数据中心建筑消防安全设计的原则与方法-数据中心设计如何灭火

  灭火介质是指用于扑灭火灾的各种物质，常见的灭火介质包括水基灭火剂、泡沫灭火剂、气体灭火剂以及干粉灭火剂。

  1.水基灭火剂：以水为灭火剂的方式，主要系统有消火栓系统、自动喷水系统、水喷雾系统等。

  2.泡沫灭火剂：泡沫灭火系统分为低、中、高三种泡沫系统，其灭火机理主要是隔离作用，同时伴有窒息作用。

  3.气体灭火剂：以气体为灭火剂的方式，主要有七氟丙烷（HFC-227ea）气体灭火系统、IG-541气体灭火系统等。

  灭火的基础原理包括冷却、室息、隔离和化学抑制，前三种主要是物理过程，后一种为化学过程。

  1.冷却灭火：将可燃物冷却到燃点以下燃烧反应就会中止。如用水扑灭一般固体物质的火灾，水吸收大量热量，使燃烧物的温度迅速降低，火焰熄灭。

  2.窒息灭火：降低氧的浓度使燃烧不能持续，达到灭火的目的。如用二氧化碳、氮气等来稀释氧的浓度。窒息灭火多用于密闭或半密闭空间 。

  3.隔离灭火：把可燃物与火焰、氧隔离开，使燃烧反应自动中止。如切断流向火区的可燃气体或液体的通道；或喷洒灭火剂把可燃物与氧和热隔离开，是常用的灭火方法。

  4.化学抑制灭火：物质的有焰燃烧中的氧化反应，都是通过链式反应进行的。碳氢化合物在燃烧过程中分子被活化，产生大量的自由基，H、OH和0的链式反应。灭火剂能抑降低自由基浓度中止链式反应扑灭火灾。如用七氟丙烷气体迅速夺取燃烧过程中的载体自由基，阻断燃烧链，使燃烧得以终止。

  市政给水、消防水池、天然水源均可作为消防水源，雨水清水池、中水清水池游泳池储水和水景水也可作为消防水源。消防水源宜优先采用市政给水。消防水源水质应满足灭火设施本身，及其灭火、控火、抑制、降温和冷却等功能要求。消防管道内平时所充水的pH值应为6.0~9.0。雨水清水池、中水清水池、游泳池储水和水景水作为消防水源时，应有保证在任何情况下均能满足消防给水系统所需的水量和水质的技术措施。

  1.接收到火灾报警信号：在接收到烟感或温感探测器向火灾报警系统的报警信号后，消防控制中心能够准确的通过报警信号的位置和火势情况，快速确定相应的灭火方案。

  2.启动消防联动系统：消防控制中心能够最终靠联动控制器，将相关的消防设施、设施和系统启动起来，以协同完成灭火任务。例如，启动消防泵、喷淋系统、排烟系统等。

  3.监控和调整：在灭火过程中，消防控制中心应对消防设施和设施进行实时监控，并根据自身的需求调整相关参数，以确保设备的正常运行和灭火效果。

  4.配合人员疏散：在火灾发生时，应立即组织人员进行疏散，并告知疏散路线和安全出口的位置。同时，消防控制中心能够最终靠广播系统等设备，向人员发出疏散指令，并告知相应的安全知识和自救措施。

  消火栓灭火系统是建筑内部最主要，最普遍的水灭火设施。它是由人工操作的，机动性很强的灭火设备。消火栓系统具有射流密集，水流集中、冲击力强、射程远、不受高温烟气影响的特点。它不但能扑灭初期火灾，还可以扑灭正在猛烈燃烧的火灾。

  《数据中心设计规范》GB50174-2017，第13.1.6条规定：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。

  《消防给水及消火栓系统作业规程》GB50974-2014中关于消火栓布置的规定如下：

  7.2.5 室外消火栓的保护半径不应超过150m，间距不应大于120m。

  7.3.3 室外消火栓宜沿建筑周围均匀布置，且不宜集中布置在建筑一侧；建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个。

  7.4.6 室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求，但建筑高度小于或等于24.0m且体积小于或等于5000m³的多层仓库、建筑高度小于或等于54m，且每单元设置一部疏散楼梯的住宅，以及本规范表3.5.2中规定可采用1支消防水枪的场所，可采用1支消防水枪的1股充实水柱到达室内任何部位。

  7.4.8 建筑室内消火栓栓口的安装高度应便于消防水龙带的连接和使用，其距地面高度宜为1.1m；其出水方向应便于消防水带的敷设，并宜与设置消火栓的墙面成 90°角或向下。

