《算力中心與數據中心配套氣體滅火系統**倡導**、節能、環保、經濟、品牌、誠信設計理念和銷售技術要點探討》-1

(北京利達海鑫滅火系統設備有限公司，朱勁武，北京，聯系電話：13910793712)

一、概述

數據中心氣體滅火也叫數據中心機房滅火，又稱IDC滅火、還叫互聯網數據中心滅火，均簡稱數據中心滅火。數據中心是為集中放置的電子信息設備提供運行環境的建筑場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區等。主機房主要用于數據處理設備安裝和運行的建筑空間，包括服務器機房、網絡機房、存儲機房等功能區域。本文章氣體滅火主要只針對“主機房”來論述**倡導優化設計理念和銷售技術要點的探討闡述。

算力中心是集中了大量電子計算機、計算資料和數據設備的地點，用于支持各種計算密集型任務和大規模數據處理的場所。算力中心包括數據中心、人工智能算力中心、區塊鏈算力中心、超算中心、邊緣計算中心、國際互聯網數據中心等大算力中心。算力中心主要由大量的電子計算機、服務器、GPU(圖形處理器)、FPGA(現場可編程門陣列)、交換機、存儲設備、網絡設備組成，形成了一個龐大的計算集群。

2022年9月，國家發布了《東數西算下新型算力基礎設施發展白皮書》。即通過東數西算工程構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網絡體系，將東部密集算力需求有序引導到西部，優化數據中心和算力中心建設布局，促進東西部協同聯動，緩解東部能源緊張的問題，也是我國環保與節能和實現碳達峰與碳中和的一項重要措施，也給西部開辟一條發展新路。

數據中心與算力中心建設影響數字經濟發展速度、輻射范圍廣、影響程度之深****，正在成為重組全球要素、重塑全球經濟結構、改變全球競爭格局的關鍵力量。算力成為支撐數字經濟持續縱深發展的新功能，賦予各行各業的數字化轉型升級?！胺e累數據資源、提升算力水平、做大做強算力產業，已經成為全球主要國家的戰略選擇”。

當前數據中心發展面臨五項挑戰：

                                                （1）我國當前數據中心總體仍處于小而散，占比低。美國占40%。中國只占10%。

                                                （2）大量數據中心定位不明確，缺少人才和運維能力跟不上。

                                                （3）“東數西算”面臨算力挑戰，不協調。

                                                （4）數據中心核心技術還不能自主可控。

                                                （5）數據中心面臨綠色低碳發展挑戰。

數據中心將面臨四大發展趨勢：

                                                 一是區域上向西部發展；

                                                 二是在存儲上向云數中心發展；

                                                 三是在技術上向云網融合中應用發展；

                                                 四是在運營上向服務回報模式發展。

通過上述對數據中心、算力中心存在的問題和發展趨勢分析，今后十幾年數據中心、算力中心項目將有長久大發展。中國政府承諾碳中和目標：2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。2022年3月十三屆國內人大五次會議審查的計劃報告提出，實施“東數西算”工程，將數據中心、算力中心建設到有足夠水和電的地方，緩解東部能源緊張難題，也給西部開辟協同聯動發展的新思路。作為我們消防人，更應響應國家實施碳達峰和碳中和環保節能號召，為數據中心、算力中心工程項目，提供**、環保、節能、經濟的氣體滅火系統（設備），為數據中心、算力中心配套設備保駕護航！

二、關鍵詞

數據中心氣體滅火、數據中心機房滅火、互聯網數據中心滅火、IDC滅火、數據中心滅火、算力中心機房滅火、東數西算、發展趨勢、碳達峰、碳中和、數據中心設計規范、總則、**、環保、節能、經濟、氣體滅火系統、保駕護航、20℃4.2Mpa外貯壓式七氟丙烷氣體滅火系統、20℃15MpaIG541氣體滅火系統、七氟丙烷滅火劑、短斤少兩、三個重量參數、制造強國、品牌、宣傳、專精特新、小巨人、誠信企業、良心企業、參入、貢獻。

