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机房消防系统
机房消防系统
一、相关标准与规范
数据中心防火和灭火系统设计应符合现行国家标准《数据中心设计规范》GB50174-2017,《建筑设计防火规范》GB50016,《气体灭火系统设计规范》GB50370,《细水雾灭火系统技术规范》GB50898和《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084的规定。
A级数据中心的主机房宜设置气体灭火系统,也可设置细水雾灭火系统。
当A级数据中心内的电子信息系统在其他数据中心内安装有承担相同功能的备份系统时,也可设置自动喷水灭火系统。
B级数据中心和C级数据中心的主机房宜设置气体灭火系统,也可设置细水雾灭火系统或自动喷水灭火系统。
总控中心等长期有人工作的区域应设置自动喷水灭火系统。
常用的气体灭火剂分为卤代烷和惰性混合气体,前者的典型代表为七氟丙烷(HFC-227ea),后者的典型代表为IG-541。
卤代烷的灭火机理是化学反应,惰性气体灭火机理是控制氧气浓度和窒息。
气体灭火系统具有响应速度快、灭火后药剂无残留、对电子设备损伤小等特点。
气体灭火系统自动化程度高、灭火速度快,对于局部火灾有非常强的抑制作用,但由于造价高,因此应选择火灾对机房影响最大的部分设置气体灭火系统。
对于空间较大,且只有部分设备需要重点保护的房间(如变配电室),为进一步降低工程造价,可仅对设备(如配电柜)采取局部保护措施,如可采用探火管自动灭火装置。
细水雾灭火系统的可实现灭火和控制火情的效果,具有冷却与窒息的双重作用。
实践证明,自动喷水灭火系统是非常有效的灭火手段,特别是在抑制早期火灾方面,且造价相对较低。
在北美地区普遍用于数据中心保护,也是NFPA75、NFPA76推荐的消防技术。
预作用自动喷水灭火系统和湿式自动喷水灭火系统都可用于数据中心,但采用湿式自动喷水灭火系统时,应防止漏水等事故发生。
当一个A级数据中心的数据业务可由另一个数据中心完成时,这个A级数据中心的主机房也可设置自动喷水灭火系统。
对于上述三种技术的选择,需要从安全性、可靠性、工程造价、环保及运维成本等方面综合分析。
数据中心应设置火灾自动报警系统,并应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。
任何数据中心发生火灾,其后果都很严重,因此必须设置火灾探测报警系统,便于早期发现火灾,及时扑救,使损失减到最小。
现行国家标准《火灾自动报警系统规范》GB50116对火灾探测和联动控制有详细的要求。
数据中心应设置室内消火栓系统和建筑灭火器,室内消火栓系统宜配置消防软管卷盘。
采用管网式气体灭火系统或细水雾灭火系统的主机房,应同时设置两组独立的火灾探测器,火灾报警系统应与灭火系统和视频监控系统联动。
本条为强制性条文,必须严格执行。
主机房是电子信息系统运行的核心,灭火系统的误动作将造成设备的损坏和信息丢失,在确定消防措施时,应同时保证人员和设备的安全,避免灭火系统误动作造成损失。
当只有一组火灾探测器报警时,有可能是设备故障引起的误报警,只有当两组独立的火灾探测器同时发出报警后,才能确认灭火信号的准确性。
当吊顶内或活动地板下含有可燃物时,要同时设置两组独立的火灾探测器。
对于空气高速流动的主机房,由于烟雾被气流稀释,致使一般感烟探测器的灵敏度降低;此外,烟雾可导致电子信息设备损坏,如能及早发现火灾,可减少设备损失,因此主机房采用灵敏度严于0.01%obs/m的吸气式烟雾探测火灾报警系统作为感烟探测器。