  （1）消火栓按2支消防水枪的2股充实水柱布置的建筑物，消火栓的布置间距不应大于30.0m；

  （2）消火栓按1支消防水枪的1股充实水柱布置的建筑物，消火栓的布置间距不应大于50.0m 。

  室内消火栓灭火系统由水源、泵站、管网、水泵接合器及消火栓等组成，按加压方式可分为超高压消火栓系统、临时高压消火栓给水系统及低压消火栓给水系统。

  自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施等组成，能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。该系统大多数都用在扑救建筑物初期火灾平时处于准工作状态，当设置场所发生火灾时喷头或报警控制装置探测火灾信号后立即自动启动喷水灭火，具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等的优点。

  《数据中心设计规范》GB50174-2017，第13.1.2~13.1.4条条文解释规定：自动喷水灭火系统是很有效的灭火手段，特别是在抑制早期火灾方面，且造价相比来说较低。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。因此在数据中心设计中，多采用预作用自动喷水灭火系统。

  単连锁预作用系统是指仅有火灾自动报警系统直接控制的预作用系统。处于准工作状态时严禁误喷的场所，宜采用単连锁预作用系统。単连锁预作用系统既兼有湿式系统及湿式系统的优点，同时又避免了湿式及干式系统的缺点。

  双连锁预作用系统指由火灾自动报警系统和充气管道上设置的压力开关控制的预作用系统。双联锁预作用系统由火灾自动报警系统和充气管道上设置的压力开关共同控制，消除了火灾误报的风险，相对于単连锁系统安全性更高。但系统的喷水时间因排气充水产生了滞后，消弱了系统的灭火能力。

  水喷雾灭火系统指由水源、给水装置、管道、雨淋报警阀（或电动控制阀、气动控制阀）、过滤器和水雾喷头等组成，向保护对象喷射水雾进行灭火或防护冷却的灭火系统。

  《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年）版第8.3.8条，下列场所宜采用水喷雾灭火系统：

  1.单台容量40MV·A及以上的厂矿企业油浸变压器，单台容量在90MV·A 及以上的电厂油浸变压器，单台容量在125MV·A 及以上的独立变电站油浸变压器；

  水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。水雾喷头实际项目布置实例如下：

  气体灭火系统是以气体作为灭火介质的灭火系统，主要有七氟丙烷和IG-541两种灭火系统。其具有灭火范围广（电气，固体，液体等火灾），释放速度快，灭火效率高，灭火后基本不留痕迹，对被保护对象无污染无损害等的特点。

  《建筑设计防火规范》GB50016-2014第8.3.9条第五款规定：A、B级电子信息系统机房内的主机房和基本工作间的已记录磁（纸）介质库中，宜设置气体灭火系统。

  《数据中心设计规范》GB50174-2017中第13.1.2条和13.1.3条规定：A、B、C级数据中心的主机房宜设置气体灭火系统。

  按系统的结构特点分类，气体灭火系统可分为无管网灭火系统和有管网灭火系统。

  （1）防护区宜以单个封闭空间划分；同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区；

  （2）采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800m²，且容积不宜大于3600m³；

  （3）采用预制灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500m²，且容积不宜大于1600m³。

  3.2.7 防护区应设置泄压口，七氟丙烷灭火系统的泄压口（下沿）应位于防护区净高的2/3以上。

  管网式七氟丙烷气体灭火系统保护距离短，常用于小型防护区、独立防护区、钢瓶间与防护区距离近的场所，其输送距离为40~60m。IG541气体灭火系统保护距离长，常用于大型工程、大规模组合分配的项目，其输送距离一级充压系统为70~90m；二级充压系统为100~120m。

  灭火器是一种轻便的灭火工具，主要有筒体、器头、喷嘴等部件组成，借助驱动压力将灭火剂喷出进行灭火。

  《数据中心设计规范》GB50174-2017，第13.1.6条规定：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；第13.3.5条规定：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的有关法律法规。灭火剂不应对电子信息设备造成污渍损害。

  《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005中关于灭火器最大保护距离的规定如下：

  数据中心各机房模块按严重危险级E类火灾配置，充装量为30kg推车式CO₂灭火器（MTT30），最大保护距离18米。变配电间按严重危险级E类火灾配MFT/ABC20 推车式磷酸铵盐干粉灭火器，保护距离18米。其他公共区域、设备用房等按严重危险级每处放置5kg手提式磷酸铵盐干粉灭（MF/ABC5）2具，保护距离15m。一个计算单元均不可以少于两具。

  除消火栓组合箱内的灭火器外，还应根据灭火器的最大保护距离要求，在明显和便于取用的地方增设灭火器配置点，使得每个计算单元的灭火器不少于2具，并使所有位置至少在1具灭火器保护范围内。且不得影响疏散安全。

  手提式灭火器宜设置在灭火器箱内或挂钩、托架上，铭牌应朝外。其顶部离地面高度不应大于1.50m；底部离地面高度不宜小于0.08m。灭火器箱不得上锁。

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