三、使用場所屬性與特征和對配套自動滅火系統（設備）技術性能及有關標準要求

數據中心劃分為A、B、C三級，電子信息系統運行中斷將造成重大經濟損失或造成公共場所秩序嚴重混亂，屬A級，為***。電子信息系統運行中斷造成較大的經濟損失或公共秩序混亂，屬B級。不屬A和B為C級。算力中心算力一般劃分為省級、市級、縣級、細分場景估計算力四等級。依據數據中心和算力中心等級劃分，機柜投資成本、機柜租賃單價，就能清楚數據中心、算力中心機房使用場所設備屬性、特點及配套自動滅火系統（設備）的要求。

    1、滅火速度快。必須將火災撲滅在初始萌芽階段，也就是說將火災在*短時間內及時撲滅在1至幾臺機柜之間，否則會造成重大經濟損失和公共場所秩序嚴重混亂及直接減少機柜火災損失。數據中心一臺機柜成本大約為15萬元左右，項目一般在15臺至幾十臺機柜。算力中心一臺機柜成本大約為20萬元左右。較大項目有1000臺左右機柜。1臺機柜1年租賃費為1~10萬元。所以，要求數據中心和算力中心**屬性是滅火速度應極快。

    2、滅火介質潔凈和絕緣性能好。數據中心和算力中心機房中的機柜中均是高精度和昂貴的電子設備，要求滅火藥劑在滅火中和滅火后，不得對設備和環境有任何污染及不得損壞沒有起火的機柜中設備，并能在*短時間內使數據中心和算力中心機房中所有高精度機柜能快速恢復正常工作。

     3、數據中心、算力中心機房的電氣火災主要是UPS電池著火、靜電引起、電纜線與機柜電子設備短路、過載、雷電等原因造成，屬電氣火災和電纜固體火災為主。

     4、電氣火災要求先斷電，使通風設備停止工作后，才能實施滅火。滅火后氣體滅火藥劑必須對整個防護區或機柜浸漬10~20min，方能通風。撲滅火災后，應及時對防護區內通風，有利于懸浮在防護區空中火災煙霧和滅火藥劑極小氣溶膠不潔凈顆?？焖倥欧诺椒雷o區外，減少這些不潔凈極小氣溶膠沉降在高精度機柜電子元器件上。

    5、數據中心、算力中心應設置安裝專業合格氣體滅火系統防護區泄壓口產品，才能確保在*短時間內撲救火災和避免防護區的門、窗和其它圍護結構遭到破壞，防止滅火失敗或引起其它嚴重損失。

    6、數據中心、算力中心工程項目設計、施工必須符合GB50174《數據中心設計規范》總則1、0、1條款規定“為規范數據中心的設計，確保電子信息系統**、穩定、可靠地運行，做到技術先進、經濟合理、**適用、節能環保、制定本規范”。

   7、數據中心、算力中心工程項目設計、建造、施工、選址應符合2022年9月國家發布的《東數西算下新型算力基礎設施發展白皮書》政策和中國政府承諾的2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的遠景目標。我們消防同仁應適應國家發展趨勢，設計和生產綠色、環保、節能、經濟的氣體滅火系統（設備）為數據中心、算力中心配套設備保駕護航！

   同仁們，我們都來獻計獻策，貢獻自己的一點點力量吧！

四、各種滅火系統的對比分析

1、符合產品標準和規范要求

   產品標準和規范是消防設計、施工、監督、驗收的技術依據和參數，為保護人身和財產**提供了可靠保障。對于在各種不同場所使用哪種與其相適應的滅火系統，我國消防相關法規中均有明文規定。

