè)備的損壞，釋放藥劑對環(huán)境無污染；5)裝置簡潔，占空間小，設(shè)計簡略、很好地降低了系統(tǒng)的設(shè)置和維護成本；6)火探管不會因油、塵埃等的影響而產(chǎn)生誤報或誤噴，報警準確率大大提高；7)該裝置不含電器部件，不受振動或觸碰而影響設(shè)備正常運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

對模塊化數(shù)據(jù)中心采用傳統(tǒng)型煙溫探測器進行火災(zāi)報警探測，通過氣體報警主機聯(lián)動機房氣體滅火設(shè)備的做法已然不符合經(jīng)濟、環(huán)保、高效的要求。火探管技術(shù)成熟，設(shè)備穩(wěn)定可靠，成本低廉，維護方便，可大規(guī)模應(yīng)用在模塊化數(shù)據(jù)中心。

[1] GB 50016—2014,建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2] GB 50174—2008,電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 第165號白皮書,預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的分類[Z].

[4] GB 50370—2005,氣體滅火設(shè)計規(guī)范[S].

[5] 李崇輝.模塊化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J].機房技術(shù)與管理,2014(2):7-9.

[6] 朱明巍.談火探管式自動探火滅火系統(tǒng)及其工程應(yīng)用[J].山西建筑,2016,42(2):133-135.

Exploration on fire-fighting system of modularized data center

Wang Qin1Wu Xiaoqiao2

(1.ShanghaiBei’anIndustryCo.,Ltd,Shanghai200032,China; 2.ShanghaiShenghuElectromechanicalEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

The paper introduces fire extinguishing patterns of traditional fire-fighting system in modularized data center, analyzes defects of traditional fire-fighting system, explores the application of fire-trace automatic fire extinguishing device in modularized data center from two aspects of direct fire extinguishing device and indirect fire extinguishing device, and finally points out its advantages, such as low cost, convenient maintenance, and large scale application in modularized data center and so on.

modularization, data center, fire-trace pipe, fire-fighting system

1009-6825(2017)22-0233-02

2017-05-24

王 琴(1982- )，女，工程師; 吳曉喬(1980- )，男

TU998.1

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