火灾报警系统接收到火灾探测器的信号后发出控制信号,启动灭火系统和视频监控系统。
采用全淹没方式灭火的区域,灭火系统控制器应在灭火设备动作之前,联动控制关闭房间内的风门、风阀,并应停止空调机、排风机,切断非消防电源。
采用全淹没方式灭火需要保证在灭火场所形成一个封闭的空间,以达到灭火的效果。
灭火时,火灾现场的空调、排风、新风系统应停止运行。
此外,为了保证消防人员的安全,根据现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的规定,火灾时应切断有关部位的非消防电源。
采用全淹没方式灭火的区域应设置火灾警报装置,防护区外门口上方应设置灭火显示灯。
灭火系统的控制箱(柜)应设置在房间外便于操作的地方,并应有保护装置防止误操作。
在实施灭火过程中,警笛和灭火显示灯提示房间内的人员尽快离开火灾现场以及提醒外部人员不要进入火灾现场。
当数据中心与其他功能用房合建时,数据中心内的自动喷水灭火系统应设置单独的报警阀组。
数据中心内,建筑灭火器的设置应符合现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定。
电子信息设备属于重要和精密设备,使用手提灭火器对局部火灾进行灭火后,不应使电子信息设备受到污渍损害。
而干粉灭火器、泡沫灭火器、手持式气溶胶灭火器灭火后,其残留物对电子信息设备有腐蚀作用,且不易清洁,将造成电子信息设备损坏,故推荐采用手提式二氧化碳灭火器、水基喷雾灭火器或新型哈龙替代物灭火器。
灭火器应配置标签,以标识其应用的具体场所。
二、机房火灾自动报警系统
机房自动灭火系统的控制程序
当灭火区内任意一对感烟、感温火灾探测器同时报警时,火灾自动报警控制器发出信号,启动防护区的声光报警器,通知人员撤离或处理。
火灾探测报警系统由火灾报警控制器、触发器件和火灾警报装置等组成,能及时、准确地探测保护对象的初起火灾,并做出报警响应,告知建筑中的人员火灾的发生,从而使建筑中的人员有足够的时间在火灾发展蔓延到危害生命安全的程度时疏散至安全地带,是保障人员生命安全的最基本的建筑消防系统。
火灾探测报警系统的构成如图所示:
机房火灾自动报警系统图
2.1火灾探测器
-感烟火灾探测器(离子感烟、光电感烟)
-感温火灾探测器
火灾发展过程大致可以分为初期阶段、发展阶段和衰减熄灭阶段。
感烟火灾探测器在初燃生烟阶段,能自动发出火灾报警信号,以期将火扑灭在未成灾害之前。
感温火灾探测器的可靠性较高,对环境条件的要求更低,但对初期火灾的响应要迟钝些。
在机房火灾报警系统中,常采用感温火灾探测器与感烟火灾探测器联合使用,对火灾报警控制器提供复合报警信号,即同时报警时,才确认为机房发生火灾,而后启动各种消防连动设备及启动气体灭火系统。
火灾探测器
2.2火灾报警控制器
火灾报警控制器连接机房内的所有火灾探测器,准确、及时的进行火灾自动报警。
有壁挂式、柜式两种。
选用有气体灭火控制器联动的控制器。
2.3手动火灾报警按钮
报警按钮上面安装有保护玻璃,以免误按报警按钮。
当火灾发生时,可击破玻璃,按下进行报警。
2.4火灾声光报警器
发出强烈的声光报警信号,以达到提醒现场人员注意的目的。
三、机房灭火系统
-有管网灭火系统的体灭火剂储存瓶平时放置在专用钢瓶间内,通过管网连接,在火灾发生时,将灭火剂由钢瓶间,输送到需要灭火的防护区内,通过喷头进行喷放灭火。
-有管网系统喷放均匀,灭火效果好;
-单个防护区有管网系统成本高。
-多个防护区有管网系统成本低。
