警鐘 數據中心常用消防系統介紹
4月份上海電信大樓機房因維修工人切割中央空調的風管而引燃保溫泡沫,再次敲響數據中心防火安全警鐘。數據處理設備內部或者附近發生火災會導致設備故障或損毀;煙霧污染還會導致日后故障、業務中斷、服務中斷、客戶信譽遭受破壞、建筑物或其他物理結構損毀。因此,數據機房消防首先要做到“以預防為主,消防結合”,把火災遏制在起燃之前(51CTO推薦閱讀:引起數據中心火災的內外因)。
數據中心作為一個系統工程,要正常發揮其作用,必須將個子系統協調好。消防系統作為機房安全保護子系統,一方面,機房的整體功能需要該系統的支持,另一方面,消防安全保護支持功能也需要機房的其他子系統的協調支持。所以消防系統的實際必須更加深入地配合機房整體系統設計,本文就當前數據中心常用的消防系統做簡單介紹。
一、氣體滅火系統
氣體滅火系統廣泛地用于各類重要設備機房的保護。該系統的特點是對設備沒有明顯的損害,系統也相對簡單、靈活。
氣體滅火系統可分為化學氣體滅火劑和惰性氣體滅火劑。化學氣體滅火劑的原理是滅火劑參與燃燒過程,并切斷燃燒的鏈式反應。典型的化學氣體滅火劑是七氟丙烷,該滅火劑的優點是滅火效率高,尤其是對油類滅火。但這類氣體多數都是超級溫室氣體,所以不宜大量使用。此外化學氣體在滅火過程中,在高溫環境下還會分解氫氟酸等副產品,而氫氟酸有很強的腐蝕性,會緩慢腐蝕電子設備。
惰性滅火劑的滅火原理是,降低保護區內氧氣濃度,使之不能支持燃燒,這與化學氣體滅火劑完全不同。典型的惰性滅火劑是IG-541,其成分為氮氣、氬氣、二氧化碳按5:4:1的混合物。對于數據中心,惰性氣體的滅火濃度較化學氣體高很多倍,所以鋼瓶較多,占用鋼瓶間面積也比較大,但滅火劑便宜,其綜合造價略高于化學氣體滅火系統。
潔凈氣體是1996版NEPA2001中出現的定義,即不導電、易揮發、蒸發時物殘留物的氣體滅火劑。潔凈氣體是針對哈龍1301或1211的概念,也就是對大氣臭氧層沒有破壞作用的氣體。七氟丙烷、三氟丙烷、混合惰性氣體及二氧化碳等都術語潔凈氣體,但不是“綠色”環保型氣體。
氣體滅火系統的使用應充分考慮到系統的特點。氣體滅火系統應用于規模比較小的機房,也不宜長距離輸送。保護區過大,會使滅火劑很難到達規定的滅火濃度,并且非常不經濟。
氣體滅火系統對保護區的密封性有苛刻的要求,在實際工程中很困難做到嚴格地“密閉”。根據美國FM的調查結果,氣體滅火的失敗率是49%,而失敗的絕大多數原因是滅火劑達不到設計的滅火濃度。迄今為止,國內還沒有氣體滅火成功的案例。另外,國內、外還頻繁地發生氣體滅火系統誤噴,甚至傷人事故。因此,處于安全考慮,氣體滅火系統不得用于有人職守的機房。
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二、細水霧系統
細水霧是高壓水經過特殊噴嘴而產生的及其細小且具有充足動量的水噴霧。該技術滅火、控火的效率遠高于普通水噴淋系統,并且具有高效、環保、節水的特點,在歐洲廣泛地用于數據設備機房的保護。
細水霧技術極大地增加了單位體積水的比表面積,能更高效地吸收熱能,進而冷卻火焰。水霧在吸收熱能后迅速汽化,其體積將增加1650倍。另外,產生的水蒸氣即稀釋了火焰周圍氧氣的濃度,同時又阻值了外部氧氣的補充,今兒窒息了燃燒。此外,細水霧還具有阻擋輻射熱和“洗滌”煙霧的功能。該功能尤其有利于人員或數據中心的保護。
細水霧系統分為高壓、中壓和低壓系統,而用于數據中心的主要是高壓系統。通常,噴頭的最低工作壓力不宜小于8.0MPa,霧滴直徑不宜不大于200μm(最好小于100μm)。該系統可為開式系統,也可為閉式系統,而在歐洲的大型數據機房,基本上采用的是高壓閉式系統。
開式系統由閉式細水霧噴嘴、選擇閥、泵組及水箱等構成,其工作原理類似于雨林系統。閉式系統由閉式細水霧噴嘴、區域閥、泵組及水箱構成,動作原理類似于水噴淋系統。
高壓細水霧消防栓是類似于消防水喉的手持式滅火設備,由高壓細水霧水槍、高壓軟管、箱體等組成。該設備可直接與細水霧管道系統鏈接,具有很好的動機性和良好的操控性,便于普通工作人員使用,尤其適用于數據機房。
細水霧系統可參考的國際標準主要有美國防火協會的《細水霧消防系統規范》和歐盟的《細水霧消防系統設計、安裝規范》。系統的實際除了應執行相關的設計規范外,還應符合由獨立第三方火災實驗室提供的、符合國際上相關測試協議的火災測試報告。
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三、數據中心火災報警系統
數據中心消防要想做到防范于未然,火災自動報警系統是其中重要的一環,是早期發現火災,提醒現場人員采取必要的滅火手段,或者聯動啟動自動滅火系統。該系統有很多種類,可用于數據中心的主要有吸氣式煙霧探測系統、感煙探測系統、感溫探測系統。
數據中心特殊的環境對能否實現可靠的早期火災探測是個巨大的挑戰。探測系統的可靠性取決于這種典型環境中的換氣率、空氣速度以及被保護區的構造。
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