某數(shù)據(jù)中心的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔振輝（中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院機(jī)電院，北京 100044）

1 緒論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為一個(gè)企業(yè)的物理載體，在企業(yè)的運(yùn)行中發(fā)揮著越來(lái)越重要的核心作用。多數(shù)公司也開始嘗試將資源整合到數(shù)據(jù)中心中。數(shù)據(jù)中心不僅投資巨大，而且儲(chǔ)存在其中的數(shù)據(jù)資源的價(jià)值更是無(wú)法估計(jì)，因此如何更加可靠、迅速的發(fā)現(xiàn)和撲滅可能發(fā)生的火災(zāi)變得尤為重要。

2 工程概況

本工程數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)建筑面積8.3萬(wàn)m2，共36個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房，面積達(dá)2萬(wàn)余 m2，屬于一類建筑。地下共2層，地下2層主要為：冷源機(jī)房、高壓配電間、消防水泵房及備件庫(kù)。地下1層主要為：變電站、高壓配電間、分界室、安防控制室、UPS/電池間及其附屬空調(diào)機(jī)房。地上部分由A-1、A-2及A-3三部分組成。A-1為機(jī)房樓，其1層為入口大堂、測(cè)試操作區(qū)、測(cè)試區(qū)、數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)以及消防控制室；2層和3層為監(jiān)控大廳和相應(yīng)的管理配套用房、數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)。A-2和A-3為機(jī)房動(dòng)力樓，為柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房。

本文將結(jié)合數(shù)據(jù)機(jī)房的獨(dú)特性，將數(shù)據(jù)中心與常規(guī)建筑在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警方面的不同之處進(jìn)行介紹。

3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警氣體滅火系統(tǒng)

本工程在A-1樓數(shù)據(jù)機(jī)房采用氣體滅火，共計(jì)36個(gè)防護(hù)區(qū)。出于綠色環(huán)保以及保護(hù)設(shè)備的考慮，本工程設(shè)置IG-541（煙烙盡）全淹沒組合分配系統(tǒng)。其工作原理見圖1，平面布置如圖2所示。

在氣體滅火防護(hù)區(qū)域內(nèi)，設(shè)置感溫和感煙兩種探測(cè)器，當(dāng)自動(dòng)控制裝置接收到兩個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)信號(hào)后才能啟動(dòng)。同時(shí)在防護(hù)區(qū)疏散出口的門外設(shè)置氣體滅火控制盤、手動(dòng)啟停按鈕以及聲光報(bào)警器。

氣體滅火系統(tǒng)可采用自動(dòng)控制、電氣手動(dòng)控制以及機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)操作三種方式，具體控制方式如下：

1） 自動(dòng)控制

當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情，火災(zāi)探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)信號(hào)，報(bào)警滅火控制器立刻發(fā)出聲、光信號(hào)，同時(shí)發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令，關(guān)閉連鎖設(shè)備。經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間（不大于30s），發(fā)出滅火指令，打開啟動(dòng)閥釋放煙烙盡氣體滅火。

2） 電氣手動(dòng)控制

當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情，可按下手動(dòng)啟/停按鈕，實(shí)現(xiàn)滅火功能。

3） 機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)操作

圖1 氣體滅火系統(tǒng)工作原理圖

圖2 數(shù)據(jù)機(jī)房氣體滅火報(bào)警平面示意圖

當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情，控制器不能發(fā)出滅火指令時(shí)，可在通知相關(guān)人員撤離現(xiàn)場(chǎng)之后，用系統(tǒng)所設(shè)的機(jī)械式啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，直接啟動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)滅火功能。

4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是一種新的滅火技術(shù)，也稱高壓水噴霧自動(dòng)消防系統(tǒng)。本工程中在A1樓地下1層高壓配電間、UPS/電池間、變電站、分界室、安防控制室，地下2層高壓配電間設(shè)置了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，共設(shè)置31個(gè)防護(hù)區(qū)。

