数据中心电气消防若干问题探究

张雅晶

武汉长飞智慧网络技术有限公司 湖北省武汉市 430073

摘要：目前数据中心客户单柜密度需求呈不断攀升的趋势，数据中心整个建筑中大部分面积为主机房及其配套的空调间、电力机房及电池室所占据，大量交直流电缆在这些区域以及公共走道聚集，主机房相关负载的电力电缆均带载不间断运行且多为无人值守，火灾特别是电气火灾风险高于一般场所，发生火灾后亦扑救困难。GB 50174-2017《数据中心设计规范》及18DX009《数据中心工程设计与安装》图集对电气消防部分有相关的条文、解释及图示，但仍有一些未提及或明确的实际工程常见关键技术问题，因此本文着重对其进行探讨和研究，抛砖引玉提出自己的观点和建议。

关键词：数据中心；电气消防；问题

1 数据中心电气火灾自动报警系统的设计

1.1 火灾早期空气采样烟雾探测系统

(1)系统的工作原理。

数据中心内部储存的信息非常重要，且一旦丢失找回难度大，会对后续工作推进产生较大阻碍，因而需要相关工作人员及时发现灾情。因此，在主机房、配电室、电压室、电池室等区域均安装火灾早期烟雾探测系统至关重要。

利用烟雾探测系统可以对室内空间内的狭小区域、密闭空间进行探测和分析，对数据中心进行全方位、立体化的消防保护。烟雾探测系统对火灾早期的预警识别可以分为4个阶段，分别是发热、冒烟、燃烧和高温，当灾情处于不同阶段时，探测系统会反馈不同的预警信息，帮助消防人员判断目前的火灾程度，及时采取对应的举措，避免错误判断影响救援的时间和进度。当预警处于发热阶段时，需要工作人员立马排查发热位置并进行内部通知，及时排查，解决隐患；当预警处于冒烟阶段时，要开放内部的排风和防烟系统，启动警报疏散人员；当预警处于燃烧或者高温阶段时，证明内部的火灾已经进入比较严重的状态，这时火灾情况已上报消防部门。

(2)数据中心内火灾早期空气采样烟雾探测系统的配置方式。

数据中心内部不同区域的空间设计有所不同，探测器所能探测到的烟雾情况也有所区别，因此为了更准确及时地反馈火灾信息，在室内不同区域不同位置都要采用不一样的配置方式。①房间没有吊顶的情况下，在房间顶部铺设采样的主管道，再向上伸展出采样的支管，支管处进行固定。②房间有吊顶的情况下，要兼顾到整体的美观性，在顶部铺设主管道的同时，要将支管以同样的间距铺设在左右两侧，平衡视觉效果和烟雾探测系统的探测效果。③机房内安装烟雾探测系统主要是在地板下方，为避免地下电气线路与探测管道重叠，应采用立体式铺设方式。④封闭通道安装探测器，直接在通道上方铺设即可。⑤在机房内设置烟雾探测系统的采样点时，要将采样点主要安置在主机排气口附近，管道依次铺设在通道上方。

1.2 氢气浓度监测预警系统

数据中心内部需要大量的应急电源，这些电源需要定期充电，以保证运行设备的正常工作。电池在充电的过程中会向空气中释放一定量的氢气，氢气极易燃烧，并且燃烧时的火焰呈现淡蓝色，没有明显且容易辨别的气味，不易被相关人员及时察觉，一旦氢气在数据中心内燃烧，就会导致内部线路和设备燃烧，从而引发危险。

数据中心内各种系统交叉配置，尤其是大量用电设备均需要用到备用电池，因此氢气气体的燃爆预警就非常重要。氢气质量轻，故通常会在室内房间顶部安装可燃气体浓度探测系统，用来识别和监测早期可燃气体的燃烧状况。这种探测系统分为两级预警，一级预警发生时会自动开启排风系统，清除室内的可燃气体；二级预警发生时会上报控制室和消防部门，切断室内电源，阻隔燃烧通道。

2 无下送风地板吊顶回风机房火灾自动报警系统探测器设置方案

2.1 极早期烟雾探测报警系统探测器设置

根据GB 50174-2017《数据中心设计规范》,A级数据中心及B级数据中心宜设置极早期烟雾探测器报警系统，且当主机房设有高灵敏度的极早期烟雾探测器报警系统时，主机房内的任一点到最近的安全出口的直线距离可增加50%,实际工程中，金融客户及大部分互联网客户均要求主机房设置该系统。