(1) GB50174《數據中心設計規范》中主機房有明確規定：

13.1.2  A級數據中心的主機房宜設置氣體滅火系統，也可設置細水霧滅火系統。

13.1.3  B級和C級數據中心的主機房宜設置氣體滅火系統，也可設置細水霧滅火系統。

(2) GB50045《高層民用建筑設計防火規范》規定中明確規定：

7.6.7高層建筑的下列房間，應設置氣體滅火系統

7.6.7.2省級或超過100萬人口的城市，其廣播電視發射塔樓內的微波機房、分米波機房、米波機房、變、配電室和不間斷電源（UPS）室；

7.6.7.3國際電信局、大區中心，省中心和一萬路以上的地區中心的長途通訊機房、控制室和信令轉接點室；

7.6.7.4二萬線以上的市話匯接局和六萬門以上的市話端局程控交換機房、控制室和信令轉接點室：

7.6.7.5中央及省級治安、防災和網、局級及以上的電力等調度指揮中心的通信機房和控制室；

 (3)GB50016《建筑設計防火規范》規定中明確規定：

8.5.5下列場所應設置自動滅火系統，且宜采用氣體滅火系統：

1、國家、省級或人口超過100萬的城市廣播電視發射塔樓內的微波機房、分米波機房、米波機房、變配電室和不間斷電源(UPS)室；

2、國際電信局、大區中心、省中心和一萬路以上的地區中心內的長途程控交換機房、控制室和信令轉接點室；

3、兩萬線以上的市話匯接局和六萬門以上的市話端局內的程控交換機房、控制室和信令轉接點室；

4、中央及省級治安、防災和網局級及以上的電力等調度指揮中心內的通信機房和控制室；

 (4)GB50370《氣體滅火系統設計規范》規定中明確要求：

七氟丙烷、IG541混合氣體和氣溶膠預制三類滅火系統可用于保護如下火災。

GB50370規范中“第3.2.1”條規定：氣體滅火系統適用于撲救下列火災：

a電氣火災；

b固體表面火災；

c液體火災；

d滅火前能切斷電源的氣體火災。

(5) GB850898《細水霧滅火系統技術規范》規定：

1.0.3細水霧滅火系統適用于撲救相對封閉空間內的可燃固體表面火災、可燃液體火災和帶電設備火災。

細水霧滅火系統不適用于撲救下列火災：

1、可燃固體的深位火災；

2、能與水發生劇烈反應或產生大量有害物質的活潑金屬及化合物的火災；

3、可燃氣體火災。

2、當前數據中心與算力中心主機房主要種類氣體滅火系統應用

      隨著氣體滅火系統新產品不斷研發與發展，數據中心領域二十多年前配套的氣體滅火系統產品主要是15MpaIG541氣體滅火系統為主，近5年來隨著氣體市場竟爭激烈，相繼有15Mpa和20MpaIG100、20Mpa IG541氣體滅火系統、4.2Mpa和5.6MPa外貯壓式七氟丙烷氣體滅火系統等產品應用到數據中心和算力中心的大型主機房。有人說：細水霧滅火系統也有設計安裝在數據中心的機房內。

本人有近二十多年各種類型氣體和其它介質滅火系統（裝置）研發、生產、滅火試驗經驗，憑理論和實踐經驗及閱讀有關專家滅火試驗論文綜合分析認為，細水霧滅火系統不適宜用于所有較高精度電器機柜滅火。因各生產廠家設計制造和安裝施工及日常維護水平不同，細水霧滅火系統噴灑后水霧顆粒直徑大小相差較大，使用該產品則承擔風險會非常大。一是滅火速度太慢；二是遇遮擋物就變為水難滅火；三是絕緣性能不好，會造成設備損壞和短路等問題出現；四是維護成本高；五是滅火性能穩定可靠性與各生產制造廠家產品、設計與安裝施工水平與能力、用戶日常和定期檢修能力等方面均有關；六是是否能可靠滅火歧義非常大。則沒有必要設計采用風險大、不穩定的產品。

3、各種類型滅火系統產品特點應符合保護對象要求

（1）幾種滅火系統主要特點比較

（a）七氟丙烷氣體滅火系統特點與設備種類及用途

七氟丙烷滅火劑是一種無色無味、不導電的氣體，其密度是空氣的5.9倍，在滅火劑鋼瓶中呈液態。該滅火劑為潔凈藥劑，釋放氣化后不含任何粒子或油狀的殘留物，對設備和環境無任何污染，可保護精密設備、文物。滅火時分子中的一部分鏈斷裂需要吸收熱量，破壞燃燒鏈，屬化學滅火為主，冷卻物理滅火為輔。

