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數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)淺析(一)
中測信通 王龍
摘要 數(shù)據(jù)中心是現(xiàn)代企業(yè)信息化建設的核心,具有重要的經(jīng)濟價值和社會意義。同時,隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大和技術的不斷更新,其安全風險也在不斷增加。數(shù)據(jù)中心火災是其中最為嚴峻的安全隱患之一,自動化消防系統(tǒng)作為一種集成了計算機技術、通訊技術、控制技術和傳感器技術的綜合性防火設施,可以實現(xiàn)實時監(jiān)測、遠程報警、自動滅火等功能,為數(shù)據(jù)中心提供了重要的安全保障。本文旨在研究數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)設計,通過分析數(shù)據(jù)中心火災特點及其危害分析,綜述自動化消防技術和關鍵技術研究,進而提出數(shù)據(jù)中心自動化消防系統(tǒng)的設計方案,并對其實現(xiàn)和測試進行探討。 關鍵詞:火災自動報警系統(tǒng);自動消防系統(tǒng);防排煙系統(tǒng)、氣體滅火 前言 01 背景 由于現(xiàn)代科技和技術的不斷進步，信息工程技術也在蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)正是 要點之一。然而,目前社會上的數(shù)據(jù)中心機房內設備集中，電力負載大，通風條件差，空氣干燥，易產(chǎn)生靜電，易燃易爆電池、電纜較多，火災風險較高,每年都會由于火災導致大量的財物和經(jīng)濟損失。所以，相關的滅火管理工作變得尤為重要。在數(shù)據(jù)中心消防工作中，應該以預防為主，結合人防和技防，全面推進數(shù)據(jù)中心消防工作，以適應智能建筑的發(fā)展。只有這樣，我們才能保 證數(shù)據(jù)中心的運行安全。 02 國內外研究綜述 在過去的100多年中,火災自動報警這項科技經(jīng)過了多個階段,取得了巨大的進步。 從19世紀40時代開始,火災自動報警控制系統(tǒng)就以一系列單純的分立器件組成,而在本世紀40時代,感溫探測器開始成為主流,使得火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展進入了一個新的階段。 1847年,美籍緬因大學的教授Farmer等人研 發(fā)出了當今世界上第一個用作城鎮(zhèn)的大型火災報 警發(fā)射設備,并在1852年順利安裝在波士頓。1874 年,英國人也設計了當今世界上第一套水噴淋裝 置,而1890年,英國科學家又研發(fā)出了一種具有更 強感溫功能的火災探測器,使得火災防控技術取得了重大突破。1896年,多種定溫火災探測設備的研 發(fā)取得了重大突破,并得到了廣泛的應用。自八十年代以來,總線控制火災自動報警系統(tǒng) 迅速發(fā)展,與以往相比,它的性能有了明顯提升,布線作業(yè)大大減少,裝配測試變得更為方便,大大降低了裝配和維護花費,主要的優(yōu)勢在于實施簡便, 能夠精確定位報告區(qū)域,因此獲得了普遍的使用。就像給房子編號那樣,為各個探測點分配了獨特的地址編碼,以便更好地進行監(jiān)測。通過研究,中科院合肥智能機器人研究院研制出了我國第一套總線制火災報警控制系統(tǒng)(船用),它能夠實時采集各個探測點的數(shù)據(jù),并及時發(fā)出火警和故障信息,從而有效地保障船舶安全。 隨著科技的飛速發(fā)展,智能系統(tǒng)已經(jīng)超越了常規(guī)的火災監(jiān)測報警功能,它與建筑內的防盜報警控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、消息交換系統(tǒng)、公共安全系 統(tǒng)等結合在一起,構成了一個智能化的大廈和一個安全的數(shù)據(jù)中心。 03 理論分析 關于數(shù)據(jù)中心火災特點及其危害分析，目前已有很多相關研究。