《数据中心机房的系统设计》消防问题及对策
摘 要 选择安全、环保、效果好的灭火产品要考虑灭火产品的安全环保性、经济合理性、产品的适用性、可调整性等综合性能；在国际、国内应用的广泛性及大型项目的业绩；在国际、国内获得的产品的认可及认证；系统设计的配套工具如系统设计计算的软件等。
随着中国经济的高速度增长，人民生活水平的不断提高，对居住环境、工作环境、信息数据系统的要求也越来越高。数据中心的高度重要性、高度可靠性和高度安全性是设计中的重中之重。数据业务的扩容十分普遍，如何应对日新月异的社会需要，如何使消防设备能够适应不断扩容的实际需要是摆在所有消防人面前的一个重要课题。
目前在社会上广泛使用的灭火系统包括：自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统、惰性气体灭火系统（氮气灭火系统、氩气灭火系统、烟烙尽气体灭火系统）、洁净药剂灭火系统（七氟丙烷灭火系统、三氟甲烷灭火系统等），究竟哪种产品更适合于数据中心机房的保护？哪种产品更安全、更环保、更有效？
1在选择药剂时应遵循以下原则
1)对环境无危害。
2)不破坏臭氧层。
3)不产生温室效应。
4)在大气中存留时间短。
5)对人体无毒性危害，或仅有轻微的影响。
6)不可燃，灭火效能高。
7)喷射后应能全部气化或挥发至大气中。
8)存储稳定性良好，不分解，不产生化学反应。
9)对密封元件不发生反应。
10)成本低，尤其是再充装的成本低。
2选择一种灭火产品首先应考虑该产品的安全、环保性能
2.1灭火产品对人的安全性
一套灭火系统可以在火灾时保护人们的生命财产和设备财产免受损失或少受损失。在有人工作的场所和经常有人出入的场所考虑灭火系统对人的影响是十分必要的，当系统受到外界影响或其他控制设备影响的情况下，系统误动作是造成人员伤亡和设备损坏的主要原因。选择一种对人和设备没有影响的灭火介质是作为选择灭火系统的一个主要因素。美国安素公司的烟烙尽系统是一种对人和设备完全不会造成影响的灭火系统，它使用的由氮气、氩气和二氧化碳气体组成的“绿色”灭火剂，经过了人体医学方面的研究，证明了该气体在有人工作的情况下，对人的生命没有损害，对胎儿没有影响，对人的正常生理活动没有影响，在设计浓度为37.5%-52%的情况下，对人不会造成任何的影响。烟烙尽系统的安全系数为39%。
2.2灭火产品对保护设备的安全性
当设备发生火灾时，灭火系统及时喷放来扑灭火灾，完成该灭火系统的主要功能，但是自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统等为什么在数据机房不能采用，其主要原因是作为自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统对于控制初期火灾效果很好，但是其在控制初期火灾的同时，对设备机房形成了二次的影响，包括造成设备接点短路、设备机房漏水。而对于保护大型的数据机房可能造成二次影响的情况的不仅仅是上述原因，机房温度降低而形成设备冷脆的影响、灭火介质吸收空气中水分形成结露的影响、高温下分解产生腐蚀设备的气体等都会对机房设备造成不可挽回的影响等。烟烙尽系统在喷放时，不会造成设备接点短路、设备机房漏水、室内温度降低不超过2~5℃，气体喷放过程中不会形成影响设备运行和人员逃生线路的雾状物，更不会分解而产生对人和设备均有严重影响的分解产物。
2.3灭火产品的灭火安全性
灭火产品本身能否扑灭火灾或能否有效地防止火灾复燃是判定一套灭火系统是否安全可靠的又一指标。洁净药剂灭火系统使用的灭火药剂本身价格昂贵，药剂的投资占整个系统的比例较大，通常在进行系统设计时均使用较低的设计浓度以降低投资。在灭火过程中，药剂受热分解、药剂从防护区域中流失，都会影响到灭火效果。而烟烙尽气体灭火系统使用的惰性灭火气体，在灭火过程中本身不会分解、比重与空气接近，不容易泄露流失，浸渍时间长，可以确保灭火效果及防止火灾复燃。
2.4灭火产品的环保性
1)大气臭氧层耗损潜能值（ODP）：1991年在蒙特利尔就卤代烷对大气臭氧层造成的破坏达成了共同保护地球的蒙特利尔协议，协议中明确规定了在全球范围内要减少卤代烷对大气臭氧层的破坏。灭火效果非常好的哈龙1211和哈龙1301在全球范围内被禁止使用或限制使用。取代哈龙的灭火系统应运而生，主要包括惰性气体灭火系统和氢氟烃灭火系统。
