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高压细水雾灭火系统在数据中心机房中的应用探究

摘要：现阶段，随着数据中心建设的快速发展，其对数据中心机房的消防安全提出了较高要求。如果数据中心机房发生火灾，不仅设备损失严重，而且数据延误或数据丢失的损失更加难以预估。基于此，本文就高压细水雾灭火系统在数据中心机房中的应用进行简要探究。
关键词：高压；细水雾灭火系统；数据中心；应用
1数据中心机房火灾的特点
1.1电气火灾风险高
数据中心一个机柜的用电量约为4kW，且正向越来越大的方向发展。目前，有些IDC数据中心一个机柜的用电量已高达7.5kW。各种机柜、各类电缆及电气设备常年不间断运行，容易发生火灾。
1.2 散热困难
数据中心内安放的都是精密设备，这些设备正常工作时对环境温度、湿度、洁净度等的要求高，空间密闭性高。因此，发生火灾时通过门、窗等散热较慢，容易导致烟气较大、热量滞留室内。
1.3 火灾扑救困难
随着数字化时代的到来，数据已上升为国家战略资源，未来10年我国的数据中心将迎来建设高峰期。数据中心正往大型化方向发展，建筑体量越来越大、纵深越来越长、防火分区越来越复杂，火灾扑救工作难度越来越大。
1.4 火灾造成经济损失巨大
数据中心火灾造成的后果不单纯是机柜设备的损毁，往往还造成数据存储业务的中断，直接影响用户的正常生产运营，从而造成无法估量的隐形经济损失。传统形式的消防设施已远远不能满足数据中心这一类精密、高价值且不能间断服务场合的防护需求，为解决数据中心火灾防控问题，要有一种比传统火灾探测设备更加先进、更加灵敏，能够在火灾的早期阶段报警并能较好适应数据中心特殊环境的新一代火灾报警探测设备。
2 高压细水雾灭火系统灭火原理
高压细水雾灭火系统采用特殊喷头在特定的压力范围内将水流直接分解成细小水滴进行灭火，达到降低氧气浓度和快速冷却降温的目的。高压细水雾喷放后，雾滴直径小，不仅能快速降低火场温度，而且雾滴迅速蒸发成水蒸气，在此过程中体积迅速膨胀，可扩大1700多倍，因而能在燃烧物周围形成一道屏障，有效降低氧气浓度，并有效降温，从而实现灭火效果。
3 应用实例
3.1 项目概况
某银行数据中心项目，拟建总建筑面积为9.9万m2，数据机房区域5.9万m2（2号楼），柴发动力区及110kV用户站1.1万m2（3号楼），运营管控楼及综合楼2.4万m2（1号楼），地下车库部分0.44万m2。本项目将建成为与世界接轨，达美国TIA-942标准T4级认证的数据中心。
3.2 高压细水雾灭火系统设计
参考依据考虑到采用高压细水雾灭火系统的优势，以及本数据中心与国际接轨的定位，经专家论证，本项目数据机房楼（2号楼）决定采用高压细水雾灭火系统，其设计参考国内外标准。
3.3 机房区高压细水雾灭火系统及工作原理
本项目机房楼共4层，由模块机房、变电所、电池间、调试间构成，每层有8个防护区，整个机房楼共32个防护区。高压细水雾系统均采用预作用式，并包括闭式和开式2种系统。其中模块机房采用闭式系统，其他区域采用开式系统。
3.3.1闭式系统工作原理
在准工作状态时，泵组至分区阀组的管网内始终存有1.8MPa的压力水，而保护区的管道内为常压空气。当发生火灾后，火灾探测系统发出一路报警信号，FAS系统联动开启警铃；当两路探测器报警确认火灾后，FAS系统联动开启声光报警器及喷雾指示灯，同时启动高压细水雾主泵，打开相应区域的分区阀，保护区内的管道压力达到10～12MPa，等待喷头玻璃泡破裂。当喷头玻璃泡遇热达到爆裂温度破裂后，喷头开始喷雾灭火。喷放区域仅限于火灾发生的范围内。工作流程如图1所示。

图1 闭式系统工作流程
3.3.2 开式系统工作原理
在准工作状态时，泵组至分区阀组的管网内始终存有1.8MPa的压力水，而保护区的管道内为常压空气。当发生火灾后，火灾探测系统发出一路报警信号，FAS系统联动开启警铃；当两路探测器报警确认火灾后，FAS系统联动开启声光报警器及喷雾指示灯，并启动高压细水雾主泵，打开相应区域的分区阀，保护区内的所有喷头同时喷雾灭火。
3.4机房区高压细水雾系统
设备选型及系统相关参数对高压泵组设置100%备份，分为主泵组和备用泵组。主泵组：高压水泵流量120L/min，压力12MPa，功率30kW，电源380V（AC50Hz），共6台；稳压泵流量2L/min，压力2.0MPa，功率0.75kW（一用一备）；空气压缩机流量55L/min，压力1.0MPa，功率1.2kW。喷头最不利点工作压力10MPa，最大间距3m。细水雾雾滴体积中间直径＜100μm。系统设计流量为720L/min（按最大保护区D1-4F变配电所＋UPSB所有喷头同时喷放计算）。系统工作压力为10～12MPa。系统反应时间≤30s。设计持续喷雾时间60min。
3.5系统控制
本项目高压细水雾灭火系统具有自动控制、手动控制和机械应急这3种方式。
1. 自动控制方式：消防控制中心火灾报警控制器接收到高压细水雾保护区内的1个火灾报警信号后，发出联动控制信号启动对应保护区的消防警铃；待接收到同一保护区内2个独立的火灾报警信号后，发出联动控制信号启动对应保护区的声光报警器，打开区域控制阀组，启动对应保护区的释放指示灯，自动启动高压泵组，进行高压细水雾灭火。
2. 手动控制方式：第1种情况，工作人员已确认发生火灾，但自动控制未动作，为了节省时间，减少损失，通过按下现场紧急启动按钮或在控制中心直接打开对应的区域控制阀组来启动系统；第2种情况，系统处于手动工作模式时，火灾报警控制系统接收到火灾报警信号后，启动警报设备，但不开启区域控制阀，需经工作人员确认火灾发生后，通过按下现场紧急启动按钮或在控制中心直接打开对应的区域控制阀来启动系统。
3. 机械应急操作：当系统自动控制和手动控制方式均失灵时，可通过区域控制阀组的手动开启手柄开启区域控制阀，启动系统。灭火时，火灾报警系统自动联动关闭相关区域的通风系统，避免影响高压细水雾的灭火效果。灭火完成后，手动开启相应区域的机械通风装置，对高压细水雾喷放区域进行通风干燥，以便尽快恢复机房的工作。
4结语
综上所述，数据中心一旦发生火灾，不仅设备损失严重，而且数据延误或数据丢失的损失更为明显，因此数据中心机房的消防安全至关重要。因我国规范的推荐性，数据中心机房常用的灭火系统为气体灭火系统，细水雾灭火系统应用较少。而在国外，高压细水雾灭火系统在数据中心机房的应用已较为成熟。经过在对人员的安全性、对设备的安全性、环保性、初投资、维护维修费用等方面，对气体灭火系统和高压细水雾灭火系统进行分析，发现高压细水雾灭火系统有较大优势，可在我国数据中心机房灭火系统中进行推广应用。
参考文献：
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