例如,有些學者對數(shù)據(jù)中心火 災的成因、發(fā)展過程、危害以及防范措施進行了詳細的介紹;還有的則從火災形成的三要素入手, 闡述了數(shù)據(jù)中心火災的形成機理和預防措施。此外,還有許多學者針對數(shù)據(jù)中心火災的監(jiān)測與預警、建筑結構設計、安全管理等方面進行了探討和研究。 大多數(shù)火災發(fā)生和造成嚴重后果的主要原因就是無法及時有效地撲滅火災,疏散人群,而歸根 結底便是由于消防系統(tǒng)設計不當,因此,必須重視消防系統(tǒng)設計,嚴格遵守有關規(guī)范,采用先進、科學的消防安全技術,以最大程度防止和減少建筑火災的發(fā)生。 綜上所述，本文將結合相關研究成果，借鑒已有的理論基礎和實踐經(jīng)驗，以期為數(shù)據(jù)中心自動化消防系統(tǒng)的設計提供更加深入和全面的分析和思考。 總體設計理念 01 設計理念 根據(jù)數(shù)據(jù)中心的用途、可能造成的經(jīng)濟或社會影響,將其劃分等級,以便更好地評估其可能帶來的潛在損失。針對不同的安全等級設計符合規(guī)范,安全與合理性的自動消防系統(tǒng)設計。而結合本 身電氣工程及其自動化專業(yè),將火災自動報警系統(tǒng)及消防聯(lián)動系統(tǒng)作為主要研究目標與內容。 本文主要研究內容為自動報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、噴水、噴霧、雨淋滅火系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)。而消防供水系統(tǒng),應急照明及疏散指示系統(tǒng)等消防領域重點項目同樣需在研究時所考慮。 02 數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)組成 (1)火災自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)火災自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測火災并自動發(fā)出警報的安全系統(tǒng)。它由火災探測 器、報警控制器、聲光報警器和其他附屬設備組成。當火災探測器檢測到數(shù)據(jù)中心發(fā)生火災時,它會向報警控制器發(fā)送信號,報警控制器會立即啟動 聲光報警器,并向相關人員發(fā)送警報信息。此外, 火災自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)還可以與其他安全設備聯(lián)動,如自動噴水滅火系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等,以最大 程度地保護人員和財產(chǎn)安全。 (2)火災事故廣播系統(tǒng)火災事故廣播系統(tǒng)是一種用于發(fā)出警報、指示和信息的設備,用于在數(shù)據(jù)中心火災事故發(fā)生時向人們發(fā)出警報并提供逃生指南,以保障人們的安全。它能夠確保及時發(fā)出報警,并保證消防指揮系統(tǒng)的正常運行。 (3)消防供水系統(tǒng)消防供水系統(tǒng)是指為火災滅火提供水源、水壓和水量的系統(tǒng)。消防供水系統(tǒng)包括水源、水泵、水箱、管道、噴頭等組成部分。其中,數(shù)據(jù)中 心的水源可以是市政自來水、水井、水塔等,水泵用于提供必要的水壓和水量,水箱用于儲存水源, 管道用于輸送水源,噴頭用于將水源噴灑到火災現(xiàn) 場進行滅火。消防供水系統(tǒng)的設計和施工需要符合相關的消防安全標準,以確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。 (4)自動噴水、噴霧、雨淋滅火系統(tǒng)自動噴水系統(tǒng)是一種最常見的滅火設備。它包括水管、噴頭、水泵、水箱和控制系統(tǒng)等組成部分。在火災發(fā)生時,控制系統(tǒng)會自動啟動水泵, 將水從水箱中抽出,通過水管輸送到噴頭,然后噴出水流滅火。 噴霧系統(tǒng)和自動噴水系統(tǒng)類似,不同之處在于噴頭可以將水噴成霧狀,能夠更好地覆蓋火源,從 而更加有效地滅火。雨淋滅火系統(tǒng)則是一種在火災發(fā)生時,通過噴頭將水噴灑在整個建筑物或場地 上的滅火設備。