本工程要求高壓細(xì)水霧的細(xì)水霧霧滴體積中間直徑Dv0.5＜100μm。研究中發(fā)現(xiàn)：只要細(xì)水霧的粒徑小于100μm，在撲滅電子電氣火災(zāi)的過(guò)程中，一部分細(xì)水霧霧滴會(huì)快速氣化，一部分細(xì)水霧霧滴可以長(zhǎng)時(shí)間地懸停在空中，只有少部分的細(xì)水霧滴落到電子電氣設(shè)備的表面，而真正進(jìn)入電子電氣設(shè)備內(nèi)部電路的細(xì)水霧極少。這些進(jìn)入內(nèi)部電路板的細(xì)水霧也因?yàn)橹睆椒浅Ｐ?，匯聚凝結(jié)需要數(shù)量非常龐大的霧滴和極長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，因此很難形成導(dǎo)電的連續(xù)水流或表面水域，能夠高效、安全地?fù)錅鐜щ娀馂?zāi)。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)控制原理如圖3所示，在高壓細(xì)水霧防護(hù)區(qū)域內(nèi)，設(shè)置感溫和感煙兩種探測(cè)器，只有在高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)接收到兩個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)信號(hào)后才能啟動(dòng)。同時(shí)在每個(gè)防護(hù)區(qū)設(shè)置高壓細(xì)水霧現(xiàn)場(chǎng)控制閥組箱、手動(dòng)啟停按鈕以及聲光報(bào)警器。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、機(jī)械應(yīng)急操作三種控制方式。具體控制方式如下：

1） 自動(dòng)控制

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)報(bào)警主機(jī)收到滅火分區(qū)的一路探測(cè)器報(bào)警后，聯(lián)動(dòng)開啟滅火分區(qū)內(nèi)側(cè)的聲光報(bào)警器；接收到同一滅火分區(qū)內(nèi)第二路探測(cè)器報(bào)警確認(rèn)火災(zāi)后，聯(lián)動(dòng)開啟滅火分區(qū)外側(cè)的聲光報(bào)警器，同時(shí)聯(lián)動(dòng)打開該滅火分區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域控制閥，向配水管供水。當(dāng)閉式噴頭玻璃泡的溫度達(dá)到動(dòng)作溫度時(shí)，玻璃泡破碎，噴放細(xì)水霧滅火。壓力開關(guān)反饋系統(tǒng)噴放信號(hào)，主機(jī)接收到該反饋信號(hào)后聯(lián)動(dòng)開啟噴霧指示燈。

2） 手動(dòng)控制

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)火災(zāi)且自動(dòng)控制未動(dòng)作時(shí)，可按下現(xiàn)場(chǎng)閥組箱內(nèi)的啟動(dòng)按鈕打開區(qū)域控制閥，向配水管供水。當(dāng)閉式噴頭玻璃泡的溫度達(dá)到動(dòng)作溫度時(shí)，玻璃泡破碎，噴放細(xì)水霧滅火。壓力開關(guān)反饋系統(tǒng)噴放信號(hào)，主機(jī)接收到該反饋信號(hào)后聯(lián)動(dòng)開啟噴霧指示燈。

3） 機(jī)械應(yīng)急操作

當(dāng)自動(dòng)控制與手動(dòng)控制失效時(shí)，通過(guò)操作區(qū)域控制閥的手柄，打開控制閥，啟動(dòng)系統(tǒng)，噴放細(xì)水霧滅火。

在滅火過(guò)程完成后，系統(tǒng)應(yīng)能立即聯(lián)動(dòng)相應(yīng)區(qū)域的機(jī)械通風(fēng)裝置，對(duì)細(xì)水霧噴放區(qū)進(jìn)行通風(fēng)干燥，以便盡快進(jìn)行修復(fù)工作。手動(dòng)操作點(diǎn)均應(yīng)設(shè)明顯的永久性標(biāo)志。

圖3 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)控制原理圖

圖4 數(shù)據(jù)機(jī)房的采樣點(diǎn)平面布置圖

5 空氣采樣自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

數(shù)據(jù)機(jī)房作為整個(gè)數(shù)據(jù)中心的核心區(qū)域，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置了大量的大型服務(wù)器和機(jī)柜，儲(chǔ)存了大量的數(shù)據(jù)資源，屬于需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的關(guān)鍵場(chǎng)所。為了保障數(shù)據(jù)機(jī)房的安全，更早的發(fā)現(xiàn)火情，在該區(qū)域的房間內(nèi)設(shè)置了極早期的煙霧探測(cè)設(shè)備，根據(jù)其工作原理也可稱為空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)。

