宋黎

摘 要：新基建的热潮下，数据中心发展迅猛，其承载着重要数据、信息、现行业务的功能，对安全性和环境的要求极为严格。数据中心有大量的设备、电缆、服务器，有着较高的火灾危险性，安全可靠是对数据中心的基本要求，数据中心一旦发生火灾事故，其直接损失及间接造成的影响是难以估量的。因此，针对最新的数据中心工程设计中的消防弱电系统进行简述，总结数据中心火灾自动报警及其联动控制系统设计的一些基础原则，以供参考。

关键词：安全性；极早期；联动；监控；报警

中图分类号：TU892                               文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2023）07-0117-03

1 消防弱电系统内容

数据中心消防弱电系统主要包含有火灾报警系统、消防联动控制系统、防火门监控系统、广播（应急）系统、气体报警系统、电气火灾监控系统、消防电源监控系统。

2 火灾报警、消防联动控制系统

火灾报警系统是用于在火灾发生时，系统探测器自动发出报警信号的系统。消防联动控制系统是在确认火灾发生后对各类消防设备进行启动，非消防设备进行相关控制的系统。火灾报警和消防联动控制系统的可靠性和及时性都非常重要[1]。

2.1 系统设计内容

火灾报警系统主要包含火灾报警探测器的点位及其布线。联动控制系统主要包含手动报警按钮、声光报警器、暖通、给排水、强电消防相关的联动点位布置及其布线，該系统还包含各楼层的消防电话分机、火灾显示屏的布置及其对应的布线。

2.2 探测器的选择和设计原则

火灾探测器需要根据房间的功能和工作环境进行确定，在设计时一般优先选择感烟探测器。在正常情况下感烟探测器有误报可能性的房间，建议采用感温探测器或者其他适合的探测器。在设置气体灭火系统的房间内，需同时设置感烟和感温两种火灾探测器。火灾探测器的保护半径、保护面积与房间的层高、房间的面积等有密切的关系，在设计时需要准确结合建筑情况（包括房间的高度、房间的吊顶情况、无吊顶区域的梁布置及梁高等），在准确地掌握这些信息后，参照规范相关要求进行设计。

2.3 极早期火灾探测系统的设计原则

点型感烟探测器虽然初始灵敏度水平比点型感温探测器高很多，但当期探测到烟雾时，由电气设备引发的火灾可能已经对该设备造成了损害[2]。数据中心建筑中的运营商接入机房、主机房、电池室、变配电室等处，应设置高灵敏度空气采样早期烟雾探测器。整个空气采样早期烟雾探测系统网络一般为环形网络结构，空气采样早期烟雾探测器也可通过输入模块接入传统火灾报警系统，实现火灾早期报警的功能。

吸气式烟雾探测系统又可分为激光式和光电子式两类，两者的主要区别是：前者的精度高于后者，但前者的价格和维护成本也高于后者[3]。通常极早期火灾探测系统仅作为火灾报警的补充，不作为消防联动的触发条件。

2.4 手动报警按钮的设计原则

手动报警按钮一般设置在出入口和公共走道区域，在一些面积过大的房间，有时需要增设手动报警按钮，才能满足规范对其设置距离的要求。在设计时需要按照防火分区，还需要考虑房间内设备布置对步行路线的影响，并满足规范的距离要求进行设计。

2.5 声光报警器的设计原则

声光报警器一般设置在楼梯口、消防电梯前室、建筑内部拐角处、出入口、公共走道区域等位置。在设计时，一般将声光报警器和手动报警按钮配套设置在同一位置的不同高度。

2.6 消防电话分机的设计原则

数据中心项目中，应在消防泵房、变配电室、UPS室、排烟机房、灭火控制系统操作装置处、消防电梯机房，及其他与消防联动控制有关、经常有人值班的机房设置消防电话分机。消防电话系统有总线制和多线制两种形式。在方案阶段需要进行系统形式的确定，保证后期实施时图纸和产品选择的一致性。

2.7 火灾显示屏的设计原则

火灾显示屏一般设置在每个报警区域内，当一个报警区域包含多个楼层时，应考虑在每个楼层设置一台火灾显示屏。如楼层面积过大，可以在每层的不同防火分区分别设置一台火灾显示屏。

2.8 水消防系统联动的设计原则

与水专业消防系统相关的联动包含消火栓系统、湿式喷淋系统、干式喷淋系统、预作用喷淋系统、细水雾喷淋系统等。在设计水专业消防系统相关的联动控制部分前，应对该系统在本项目中采用对应联动的控制原理和逻辑说明进行仔细了解，每套系统不同情况不同项目下，需要控制的设备、需要接受的信号以及相关的逻辑关系都不相同。