它主要用于滅火區(qū)域較大、火勢較大的場所。與自動噴水、噴霧系統(tǒng)不同的是,雨 淋滅火系統(tǒng)需要在火災發(fā)生前手動啟動。 總之,自動噴水、噴霧、雨淋滅火系統(tǒng)都是一種非常重要的滅火設備,能夠在數(shù)據(jù)中心火災發(fā)生 時起到關鍵的作用,保護人員和財產(chǎn)的安全,但并不適用于機房內,因為服務器怕水。 (5)氣體滅火系統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)顧名思義是利用氣體滅火的一種系統(tǒng),該系統(tǒng)的應用由氣體性質決定。一般情況下可根據(jù)氣體滅火劑的物理性質分為液化與非液化兩種。通常使用混合氣體、七氟丙烷、二氧化碳或惰性氣體等。該系統(tǒng)符合我國節(jié)能減排要求且不會對機房內重要設備造成損害,可代替液體滅火系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的機房內使用。 (6)應急照明及疏散系統(tǒng)應急照明是指在數(shù)據(jù)中心內有突發(fā)事件發(fā)生時,為了保障人員安全撤離而設計的一種照明系統(tǒng)。它能夠在火災等突發(fā)事件發(fā)生時,提供足夠的照明,使人們能夠快速、安全地疏散。而疏散指示系統(tǒng)是指在緊急情況下為了指引人員從數(shù)據(jù)中心安全疏散而設計的一種系統(tǒng)。它包括了安全出口標識、疏散指示燈、緊急廣播等多種設備,能夠在發(fā)生緊急情況時,快速、準確地指引人員疏散,避免人員傷亡。疏散指示系統(tǒng)一般會與應急照明系 統(tǒng)相結合,共同發(fā)揮作用。應急照明系統(tǒng)的設計應包括照明度、轉換時間和疏散指示標志的設置。 數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)設計方案 01 數(shù)據(jù)中心消防等級劃分方案 根據(jù)數(shù)據(jù)中心的用途、可能導致的損失或影響,可將其劃分為A、B、C三個級別: 符合下列情況之一的數(shù)據(jù)中心應為A級: (1)如果電子信息系統(tǒng)突然中斷,將會導致嚴重的損失。 (2)如果電子信息系統(tǒng)中斷,公共場所的秩序將會受到嚴重的破壞。 符合下列情況之一的數(shù)據(jù)中心應為B級: (1)如果電子信息系統(tǒng)突然中斷,將會導致巨 大的損失。 (2)如果電子信息系統(tǒng)中斷,公共場所將會面 臨混亂。 其余數(shù)據(jù)中心應被分類為C級 消防安全設計的一般規(guī)定: 在工程設計數(shù)據(jù)中心防火和滅火系統(tǒng)時,要遵循《建筑設計防火規(guī)范》GB50016、《氣體滅火 系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50370、《細水霧滅火系統(tǒng)技 術規(guī)范》GB50898和《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī) 范》GB50084的規(guī)定,并嚴格按照表1的技術要求進行操作。 為了保證數(shù)據(jù)中心的安全,建議在主機房安裝氣體滅火系統(tǒng),但不推薦使用細水霧滅火或自動噴 水滅火系統(tǒng)。 應當建立一套完善的火災自動報警管理系統(tǒng), 并嚴格遵守《火災自動報警管理系統(tǒng)設計工作標 準》GB50116的規(guī)定。 02 系統(tǒng)工作方案流程 圖1 數(shù)據(jù)中心自動消防系統(tǒng)設計 01 數(shù)據(jù)中心火災自動報警系統(tǒng)設計 1 火災自動報警系統(tǒng)的組成及電源數(shù)據(jù)中心的火災自動報警系統(tǒng)由多種部件構成,包括檢測器、火災警報設備和火災報警設備。這些部件能夠通過自動或手動方式發(fā)出警報信號, 以防止火災發(fā)生。它們能夠幫助人們及時發(fā)現(xiàn)并 采取有效的防范措施。為了確保火災報警控制系統(tǒng)的安全運行,應該選擇消防專用電源,并且標記清晰。 此外,應急報警控制器開關電源應該垂直與消防電源相連,嚴禁使用插頭。