-有管网系统要求压力高,一般4.2MPa。
-无管网灭火系统气体灭火剂储存瓶经过包装成灭火柜,平时放在需要保护的防护区内,在发生火灾时,不需要经过很多管路,直接就在防护区内喷放灭火。
-无管网系统要求压力低,一般选2.5MPa。
1)系统选型
气体灭火系统选用FM-200洁净型七氟丙烷气体灭火系统。
具体技术指标要求如下:
纯度≥99.9%
酸度≤3ppm(质量比)
含水率≤5ppm(质量比)
不挥发残留物≤0.005%(质量比)
悬浮或沉淀物:
不可见
目前气体消防主流产品有:
CO2自动灭火系统、卤代烷1301自动灭火系统、INERGEN<烟烙尽)、七氟丙烷气体灭火系统。
CO2是一种适用于计算机机房的灭火剂,但CO2一般只能适用于那些无人值守或较少时间有人在内的机房。
卤代烷1301有一定毒性,但其对大气臭氧层有破坏作用,成为一种被逐渐淘汰的产品。
INERGEN<烟烙尽)是一种比较新的气体灭火剂,但由于目前主要依靠国外技术,投资量大,维护费用高,还未普及推广使用。
七氟丙烷气体则完全摒弃了CO2、卤代烷1301、INERGEN的缺点,毒性低,价格较便宜,已经为当今计算机机房首推的气体灭火剂。
2)系统设计及配置方式
全淹没系统设计方式,系统采用管网式组合分配系统方式与预制式灭火装置。
3)设计参数
最小设计灭火浓度:
不低于8.0%;
喷射时间:
机房类≤8S;
0.6Mpa≤喷嘴工作压力(预制式);
0.7Mpa≤喷嘴工作压力(组合分配式);
组合分配式灭火系统工作压力为4.2Mpa;
预制式灭火系统工作压力为2.5Mpa;
系统存储环境温度在0℃~50℃之间;
设计环境温度为20℃;
4)系统组成
系统由储存装置(包括七氟丙烷贮存容器、氮气驱动钢瓶、容器阀、
单向阀、高压软管和集流管、安全阀、瓶架等)、启动装置(含自动启动、手动启动与机械应急操作)和控制气管、选择阀、压力开关、喷嘴、管道及其附件、支吊架等组成。
储瓶瓶身上设有安全阀,瓶内超压时可自动泄压。
系统喷头,每个喷头的喷口大小采用专用流量计算软件进行计算。
气体灭火系统的管路计算应采用专用计算机辅助运算软件。
在通向各防护区的主管道上,应设压力讯号装置。
5)气体灭火系统设备安装工艺要求
所有有关气体系统的管道、配件和相关工作应符合本技术文件的要求。
气体管道管材采用符合现行国家标准GB8163《输送流体无缝钢管》
中规定的无缝钢管,并内外镀锌。
管道的公称直径小于或等于80MM时,采用螺纹连接;大于80MM时,宜采用法兰连接。
管道穿过墙壁处应加套管,套管与管道间的空隙需用柔性非燃材料填塞密实。
管件应采用内外镀锌的专用管件,管道采用支架或吊架固定。
管网安装完毕后应将喷头处堵死进行管网气密性试验和连接强度试验。
强度试验压力为5.3Mpa,气密性试验压力为4.2Mpa,具体试验方法遵循压《气体灭火系统施工验收规范》。
所有管道在安装前均应用压缩空气清理。
所有的管道和线管于竣工后均应要求涂漆。
6)七氟丙烷自动灭火系统工程方案设计,符合机房及UPS室建筑设计功能、安全、卫生等,符合国家现行有关规定。
7)系统设计要求
系统设置一个钢瓶间。
防护区设泄压装置,并宜设在外墙上,位于防护区净高的2/3以上。
8)七氟丙烷灭火系统三种控制方式
自动控制:
当防护区长期无人值班或很少有人出入时,应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“自动”位置,同时将防护区门外的手动\自动转换开关置于“自动”状态。