2)大气温室效应潜能值（GWP）：近年来，全球变暖现象非常严重，人们越来越感觉到冬天不冷、夏天很热，所以对于地球产生温室效应的物质逐步成为西方发达国家限制使用的目标，如七氟丙烷、三氟甲烷等均已经被瑞典、丹麦等国家限制使用。
3)大气中存活寿命：大气中存活时间的长短显示了该物质是否容易分解，对环境影响时间的长短。
各种不同灭火介质的安全性能
灭火剂名称FM200FE13NAFS III烟烙尽氩气
化学符号HFC-227eaHFC-23HCFC AIG-541Ar2
ODP000.0500
GWP20509000160000
存活寿命31年280年16年N/AN/A
最低设计浓度7.5%16%8.6%37.5%37.5%
NOAEL9.0%30%10%43%33%
LOAEL10.5%50%>10%52%43%
3 其次应考虑系统的经济性及合理性
3.1灭火产品的可持续发展性及其应用
作为一种灭火产品，不光要考虑其经济性和灭火性能，还应考虑其长时间的有效性。作为烟烙尽气体来源于空气中，释放后又自然回到空气中，成为了空气中的组成部分，到目前为止还没有任何一篇文章提出限制或禁止使用烟烙尽气体，烟烙尽是一种不可能淘汰的气体。而像含化学物质的替代品在丹麦和瑞典等发达国家已经明确禁止使用。到目前为止，烟烙尽气体灭火系统在国内的业绩已经超过了500余个项目。
3.2灭火产品的经济性
一套灭火系统的经济性包括两个部分，一部分为设备本身的投资及占地投资、一部分为维护保养及再充装的费用。设备本身的投资与系统的配置及管道输送距离有关，一套烟烙尽气体灭火系统可以保护8个以内的防火分区，各不同分区通过区域选择阀控制气体流动的方向和区域，气体输送距离可以长达150m 远。而氢氟烃类的灭火系统是通过储压传输，通常钢瓶所保护的区域距离很近，因此在大型的系统中或一个大房间内存在吊顶和地板的情况下，其保护难度比较大，而且其设计的安全裕度比较小，对于大型数据中心其最低灭火设计浓度应为8%，NOAEL为9%，设计裕度比较小，各区域进行组合分配的可能性比较低。而且储压系统通常不适合长距离输送，总体设备的投资比较大。
烟烙尽气体灭火系统输送距离远，钢瓶集中设置，这样就节省了很多的钢瓶间，使得建筑内占地空间得到了有效的节省。
系统的维护费用包含系统再充装的费用，由于氢氟烃类灭火剂是化学合成剂，需要比较高的购买成本。而烟烙尽气体是自然存在的惰性气体，来源广泛，充装成本低。
就维护工作来说，烟烙尽气体灭火系统钢瓶集中设置，使得管理工作和维护工作变得比较简单，不需要维护人员在多个钢瓶间、多个楼层间穿梭，节省了很多的维护工作。
3.3 认证及检测
87 智能建筑电气技术
一种灭火产品要经过各国政府的许可方可进行销售，不同国家对产品的认证许可标准是不同的，目前烟烙尽气体灭火系统获得了美国UL、美国FM、美国 DOT、美国USCG、加拿大ULC、中国固定灭火系统及耐火构件检验中心、中国锅炉压力容器制造许可、世界不同国家的认证。说明了烟烙尽气体灭火系统得到了全球广泛的认可。
4 第三还应考虑灭火产品的适用性
4.1灭火介质选择的合理性
系统设计浓度能够保证扑灭火灾：当系统最低设计浓度高于灭火浓度20%-30%时，才能确认该系统的设计是满足有关规范（NFPA2001及气体灭火系统设计规范）的要求，同时还应考虑该灭火介质能否应用于有人工作的场所，如果答案是肯定的，则在有人工作场所其设计浓度不能高于该灭火介质的NOAEL值，如果该灭火介质只能应用在无人工作场所则不能高于该灭火介质的LOAEL值。
4.2系统灭火时不能对设备产生任何的影响
系统进行灭火工作时，其喷放出来的气体不能产生分解产物，分解产物会对设备造成污染、腐蚀等影响；喷放出来的气体不能对带电设备产生影响，不能导致设备短路；不能污染环境。
4.3 系统设计时应满足各方面的要求
系统设计时，不仅仅要考虑扑灭火灾，还应考虑到介质流动时产生的相关影响，如：噪声的影响、压力的影响、浓度的影响、喷放时间的影响、灭火时间的影响、分解物的影响、输送距离的影响、充装量的影响、防护区域温度的影响、系统水力计算的影响等。