主要性能參數與設計要求：

（1）數據中心、算力中心、計算機、通訊機房設計滅火濃度為8%（0.64kg/m3），七氟丙烷藥劑噴射完后，防護區內氧氣濃度約為19.4%左右；

（2）滅火劑噴射時間t≤10S；

（3）滅火藥劑噴射結束后，正常滅火時間≤30S；

（4）只能用于封閉場所，不可關閉的泄漏面積不應大于總面積的1%；

（5）可撲滅A（固體表面火災）、B、C、E類火災；

（6）電器設備浸漬時間不應小于5min；

（7）可用于經常有人的場所。

滅火系統（設備）種類與主要用途：

（1）無管網2.5Mpa柜式七氟丙烷氣體滅火裝置，又叫預制滅火系統；滅火劑輸送距離≤30米；主要用于一棟樓少于3個防護區、適用于新舊項目；防護區面積不宜大于500㎡或容積1600m3的項目。這種類型產品占整個七氟丙烷氣體產品銷售量約70%左右，因設計、安裝簡單、施工周期極短。

（2）有管網內貯壓式七氟丙烷滅火系統，20℃時工作壓力有4.2Mpa和5.6Mpa兩種，滅火劑輸送距離分別小于45m和60m；主要用于一棟大樓有3個以上防護區、只適合新建項目；適合于防護區面積不宜大于800㎡，且容積不宜大于3600m3項目。這兩種類型產品銷售量逐漸減少，因設計、施工復雜、施工周期長，還占有設備瓶組間。

（3）有管網外貯壓式七氟丙烷滅火系統，20℃時工作壓力有4.2Mpa和5.6Mpa兩種，滅火劑輸送距離均可實現150~200米距離，目前國內絕大多數氣體廠家主要生產20℃時4.2Mpa外貯壓式七氟丙烷滅火系統。5.6Mpa外貯壓式七氟丙烷滅火系統與4.2Mpa外貯壓式七氟丙烷滅火系統性能參數完全一致，該規格產品因壓力高，銷售成本還高，文章中就不介紹了。

有管網外貯壓式七氟丙烷滅火系統與有管網貯壓式七氟丙烷滅火系統比較，主要優點如下：一是滅火劑輸送距離遠；二是滅火劑無泄漏，因鋼瓶內壓力為0.3Mpa極低。七氟丙烷氣體滅火產品缺點是：一是滅火劑昂貴，占整個設備總造價的50%~70%；二是容易短斤少兩或用其它物質代替做假，是高度誠信和良心產品；三是用戶、消防施工單位、消防驗收、市場檢查人員應有識別七氟丙烷藥劑做假伎倆能力，有如何防止做假具體措施和敢采取強力打擊措施。一是檢查滅火劑瓶組貼花紙上同時標注瓶組總重量、空瓶重量、藥劑重量三個參數，并是長久標記；二是在施工現場對每瓶組稱重；三是隨機對1~3瓶組抽取滅火劑樣品，送有關部門檢測，才能確保七氟丙烷藥劑不做假現象不會發生。北京利達海鑫公司承諾，用于數據中心和算力中心項目中的七氟丙烷氣體滅火系統和設備，七氟丙烷藥劑隨機抽樣檢測費，均歸北京利達海鑫公司承擔。

（b）IG541氣體滅火設備特點與設備種類及用途

IG541滅火劑氣體存在于空氣中，它是由氮氣、氬氣和二氧化碳三種氣體混合而成，體積比分別為：52%、40%、8%，IG541氣體比重為1.34kg/m3,比空氣比重1.29kg/m3,略重3.8%。原料豐富，其臭氧耗損潛能值 ODP=0(對大氣臭氧層無破壞)、溫室效應值 DWG=0(不造成溫室效應)。 IG541滅火劑對人體無毒害、不污損設備、無腐蝕性、絕緣性能好，是目前世界公認的*理想，綠色環保滅火劑之一。 IG541混合氣體滅火劑是通過降低防護區內的氧氣濃度（空氣正常含氧量為21%降至約15.2%)，通過窒息作用使其不能維持燃燒而達到滅火目的，是純物理作用。滅火時對人員不太友好，若防護區有人，人員若不及時撤離，因缺氧還可能有生命危險。

主要性能參數與設計要求：

（1）數據中心、算力中心主機房內計算機、通訊機房設計滅火濃度為37.5%； IG541氣體滅火劑噴射完后，防護區內氧氣濃度約為15.2%左右，低于經常有人停留場所區內的氧氣濃度不得低于16%規定值；