此时控制系统处于自动工作状态,当防护区发生火灾时,气体灭火系统自动完成防护区内的火灾报测、报警联动控制及喷气灭火整个过程。
防护区内的单一探测回路探测火灾信号后,控制盘启动设在该防护区内的警铃。
同时向FAS系统提供火灾预报警信号。
同一防护区内的两个回路都探测到火灾信号后,控制盘启动设在该防护区域内外的声光报警器,经过30秒延时后,火灾报警控制器输出24V直流电,启动灭火系统。
灭火剂经管网释放到防护区,控制面板喷放指示灯亮,同时报警控制器接收压力讯号器反馈信号,开启防护区内门灯,避免人员进入,直至确认火灾已经扑灭。
设置于防护区门外的手动\自动转换开关应具有较强的抗冲击能力,且应采取有效防止误操作的措施。
在系统处于自动工作状态下,当报警系统误报警进入延时时间时,手动\自动转换开关应能停止系统喷放灭火药剂。
手动控制:
当防护区经常有人工作时且有人值班的情况下,为了防止系统误动作,应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“手动”位置,并将防护区门外的手动\自动转换开关置于“手动”状态。
此时系统处于手动控制状态。
当防护区发生火灾时,火灾探测器将探测到的火灾信号输送给控制器,控制器立即发出声、光报警信号,同时发出联动信号,但不会输出启动灭火系统信号,此时需要经值班人员确认火灾后,按下控制器上相对应防护区的紧急启动按钮,即可按预先设定的程序启动灭火系统,释放七氟丙烷气体进行灭火。
这种手动控制,实际上还是通过电气方式的手动控制。
手动启动后,系统将不经过延时而被直接启动,释放灭火剂。
应急操作:
在发现火灾后,系统自动、手动两种启动方式均失灵的情况下,可在储瓶间内实行应急机械手动控制方式,人为开启启动装置,进行灭火。
应急机械手动操作实际上是机械方式的操作,此时可通过操作设在钢瓶间的气体钢瓶瓶头阀上的手动按钮来开启整个气体灭火系统。
手动按钮上应挂有明显防护标志,防止人员误操作。
9)自动灭火系统工作流程
系统和设备应满足的要求:
控制屏,其中设有电池充电器、闪光报警指示器及蜂鸣器;并能将报警信号、系统故障信号和气体释放信号传送至消防控制室。
声报警:
警铃;
闪光报警:
闪光和警告标志;
备用电池;
手动释放单元;
自动/手动控制装置并显示其手动/自动状态;
时间迟延单元;
1)自动操作
灭火系统根据防护范围中感烟探测器、感温探测器的反应而自动启动。
这些探测器通过气体灭火控制盘控制气体释放系统,即有两种不同的探测器报警时,才会释放七氟丙烷气体。
当感烟探测器报警时,控制盘上即出现光信号,警铃拉响,声和光报警信号亦出现在消防控制室的消防控制屏上。
当感温探测器报警时,自动喷发程序被启动,并作出下列操作程序:
1.警铃报警,控制盘上出现光报警信号。
2.消防总控制盘上出现声和光报警信号。
3.警报闪动。
4.关闭机房专用空调及防火阀以封闭房间。
5.关闭防护区内的通风口。
6.经过适当时间迟延(30秒)后释放气体。
7.放气时间必须符合系统设计规范内全淹没灭火系统要求。
2)手动操作
在防护区现场设置手动操作装置,启动设在钢瓶内的机械设备单元即启动系统。
手动作用力须不超过30牛顿或位移不超过50毫米。
光和声报警信号亦在系统控制屏和消防总控制盘上显示出来。
3)安全功能
为了保护进入防护区的人员本系统应装有如下安全设施:
在入门口上装上标志和警告。
在贮存装置上设耐久的固定标牌,标明每个贮存容器的编号,灭火
剂的充装日期和贮存压力等。
保护区入口处安装一个灯光警告指示装置以显示系统所处状态。
无闪烁表示系统处于待机系统状态(进入安全)