国标图集18DX009中第166页已有下送风地板极早期烟雾探测器布置图，而无下送风地板吊顶回风机房一般采用热通道封闭、吊顶回风方案。

可以看到无下送风地板吊顶回风机房的气流流向为精密空调→空调间→冷通道→机柜正面→机柜背面→热通道→回风吊顶→精密空调，由此可见，在机柜热通道正上方梁底以及空调间精密空调正上方这两处气流汇聚处设置采样孔较为适合，这样也可以使采样管弯管数量少及采样管长度较短，既满足规范又经济合理。

2.2 常规感烟、感温探测器设置

根据不同服务器机架的功率，回风吊顶通常距地1.0 ～1.5m, 所以除了在吊顶下方设置感烟、感温探测器外，还需要在吊顶上方设置探测器，探测器设置在吊顶下方时需注意封闭热通道对管线敷设的阻挡，探测器设置在吊顶上方时需要注意梁对探测器保护面积的影响。

3 可燃气体探测系统

3.1 柴油发电机储油间可燃气体探测系统

数据中心柴油发电机房储油间是否需要设置柴油油气探测器，规范中未有明确，但可以从以下规范条文或条文解释进行分析。

(1)根据GB50016-2014(2018年版)《建筑设计防火规范》第8.4.3条“建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸汽的场所应设置可燃气体报警装置”;根据表3.1.1,闪点小于28℃的液体属于甲类，闪点不小于28℃、但小于60℃的液体属于乙类，闪点不小于60℃的液体属于丙类。

(2)根据GB/T50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》专业术语2.0.1条，可燃气体又称易燃气体，甲类气体或甲、乙A类可燃液体气化后形成的可燃气体或可燃蒸汽。

(3)根据GB19147-2016《车用柴油》表1,5号、0号、-10号柴油闪点不小于60℃,-20号柴油闪点不小于50℃,-35号、-50号柴油闪点不小于45℃。

综上，一般数据中心柴油发电机用油选用0号柴油，属于丙类液体，柴油发电机房储油间不属于可能散发可燃气体、可燃蒸汽的场所，故笔者认为，柴油发电机储油间可以不设置可燃气体报警装置。实际工程中，若业主需要实时监测储油间的柴油油气浓度，建议设置独立可燃气体探测系统，报警信号接入消防控制室，并在日用油箱下部设置油气浓度探测器。

3.2 蓄电池室氢气浓度探测系统联动控制

数据中心蓄电池室内一般设置铅酸电池或锂电池作为后备电源，由于目前锂电池仅部分客户能接受但尚未广泛使用，故仍以铅酸电池为例来讨论。电池在充电的过程中会释放一定量的氢气，在蓄电池室小空间中容易聚集。氢气发生爆炸的下限是4%VOL,燃烧火焰不易见，容易对人员生命安全和设备造成损害。尽管氢气爆炸不经常发生，但对于数据中心来说是一个很大的潜在风险，设置氢气浓度探测系统可以降低风险，故实际工程中建议设置该系统。

一般设计时暖通专业会在蓄电池室设置事故排氢风机，该风机不属于消防风机，仅作为事故排氢使用，所以事故排氢风机建议采用非消防双路电源供电。

4 结束语

数据中心电气消防安全是整个数据中心的基石，大到系统选型，小到排气电动阀或压力开关联动顺序都有可能影响到后期运维和机房安全，设计时必须“锱铢必较”,才能保证数据中心后续稳定的运行。以上是笔者在数据中心电气消防设计中的一些心得体会，对于预作用延迟自动喷水灭火系统、极早期烟雾探测报警系统、可燃气体报警系统等方面规范或图集中未提及或明确的问题做了一些技术分析探讨，希望能够到各位同行的批评指正。

参考文献

[1] GB 50174-2017 数据中心设计规范[S].北京：中国计划出版社，2017.

[2] GB 50084-2017 自动喷水灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2018.

[3] 18DX009 数据中心工程设计与安装[S].北京：中国计划出版社，2018.

[4] GB 50016-2014(2018年版)建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2018.

[5] GB 50160-2008(2018年版)石油化工企业设计防火标准[S].北京：中国计划出版社，2018.

[6] GB/T 50493-2019石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准[S].北京：中国计划出版社，2019.

[7] GB 19147-2016 车用柴油[S].北京：中国质检出版社，2016.