1)噪声的影响：气体灭火系统喷放时由于管道内流体流动的速率比较快，产生的噪声比较大，要控制气体喷放时管道内流体的流速，不能为减少分解产物而加大流速，导致噪声危害增加；更不能为减少噪声而降低流体流速，导致分解产物增加。这两种作法都是不科学的，其结果将导致二次危害增加，后者还可能导致无法扑救火灾。
2)压力的影响：管道内的压力随喷放时间的变化而变化，与储存的压力及系统设计均有关系。对于提高储存压力而减少储存装置用量或增大管道输送距离都是有限的。储存压力的增大，将引起系统设计的复杂化，也导致了系统储存装置费用的增加；增大储存压力对输送距离的影响是有限的，增加储存气体的容量对输送距离的影响也是有限的，输送距离与流体本身的流动状态有关，对于洁净药剂灭火系统，过长的输送距离将使灭火药剂气化，从而导致灭火剂到达初期全部发生分解而产生可怕的分解产物，直接对设备及人员产生影响，并最终导致不能扑救火灾。
3)浓度的影响：当灭火剂达到一定的浓度时，才能保证扑灭火灾。对于同一个保护区域，各个不同位置的喷放装置喷放出来的灭火介质量是一定的，通常不会对灭火浓度产生影响；对于不同保护区域内不同位置的喷放装置，其喷放的灭火介质量是不同的，如何控制不同位置喷放装置喷放的灭火介质量，是一套系统设计成败的关键，也是检验一套灭火系统成熟与否的方法之一。
4)喷放时间的影响：根据不同的灭火介质，美国NFPA2001规定的灭火剂喷放时间是不同的，对于惰性气体灭火介质，规定其达到最低设计浓度95%时的时间不超过60s。对于洁净灭火剂的喷放时间应大于6s 而不超过10s。洁净灭火剂灭火系统严格地讲在设计上要求十分严格，对于管道长度的限制也十分严格。
5)灭火时间的影响：灭火时间与系统的喷放时间没有任何的关系，灭火时间与燃烧介质的种类、火灾燃烧的时间、系统的设计浓度等有关，不同的燃烧介质、不同的设计浓度，导致其灭火时间是不同的。通常设计浓度越高，其扑灭火灾的成功率越高、灭火时间越短。
6)分解物的影响：洁净药剂灭火剂通常在高温下分解出有刺激性气味的HF，控制气体喷放的速度以达到降低火灾区域的温度是控制HF产生的主要手段。按照NFPA的有关要求，洁净药剂灭火剂喷放时间不能超过10s，否则过多的分解产物能对灵敏设备造成损坏，它形成的酸雾可能引起设备接点腐蚀和加速老化。
7)输送距离的影响：气体灭火系统的管道输送距离决定了系统的适用性。惰性气体灭火剂由于其储存压力高且为气体单相流的流动模式，所以它具有较远的输送距离，它可以将钢瓶集中布置并保护较高较远的保护区域，可以减少设备的用量，充分发挥设备的使用价值。洁净药剂灭火剂流动方式为气、液两相流，流动阻力比较大，气化明显，为了保证气化量少且喷放速度高的效果，它必须以牺牲输送距离为代价；而且洁净药剂灭火系统储存压力比较低、作为驱动气体的气体量比较少，所以它在流动时要克服很大的流动阻力。
8)充装率的影响：这里所谈到的充装率是针对洁净药剂灭火系统的。洁净药剂灭火系统所需要的药剂被均匀地分装在同一规格不同数量的药剂钢瓶内，不同的充装药剂率就影响到不同的驱动气体量，驱动气体率大，则药剂充装率就小，可以提高一定限度的输送距离；反之则输送距离会减少。通常洁净药剂的充
装率应在50%-85%范围内。型的保护区域、复杂的保护区域、数量大的保护区域
9)防护区域温度的影响：不同的灭火系统由于其 和距离远的保护区域，选择烟烙尽气体灭火系统是最灭火机理不同、储存方式不同、喷放过程中吸热不同、 理想的。对于数据中心的保护面积比较大，通常会超在管道中流动速度不同都直接影响到防护区域的温度， 过规范的规定，而且为了降低一次性的投入，通常在这种影响有时是对灭火有利的，有时是对设备有影响 系统设计时会考虑机房的预留及机房面积的预留，这
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作为消防系统如何满足基建项目的要求，如何保证系统安全、可靠的运行，在今后如何满足系统扩容的需要，这在设计初期必须予以充分的考虑。作为烟烙尽气体灭火系统的设计是完全可以满足这些要求的。
必须充分考虑所有预留设备机房及预留机房面积，综合所有保护区域的信息，合理、经济的考虑整体项目的设计方案。
结合一次性投资及阶段性投资的特点，合理划分保护区域，综合考虑阶段性的施工方案及整体施工方案。