闪烁表示系统已工作(危险-气体释放不能进入)。
4)控制屏
控制屏应安装于七氟丙烷气体设备房或图纸指定的位置。
控制屏应为挂墙式并应包括电源单元,备用电池用的直流充电器,警报和故障指示,电铃消声开关,系统测试和复位按钮等。
控制屏并应包括如下指示:
“电源开启”指示;
系统故障指示;
区域火警和故障指示;
气体释放指示;
当警报点被启动时,相应的灯号应亮起,控制屏内的继电器启动使
电铃和“唷”音器拉响。
按下警报“复位”按钮则电铃和“唷”音器停止操作。
当输入第二次警报时电铃即重新拉响。
当警报触点恢复正常状态时上述指示灯才会熄灭。
为了启动所有声警报器还须装配一只“撤离”锁匙开关,此开关也可用于系统测试。
控制屏的安装与前述有关要求相同。
控制屏上应设有手动启动和停止按钮。
5)紧急启停按钮能紧急启动和紧急停止气体钢瓶的喷放。
6)闪光标志和警告标志
闪光标志和警告标志采用嵌入式及一律采用红色指示灯,并且附有清晰标识。
闪光表示“气体释放(GasDischarged)”,应设在气体灭火区域入口处。
7)联网要求
必须实现与大楼火灾报警的联网功能。
四、细水雾水灭火系统
所谓的“细水雾”,在英文里主要有watermist、waterfog、finewaterspray几个词,watermist在文献中使用最多。
细水雾在消防方面的应用始于四十年代,当时主要用于特殊的场所,如运输工具等。
现在由于环保问题,卤代烷灭火剂被逐步淘汰,而细水雾作为灭火剂对于环境的潜在优势使其应用范围在不断的拓展,细水雾灭火系统用于居住建筑、可燃性液体储存设施及电器设备方面的研究,已经取得了令人鼓舞的成果。
细水雾系统可用于保护工厂贵重的生产设备、高层建筑内的油浸电力变压器室、自备柴油发电机房及其储油间和燃油、燃气锅炉房。
高压及双流介质细水雾系统,可用于重要的高层建筑内的高、低压配电室,重要的电子通信设备机房,电厂的控制室,燃气涡轮机等场所。
优点,细水雾技术可以利用其含氮水汽将空气与易燃物有效的隔开,从而能快速的防止火势蔓延和恶化。
其喷出的高速水雾,也可以高效的清洗空气中的烟雾,有利于被火势围困人员的撤离。
而且由于其速度快,所以其穿透力里极强,能直达火源的根部,将火势彻底的控制和扑灭,有效的防止了火源的再次复燃。
而且,整个细水雾系统只有其喷嘴比较昂贵,所以相对其它灭火器材而言,细水雾灭火器材的性价比较高。
而且在整个灭火过程中,细水雾技术对水的利用率也很高,产生的水渍也较少,并且,完全绿色环保。
除此之外,细水雾系统也有适应领域广的特点,如电子火灾、森林、危险固液气体火灾等,在这些较为复杂且火势较难以控制的地方,细水雾系统都能够起到很大灭火作用。
缺点,影响细水雾灭火系统的工作效能的因素主要有两个,一是看能否产生足够小且速度快的水微粒,二是看能否将水雾发散到足够广的空间。
要满足着两个要求,一方面对喷嘴的抗压能力很高,所以细水雾系统在造价方面要比传统的水喷淋灭火系统昂贵。
另一方面,对水质要求很高,因为如果水质较差,会造成喷嘴堵塞,不仅会影响喷嘴的性能,还会对喷嘴造成损坏。
细水雾系统相对于一些气体灭火系统,灭火的时间较长。
而且不适用于一些会与水发生强烈反应的物体,比如固体钾、氢氧化钠等。
水,作为最原始的灭火剂,因其本身的特性所致,在某些场所的应用受到限制,人们开始寻找哈龙、二氧化碳等灭火剂,但在环保日益受到重视的今天,水又重新受到重视。
只要扬长避短,深入研究,水一定会在消防领域发挥更大的作用。
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