空氣采樣式煙霧探測(cè)器由吸氣泵、過(guò)濾器、激光腔、控制電路、顯示模塊、編程模塊等組成。吸氣泵通過(guò)PVC管所組成的采樣管從被保護(hù)區(qū)內(nèi)連續(xù)采集空氣樣品送入探測(cè)器。空氣樣品經(jīng)過(guò)過(guò)濾組件濾去灰塵顆粒后進(jìn)入激光腔，在激光腔內(nèi)利用激光照射空氣樣品，其中煙霧粒子所造成的散射光被兩個(gè)接收器接收。接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后送到探測(cè)器的控制電路，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化為煙霧濃度值，該數(shù)值以數(shù)字和可視發(fā)光圖條的方式顯示在顯示模塊上，指示被保護(hù)區(qū)中煙霧的濃度。并根據(jù)煙霧濃度以及預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值相比較，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警。空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)具有高精度的激光探測(cè)器，探測(cè)范圍廣、靈敏度高，對(duì)被測(cè)粒子的方生源和大小無(wú)要求。其探測(cè)分辨力高達(dá)0.000075%obs/m，報(bào)警閾值最高達(dá)0.005%obs/m，比傳統(tǒng)點(diǎn)式探測(cè)器高1000倍以上。由于空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度高于傳統(tǒng)煙感探測(cè)系統(tǒng)，因此它能在報(bào)警后給值班人員100～200 min的撲救時(shí)間。而傳統(tǒng)煙感探測(cè)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)往往是火災(zāi)已經(jīng)形成一定規(guī)模，或者留給值班人員補(bǔ)救的時(shí)間只有幾分鐘。

圖5 空氣采樣系統(tǒng)圖

為了保障空氣采樣系統(tǒng)探測(cè)火情的精確、迅速，一臺(tái)探測(cè)器上的采樣管道總長(zhǎng)不宜超過(guò)200m，單管的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)100m。采樣孔總數(shù)不宜超過(guò)100個(gè)，單管上的采樣孔數(shù)量不宜超過(guò)25個(gè)。

由于數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)置架空地板層，用于供電電纜的敷設(shè)及網(wǎng)絡(luò)布線，此處較為隱蔽，且發(fā)生火情不宜被人察覺。所以將架空地板層考慮在空氣采樣系統(tǒng)保護(hù)范圍內(nèi)。結(jié)合數(shù)據(jù)機(jī)房的建筑布局及面積大小，每個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)置兩臺(tái)探測(cè)器，分別監(jiān)控地板上和地板下兩個(gè)區(qū)域。每臺(tái)探測(cè)器使用四根管道接口。數(shù)據(jù)機(jī)房的采樣點(diǎn)平面布置圖見圖4。采樣管采用內(nèi)徑為21mm的PVC管。采樣管在保護(hù)地板上區(qū)域時(shí)，可直接貼在吊頂，也可與吊頂離開最大100mm的距離。在保護(hù)架空地板層的時(shí)候，為了避免與架空地板層內(nèi)的線纜交錯(cuò)，采用立式管道采樣。除此之外，為了確保機(jī)柜內(nèi)的安全，將內(nèi)徑為5～6mm的可彎曲采樣管從主干采樣管上分支出來(lái)，進(jìn)入被保護(hù)的機(jī)柜內(nèi)部。在不增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)柜內(nèi)的毛細(xì)管采樣。

整個(gè)空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使用RS485環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)監(jiān)控軟件對(duì)探測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)、編程，具有容錯(cuò)功能，其中任意點(diǎn)斷開不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊。同時(shí)通過(guò)空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器自帶的繼電器與傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)功能。探測(cè)器上的可編程繼電器，向傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警主機(jī)提供相應(yīng)信號(hào)（報(bào)警、行動(dòng)、故障），再由傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的輸入模塊接收后，傳送至傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警主機(jī)，達(dá)到雙重監(jiān)控的作用?？諝獠蓸酉到y(tǒng)圖見圖5。

6 小結(jié)

本工程在采用常規(guī)點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)器的基礎(chǔ)上，在重要區(qū)域設(shè)置了空氣采樣極早期自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氣體滅火系統(tǒng)和高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的消防聯(lián)絡(luò)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的各個(gè)區(qū)域都提供了迅速、準(zhǔn)確、全方位的火災(zāi)安全保障。

[1] 中華人民共和國(guó)公安部.GB50370-2005氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.