主電源的保護開關應 該采取漏電保護開關,而CRT監(jiān)視器和消防通訊設施的開關電源應該由UPS器件提供。 如果消防控制室采取雙路供電系統(tǒng),則應在末端配電箱設立自動切換器件,以確�？刂葡到y(tǒng)的安全運行。 2 數(shù)據(jù)中心火災探測器火災探測器是數(shù)據(jù)中心火災自動報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分,它可以像 “感覺器官”一樣,實時監(jiān)測現(xiàn)場火情,并及時發(fā)現(xiàn)被保護區(qū)域的火災信號,從而有效地防止火災的發(fā)生。安裝在現(xiàn)場的火災探測器可以實時監(jiān)測火情,它將煙霧、光線和溫度等火災信號轉換成電信 號,并將其傳輸?shù)阶詣酉老到y(tǒng),以便及時發(fā)現(xiàn)火災并進行反饋。 當前,火災探測器的種類繁多,可以通過多種不同的方式進行分類。 按照著火特點的差異,可以分為五個類別:感煙、感溫、感光、復合和易燃空氣。每個型號都有其獨特的原理,可以滿足各種的應用需求。 根據(jù)操作后是否能復位,可分為: (1)當火災報警信號不再存在時,可復位式火 災檢測器即可從報警狀況回復到監(jiān)測狀況,而無需 更換組成部分。 復位方式有三種:一類是通過電子控制,一類 是通過機械控制,還有一類是通過光學限制。 ①能夠自動重置,并將恢復到監(jiān)控狀態(tài)。 ②通過遠程操作,可以將其恢復到最初的監(jiān)控狀態(tài)。 ③進行自動調整,可以恢復到最佳監(jiān)控位置。 (2)即使火災報警信號的條件不再存在，也無法將其從報警設備還原到監(jiān)控狀況，只有通過更換組件才能還原到監(jiān)控狀態(tài)。 3 消防控制室 為了確保安全,數(shù)據(jù)中心消防控制室的門應該 朝向疏散方向開啟,并且必須符合甲級和乙級防火標準。消防控制室內的送風和回風管道必須安裝防火閥,并且嚴禁任何與消防控制室不相干的電器線路和管子穿過。 如果消防控制室位于數(shù)據(jù)中心的首層,應在門上方設置標志牌或燈光裝置,而地下控制室的門上 也必須設置燈光裝置。標志燈的電源應該連接到消防電源上,以確保安全。 4 點型火災探測器的設置在一般情況下,檢測器應該在數(shù)據(jù)中心通透性吊頂?shù)纳厦姘卜?并且周邊不應為任何阻擋物;檢 測器與墻面、梁邊的水準相距應該不低于0.5m; 檢測器與空調送風口邊的水準相距應該不低于 1.5m;檢測器與多孔送風頂棚孔口的水準相距應該不低于0.5m;如果房間內被柜子、設施或間隔斷等隔開,檢測器的上面水準相距頂棚或梁邊的水準相距應該不低于房間內凈高的5%,這樣才能保證檢測器的安置效果。圖2為舉例用點型感溫火災探 測器。 圖2 HI720-CN點型感溫火災探測器 應在每個被隔斷的區(qū)域至少安置一個檢測器, 在長度低于3m的內廊道頂上安置檢測器時,應該 采用居中布局的方式。感溫探測器的裝配間隔不 應高于10m,而感煙探測器的裝配間隔則不應高于 15m。詳見表2所示。 5 吸氣式感煙探測系統(tǒng)為了確保系統(tǒng)的安全運行,數(shù)據(jù)中心的消防專用電源必需有明確的標識,主開關電源和直流備用電源必需有效地聯(lián)接,報警控制器供電引進線必需垂直與消防電源相連,嚴禁利用插頭;火災報警系統(tǒng)主開關電源的防護開關電源必需采取漏電保護開關,超出20m的采樣管必需增加標準固定支架和吊架,取樣孔至空調送風口邊沿的最低高度不得低 于1m,以確保系統(tǒng)的安全運行。圖3為吸氣式感煙探測器圖示。 圖3 吸氣式探測器 在長度低于3m的內走道頂棚上設計取樣孔時,應確保其長度不大于12m,且取樣孔至端墻的 長度不得大于其長度的50%;此外,應選取相距傳感器最遠的取樣孔,以導入煙氣樣本,并在系統(tǒng)發(fā)起反應時,記錄下的最高煙氣傳輸時間不得大于120s。詳見表3所示。 6 手動火災報警按鈕、消火栓按鈕的設置數(shù)據(jù)中心每個消防分區(qū)都應該配備兩個手動火災報警按鈕,這些按鈕應該安裝在樓梯口、走廊、疏散方向、大廳等顯眼的地方,其高度應 該為1.4m。此外,從某個防火分區(qū)內的任意地點 到最近的手動報警器、消火栓的步行距離應該為25m。 