（2）滅火劑噴射時間：t≤60s；

（3）滅火劑噴射結束后，正常滅火時間≤60S;

（4）只能用封閉場所；

（5）可撲滅A(固體表面火災)、B、C、E類火災；

（6）電器設備滅火浸漬時間不應小于10 mìn；

（7）可用于經常有人的場所。

 滅火系統（設備）種類與主要用途：

（1）20℃時工作壓力有15Mpa和20 Mpa兩種；

（2）15Mpa和20 Mpa兩種壓力，一般均是減壓到≤7 Mpa，滅火劑輸送距離均≤150m；

（3）15Mpa和20 Mpa兩種壓力IG541氣體滅火分統，鋼瓶充裝 IG541氣體藥劑充裝量系數分別為211.15kg/m3和281.06kg/m3，20 Mpa鋼瓶比15Mpa鋼瓶多充裝氣體藥劑重量約33%，但產品配套零部件成本約高于33%，因壓力高生產、運輸、安裝、使用時更不**，因壓力高氣體藥劑更容易泄漏。 IG541和 IG100氣體滅火系統鋼瓶中的壓力是超高壓容器，我國使用氣體滅火系統產品近三十年來， IG541鋼瓶發生爆炸事故*多，至少有十幾起。IG541鋼瓶正常使用5年以上，據維修人員和生產銷售生產廠家介紹說，容器閥和鋼瓶均有腐蝕，部分腐蝕較嚴重的，則非常危險。IG541氣體滅火系統產品藥劑鋼瓶正常超過5年以上，維修檢測項目應從嚴**檢測。其次是二氧化碳鋼瓶，七氟丙烷鋼瓶發生爆炸事故基本沒有聽到。

（4）防護區面積不宜大于 800㎡， 容積不宜大于3600m3產品；

（5）IG541氣體滅火系統產品經過近二十幾年應用，主要用于數據中心、算力中心主機房。外貯壓式七氟丙烷滅火系統應用不到十年，憑借自己滅火濃度低、藥劑無泄漏、占地面積小了3-6倍、**等優點，搶占了 IG541氣體滅火系統產品不少應用市場和項目。

（6）IG541氣體滅火系統，20℃時工作壓力有15Mpa和20 Mpa兩種，目前國內絕大多數氣體生產廠家主要生產20℃時15Mpa IG541氣體滅火系統產品，生產20℃時20 MpaIG541氣體滅火系統規格廠家很少，這些廠家主要是設規格門檻，減少競爭，但生產銷售成本還高，并且產品更危險，不符合國家和數據中心設計規范原則，我們各級消防同仁應制止這種**設計方案和設門檻競爭手段。

（c）IG100滅火系統種類與主要用途：

IG100氣體滅火系統產品應用不到十年左右，產品技術性能參數、零部件結構尺寸和工作原理及產品種類與滅火劑鋼瓶規格，完全與IG541混合氣體滅火系統一致，只將滅火劑鋼瓶中的IG541滅火劑混合氣體更換為100%氮氣，這里就不再重復闡述該產品性能參數了。IG100氣體滅火系統產品生產銷售，主要是部分氣體生產廠家，為了設置種類規格門檻，減少競爭，用IG100氣體滅火系統代替IG541混合氣體滅火系統，主要用于數據中心機房滅火，算力中心機房滅火。IG100氣體滅火系統滅火性能參數和生產銷售成本都高于IG541混合氣體滅系統銷售成本，*關鍵是滅火效果差、防護區內若有人，會缺氧不**。若所有生產氣體廠家均生產15MPa和20MPaIG100氣體滅火系統，還生產20MPaIG541混合氣體滅火系統產品，則所有氣體生產廠家均沒有氣體種類和規格產品門檻了，若仍設計采用IG100氣體滅火系統代替IG541混合氣體滅火系統，反而會造成產品不**、不節能環保、滅火性能不好，更不經濟性的局面。這純屬重復投資建廠范疇，這將嚴重違反《數據中心設計規范》中**、經濟合理、節能環保設計準則，更嚴重違反中國政府承諾的2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和的綠色節能環保目標。