2.9 气灭消防系统的联动的设计原则

在数据中心建筑中，部分重要的房间会设置气体灭火系统。气体灭火系统的相关联动控制和水消防系统区别较大。通常在气灭防护分区内，需要同时设置两种火灾探测器，在防护的附近（一般在防火区的门侧）设置对应的气灭控制器。气灭防护区内的火灾探测器接入火灾报警系统有两种方式，一种是直接接入建筑的火灾报警系统，另一种是就近接入此防护分区的气灭主机。这两种接入系统的方式在项目中都有应用，在设计方案阶段需要对此细节进行明确。

2.10 暖通消防系统的联动设计原则

在数据中心建筑中，和暖通专业消防系统的联动控制主要包含空调系统、排烟系统、正压送风系统、灾后清空系统及事故排风系统。在气灭区域实施气体灭火前，需要对防护区内外之间涉及的各系统上风管处的阀门进行联动控制，保证气灭防护区内的密闭性。消防风机除了需要通过模块实现联动控制，还需要在消防控制室对这些重要的消防设备进行直接的硬线控制。

2.11 强电消防系统联动设计原则

在数据中心项目中，与强电专业之间的消防联动设计主要包含切除非消防电源、启停消防风机、启停消火栓喷淋泵、启动事故风机、启动应急照明系统等。

在进行非消防电源切除的时候，需要结合数据中心项目的运维、管理及设备电源的重要性等多方面进行考虑，既要满足规范的切非要求，又要满足后期运维、管理对切非颗粒度细化的要求，做到既满足安全，又不能切非区域过大造成对项目后续运营的不良影响。

在设计消防风机启停的方面，应与强电专业进行充分沟通，如果多台消防风机在同一组消防系统中，可以根据是否将这样的消防风机划分为一组，进行控制来确定控制的组数，从而优化模块的设置数量。

项目中通常设置集中控制型智能应急照明及疏散指示系统，控制主机一般设置在消防控制室内。火灾时，火灾报警控制器通过通讯接口，向集中控制型消防应急照明和疏散指示系统控制器提供防火分区着火点信息，控制器计算机根据所提供“通信协议”进行分析，选择一个最佳的逃生疏散预案路线，驱动预案设备指引逃生。

2.12 其他消防联动系统设计

除了消防联动系统的相关设计，在数据中心建筑中还有防火门、防火卷帘、电梯等其余建筑设备的联动控制。

3 防火门监控系统

在数据中心项目中需要在常开防火门或疏散通道上的防火门设置防火门监控模块，防火门的开启、关闭及故障信号应该反馈到防火门监控系统主机。常开防火门需要在发生火灾时进行相关联动控制，由消防联动控制器或防火门监控器控制其关闭。在设计时，需要注意与建筑专业充分沟通，用不同的图例表示出常开、常闭防火门的监控模块，这样便于后续项目准确实施。

4 应急广播系统

4.1 扬声器的选择

在数据中心项目中，选择扬声器需要根据建筑内各房间的层高、面积，是否有吊顶及吊顶的形式来决定。無吊顶的区域一般选择壁挂式扬声器，有吊顶的区域一般选择嵌入式扬声器。在有些公共区域虽然有吊顶，但吊顶为镂空吊顶时，需要结合吊顶实际情况确定扬声器类型。

4.2 扬声器位置设计原则

在数据中心项目中，扬声器一般设置在走道、模块机房、设备用房等区域。设置扬声器时，需要满足GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》中对扬声器的最小间距要求，并考虑房间的环境噪声对其设置密度的影响。在进行扬声器的布置时，要提前了解清楚建筑房间内的环境噪声情况，根据噪声情况来计算扬声器的设置数量，并进行合理排布。在公共区域（特别是走道的位置）设置扬声器时，不建议按照规范的最大距离要求进行扬声器设置。

公共区域的各项设施较多，在后期进行走道区域吊顶综合时，扬声器的位置可能会因为避开其他专业设备的位置被调整，造成局部区域的扬声器覆盖距离不能满足要求的可能性。对此需在吊顶综合后对扬声器的设置距离进行复核。

4.3 扬声器线路的设计

在数据中心的扬声器线路设计中，需要根据防火分区、楼层及建筑的尺寸等因素综合进行考虑。扬声器的回路划分，建议分层进行划分，当单层面积过大，建议在楼层按区域也进行分区划分回路。划分回路的优势要注意如下3方面：第一，不同回路之间是物理隔离相互无关的，当某部分扬声器或者线路出现故障时，可将对整个应急广播系统造成的影响面降到最低。第二，扬声器的回路设置需要考虑每个回路上的压降，如果一个回路上所承载的扬声器功率过大，或造成压降损失增加，不满足系统使用的要求。第三，回路划分也能有助于后期对分区广播进行更有利地实现。