7 數(shù)據(jù)中心區(qū)域顯示器的布置本設計創(chuàng)新性的在數(shù)據(jù)中心每一層樓的走廊或電梯前廳都設有顯示盤,用于展示來自報警器的 火警和事故消息,以便監(jiān)控各個防火區(qū)域或大樓的 狀況。 安置區(qū)域報警控制器、層顯示屏時,應確保它 們的安放堅固、穩(wěn)定,不能傾倒。如果它們安置在 輕質墻上,應采用加強保護措施。如果它們安置在 墻上,底部應相距地板1.3-1.5m。 02 數(shù)據(jù)中心消防聯(lián)動控制系統(tǒng)設計 1.聯(lián)動控制系統(tǒng)指標 數(shù)據(jù)中心報警聯(lián)動控制系統(tǒng)功能主要有下列指標: (1)通過報警聯(lián)動控制系統(tǒng),煙霧探測器和溫度探測器可以自動發(fā)出警報。 (2)當煙氣檢測器、高溫傳感器和緊急開關按鍵被激活時,報警信號將被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心的消防控制室。 在監(jiān)控柜內布線時,應將各種電壓和各種類型的線路端子進行區(qū)分,并在其上標明醒目的標記, 以確保布線的完成。 消防設備控制器盤面應設置有消防器材監(jiān)控 信息和動態(tài)部位的顯示信息，以便消防人員能夠快速識別和操作消防器材。如果消防水泵和防排 煙風機使用總線編碼模塊進行控制，還應在消防控制室設有自動進行控制裝置，以確保設備的安全運行。 系統(tǒng)應該采取專用電源,并且應該有明確的標識。為了確保安全,聯(lián)動控制器應該具有牢固且可靠的接地。 2 火災應急廣播與報警裝置、揚聲器、 聲光報警的設置數(shù)據(jù)中心內的揚聲器應該設定在公共場合,如廊道和大廳。各個揚聲器的額定運行輸出功率不應低于3W,并且應能夠確保在防火分區(qū)內的任意部份到最近某個揚聲器的間距不超過25m。廊道 內最后的揚聲器到廊道盡頭的間距也應該不超過 12.5m。在噪聲水平超過60dB的場合,揚聲器的最遠點的聲壓級應該超過背景噪音15dB。 如果機房內設有專門揚聲器,應該考慮到噪聲水平的影響,并采取適當?shù)拇胧﹣肀ＷC安全。應急廣播系統(tǒng)的輸出功率不應低于1.0W,而且應該配備火災報警裝置,以便及時發(fā)現(xiàn)火災并采取有效的應對措施。 3 消防專用電話系統(tǒng)設計 設置消防專用電話系統(tǒng)至關重要,它能夠確保及時發(fā)出報警,并保證數(shù)據(jù)中心的消防指揮系統(tǒng)正常運行。消防專用電話系統(tǒng)由一個主機、一個插 座、一個分機和一個編碼模塊組成,它能夠有效地 防止火災的發(fā)生。 應設置消防專用電話分機的區(qū)域: (1)包括機房、水泵房、備用發(fā)電機房、配電室、一般通氣和空調室、排煙室、滅火電梯以及 一些與消防聯(lián)動管理相關的設施,這些設施需要定期值班; (2)滅火系統(tǒng)操作室或其他可進行操作的地方; (3)消防站、消防值班室、總調度室。在設有手動火災報警和消防栓的地方,應該安裝電話塞孔。在安裝時,電話塞孔的底部應該距離地面1.3-1.5mm。 為了確保特級防護對象,每隔20m應設有一臺消防專用電話分機或通話塞孔,以便更有效地進行通信。 在數(shù)據(jù)中心消防控制室、 值勤室或消防站等處,應設立可以進行報告的外線手機,以確保安全。滅火專用電話應具備良好的通話功能,簡潔清晰。此外,消防控制室、值班室內還應設有可以進行應急報警的外線電話,以確保安全。 03 數(shù)據(jù)中心自動噴水、噴霧、雨淋滅火系統(tǒng)設計 1 數(shù)據(jù)中心水流指示器的布置當水流量超出預定值時,水流指示器會發(fā)送警告,提醒消防控制室及時采取行動。一般來說,水流指示器會裝設在數(shù)據(jù)中心噴水滅火系統(tǒng)的分區(qū) 管道上,當噴嘴打開時,它會向數(shù)據(jù)中心的消防控 制室發(fā)出警報,提醒他們噴嘴所屬的情況區(qū)域,有 時候也會裝設在水箱的出水管上,如果系統(tǒng)啟動, 水槽中的水會被動用,水流指示器會發(fā)出警報,提 醒消防控制室及時采取行動,啟用水泵供水滅火。 在整個數(shù)據(jù)中心的控制系統(tǒng)中,消防管網(wǎng)的進水口都應布置一個水流指示器。 ......未完待續(xù) 本文出自《數(shù)據(jù)中心建設+》2023.11（總第269期）