（d）細水霧滅火系統特點與性能參數及用途

細水霧滅火系統是將水加壓到中、高壓流入噴嘴，噴出后被空氣撕碎成不連續的粒徑為0.2～0.4mm的細小霧滴。滅火機理主要是表面冷卻、窒息、阻隔和浸濕作用，屬物理滅火性質?？捎糜趽渚?span>A、B、C、E類火災?？捎糜谌蜎]和局部滅火兩種方式。細水霧滅火系統大多認為只能控火，滅火有歧異。

依據天津某消防支隊和某消防科研單位細水霧滅火系統在電纜隧道中，按1：2比例實際情況做模擬滅火試驗論文分析，當上下兩層都放置有電纜的時候，由于電纜對細水霧的阻隔作用，下層的火焰更難撲滅，若下層電纜增多，使得火焰功能也更大，因此在這種情況下火焰*難撲滅，需增加細水霧噴頭持續時間。依據其它細水霧滅火系統實驗論文和文章介紹。當火源上方有遮擋物寬度超過1m左右或噴頭離火源較遠時，粒徑為0.2～0.4mm細小水霧也不能迂回障礙物，遇到障礙物變為小水珠和一小片水，火災難撲滅。滅火后將會造成水漬現象和電器元件接觸**或觸電事故產生。

數據中心、算力中心主機房中的計算機、服務器、網絡設備、高精度電子元器件，主要安裝于各機柜中，若采用細水霧來撲滅機柜中的電器火災，首先機柜將粒徑為0.2～0.4mm細小水霧遮擋在機柜外，很難實現對機柜滅火。

北方家中，進入冬季時大多家中均有加濕器，加濕器產生的細水霧粒徑基本與細水霧滅火系統噴射的細水霧粒徑大小一致。自己在家可做一個小試驗，將手掌放置在水霧上方遮擋十幾秒，手掌上便會有水珠，水珠的增多將產生水漬和小片水現象，手掌背面沒有水霧，說明細小水霧遇遮擋物時，水霧碰到遮擋就會被遮擋物吸收變成水珠和一片水，不會繞過遮擋物。水珠或一片水碰到高精度電子元器件或流入機房地板夾層電纜層，將會造成高精度電子元器件或電纜接觸**或短路現場發生。

細水霧滅火系統重要性能參數和設計要求：

（1）噴頭工作壓力應＞10MPa，

（2）開式滅火時響應時間≤30s，氣體滅火系統產品一般不到5s。

（3）電子信息系統機房噴頭工作層的安裝高度≤3m，*小噴霧強度≥0.3L/min·㎡。

（4）細水霧滅火系統滅火時間，GB50898《細水霧滅火系統》國家標準規范A.2.8條就規定：“從噴出細水霧至滅火的時間不應大于15min”。細水霧滅火系統與各種類型氣體滅火系統滅明火時間相差為30～60倍，相差太大了。數據中心和算力中心主機房中每一個機柜成本一般分別為15萬元和20萬元，這么昂貴造價，耽誤一秒鐘就會造成巨大損失，更關鍵是細水霧對整個防護區機柜噴灑后，短時間內不能滅火，還會對機柜中高精度電子元件產生水漬現象，將可能影響整個主機房中所有機柜和地板夾層電纜線接觸**、短路現場產生，不能短時間恢復正常工作狀態。

（5）系統設計持續噴霧時間不應小于30min，這滅火時間也太長了。氣體滅火系統產品國家標準規定，滅火藥劑噴射后，30～60s內明火應撲滅。

（6）細水霧滅火系統設計規范要求，提供給細水霧滅火系統泵組的水質不應低于現行國家標準《生活飲用水衛生標準》GB5749，也就是說儲水箱中水應每半年更換一次，若水質不干凈，水質將產生小蟲等污垢雜物，將可能堵塞管道和噴頭水霧小孔，影響滅火效果或不能噴水。細水霧滅火系統日常和定期維護檢查比各種氣體滅火系統復雜、不直觀，維護成本極高。

綜合上述細水霧滅火系統產品滅火時間長和細水霧難進入機柜中、滅火有歧異等問題、主要性能參數、滅火試驗等情況介紹，本人認為數據中心、算力中心主機房不宜使用細水霧滅火系統，因風險太大了。本文章后續不再介紹細水霧滅火系統了。