设计人员在进行广播线路设计时，应充分结合建筑的平面布局、功能要求以及结合系统的相关计算对应急广播系统线路进行设计。室内广播输出线路一般宜采用RVS-2X1.0～1.5 mm2双绞线，亦可采用RVV-3X1.0～1.5 mm2三线传输方式。采用后者时各个扬声器也可灵活选择收听所有广播或仅听应急广播，不需另布切换控制线。为防止广播输出线路广播输入信号线和其他信号线路产生干扰，广播输出线路一般不应与其他弱电线路同管、同线槽敷设。

4.4 广播系统功放的选择

在选择广播的功率放大器时，如果每个广播分区的扬声器数量少，可以考虑几个广播分区共用1台功率放大器，此种情况下需要在功率放大器和几个分区扬声器之间安装扬声器分区选择器。

如果一个分区的扬声器数量过多，已经超过可以选择的单台功放的最大功率时，可采用多台功率放大器对应一个分区，把这些功率放大器的输入端可以并接在一起，接至上端的输入信号。此种应用情况下，应注意所有功率放大器的输出端不能直接并联在一起，需要严格按照扬声器与功率放大器匹配的关系将该分区扬声器分成几组，分别接至各功率放大器的输出端上。

功率放大器容量的计算公式如式（1）所示。

P=K₁K₂P₀（1）

式中：P为功放设备输出总功率；P₀为每回路同时广播时最大电功率；K₁为线路衰减补偿系数，衰减为1dB时取1.26、2dB时取1.56；K₂为老化系数，一般取1.2～1.4。

5 电气火灾监控及消防电源监控系统

5.1 电气火灾监控系统的设计

数据中心建筑的电气设备数量多且重要级别高，在进行电气火灾监控系统设计时，需根据电气线路敷设、用电设备的情况来确定电气火灾监控探测器的形式和安装位置。

电气火灾监控系统的设置不应影响供电系统的正常工作，不宜自控切断供电电源。剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端测温式电气火灾监控探测器应设置在电缆接头、端子、重点发热部件等部位。电气火灾监控系统主机通常设置于消防控制室内，采用壁挂式。

5.2 消防电源监控系统的设计

消防电源监控系统一般是针对消防电源相关的配电箱进行电气火灾监控。消防设备电源监控系统主机设置于消防控制室内。系统主机以及监控器电源引自就近消防电源配电箱备用回路。监控主机采用总线通信方式，消防电源监控系统监控信号只作用于报警，不作用于电源切断。

6 气体探测报警及其联动控制系统

气体探测报警系统是由气体报警控制器、气体探测器和火灾声光警报器及对相应区域的事故风机联动控制组成。其中可燃气体探测器的报警信号应通过气体报警控制器需要接入火灾自动报警系统，不能直接通过火警总线接入火警系统。

在数据中心项目中，一般在柴油发动机组对应的油箱间设置油气探测器，气体报警主机一般设置在数据中心的消防控制室内。油箱间、油泵间设置的油气探测器，当油箱间油气浓度超过设定值时，油气探测器报警信号通过油气报警控制主机上传至火灾报警控制器（联动型），并应能在消防控制室图形显示装置上显示。火灾报警控制器（联动型）联动启动事故排风机。

在数据中心建筑内的电池室设置氢气探测器。当电池室氢气浓度超过设定值时，氢气探测器报警。氢气报警控制器将报警信号班室火灾报警控制器，并应能在消防控制室图形显示装置上显示。氢气探测器需给自控系统提供相关的报警接点。火灾报警控制器（联动型）联动打开事故排风风管上的常闭防火阀，并联动启动事故排风机。

在数据中心设置制冷机房时，需要在制冷机房设置探测制冷剂泄漏的气体探测器。当制冷剂泄漏，达到报警阈值时，气体报警主机联动启动相关区域的事故风机并联动该区域的声光报警器进行报警。

气体报警主机自身的报警信息、故障信息，应在消防控制室有显示，且此相关信息需要与火灾报警信息的显示有所区别，便于值班人员很快地识别。气体报警控制器在接收到现场气体探测器的报警信号后，主机发出报警信号的同时需要同时启动保护区域的火灾声光警报器。

参考文献

[1] 张树臣.建筑弱电工程设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2018.

[2] 耿怀渝（Hwaiyu Geng）.数据中心手册[M].黄冬梅.北京：机械工业出版社，2022.

[3] 钟景华.新基建：数據中心规划与设计[M].北京：电子工业出版社，2021.