浅析机房HFC-227七氟丙烷气体灭火系统

浅析机房 HFC-227七氟丙烷气体灭火系统

赵志斌

中国移动通信集团江苏有限公司

[摘 要]： 通过HFC-227七氟丙烷气体灭火系统在某项目一期工程IDC机房保护区的应用实例，阐述此类灭火系统的性能特点、灭火机理、设计原则。

[关键词]： HFC-227七氟丙烷气体灭火系统 机房

1 .机房对气体灭火系统的要求

1.1 机房定义

IDC机房主要为电子信息设备提供运行环境的场所，可以是一幢建筑物或建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。主机房包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。辅助区包括进线间、测试机房、监控中心、备件库、打印室、维修室等区域。支持区包括变配电室、柴油发电机房、UPS室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、消防和安防控制室等。

1.2 机房分级

电子信息系统机房应划分为A、B、C三级。设计时应根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属级别。根据规范，该项目机房为A级。

符合下列情况之一的电子信息系统机房应为A级

(1) 电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；

(2) 电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。

1.3 规范要求

电子信息系统机房应根据机房的等级设置相应的灭火系统，并应按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016和《气体灭火系统设计规范》GB50370的要求执行。

A 级电子信息系统机房的主机房应设置洁净气体灭火系统。

1.4 保护措施

机房是一个相对封闭的空间，电子信息系统机房内若违规安装使用电器设备，任意乱接临时电线；日光灯、镇压流器、用电设备的电气线路年久失修；计算机、通信设备、处理设备、控制设备等长时间工作，空调长期开启，容易造成用电负荷超载，机内电路故障、元器件过热、UPS电源短路等均有可能造成火灾事故的发生。此外，电子信息系统机房为了保持恒温、洁净环境而大量使用木材、胶合板及塑料等可燃易燃材料进行装修，一旦遇到明火，容易引起火灾，产生大量的烟雾，造成人员的窒息死亡。电子信息系统因火灾运行中断将造成较大的经济损失、造成公共场所秩序混乱。

为保证机房电子信息系统的正常运营和主要电气设备安全，尽可能减少火灾发生后的经济损失及恢复正常运营，本机房楼的重要电子电气设备用房均采用全淹没HFC-227七氟丙烷气体灭火系统进行保护，共设置了3套组合分配系统。

系统配置 表1

2 HFC-227七氟丙烷气体灭火系统

HFC-227ea灭火剂是以物理灭火方式为主，化学灭火方式为辅的气体灭火剂，分子式为CF3CHFCF3，化学名称为七氟丙烷，其特点是无色、无味、不导电、无二次污染，对臭氧层的耗损潜能值（ODP）为零，符合环保要求。HFC-227ea灭火剂具有灭火效能高，不污染设备，电绝缘性好，灭火迅速等优点，是卤代烷灭火剂较理想的替代物，是一种理想的灭火剂，适合于各类电子计算机房灭火系统。

2.1 灭火机理

HFC227是属于卤代烃类产品，卤代烃灭火剂是制冷剂，常被用于冷冻和制冷。卤代烃灭火剂灭火，主要是由于它们去除热量的速度比火产生热量的速度快。灭火机理是由以下三项共同构成的：

（1）使保护区冷却：大多数卤代烃药剂是以液态形式喷射到保护区的，在喷出喷头时，液体灭火剂沸腾，极快地转变为气体，由于这两态之间的变化需要大量热量，就极大地冷却了保护区和火焰周围的气体。

（2）卤化烃灭火剂分裂：卤代烃灭火剂是由大分子组成的，在火焰中卤代烃分子中的一些键断裂，这些键断裂所需的能量导致冷却（由于吸收热量）（在接着的化学反应链中，这些分子重新结合为稳定的分子）。

（3）氧气消耗：保护区内灭火剂的喷射和火焰的存在降低了氧浓度，从而降低了火焰的燃烧速度。卤代烃灭火剂的抑制与灭火原理以卤代烷1301灭火剂不同，燃烧是带有链式反应和激发分子团的气相化学过程。卤代烷1301中的Br原子可以消除激发分子团，这一反应中断了链式反应，减少了反应中的分子团浓度，从而中止了燃烧反应。F和CL原子有时也可以激发分子团，但卤代烃似乎没有这种反应。

2.2 性能特点

HFC-227ea灭火剂具有以下几个特点：

（1）对大气环境无危害作用

（2）对人体无毒性危害

（3）对保护空间的财产无危害

2.3 适用场所

HFC-227ea灭火剂适用于扑救下列火灾：电气火灾；液体火灾或可熔化的固体火灾；固体表面火灾。防护区的设置包括：服务器机房、网络机房、存储机房、变配电室、柴油发电机房、UPS室、电池室等。

2.4 系统组成

HFC-227七氟丙烷气体灭火系统主要部件有灭火剂储瓶、瓶头阀、选择阀、安全阀、单向阀、电磁瓶头阀、低通高阻阀、压力开关、启动气瓶、喷嘴、管道及管道附件等。根据使用要求，可以形成单元独立系统、组合分配系统等形式，实施对单区或者多区的消防保护。2.5 灭火系统控制方式

（1）自动控制

将灭火控制器上的控制方式选择键拨至“自动”位置，灭火系统则处于自动控制状态。当保护区发生火情时，火灾探测器发出火灾信号，经报警控制器确认后灭火控制器发出声、光报警信号，同时发出联动指令，相关设备联动，经过一段延时时间，发出灭火指令，打开电磁瓶头阀释放启动气体，启动气体通过启动管路打开相应的选择阀和瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。

(2）电气手动控制

将灭火控制器上的控制方式选择键拨至“手动”位置，灭火系统则处于电气手动控制状态。当保护区发生火情时，可按下手动控制盒或灭火控制器上“启动”按钮，灭火控制器发出声、光报警信号，同时发出联动指令，相关设备联动，经过一段延时时间，发出灭火指令，打开电磁瓶头阀释放启动气体，启动气体通过启动管路打开相应的选择阀和瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。

(3）机械应急操作

当保护区发生火情且灭火控制器不能有效的发出灭火指令时，应立即通知有关人员迅速撤离现场，打开或关闭联动设备，然后拔出相应电磁阀上的安全插销，操作手柄即可打开电磁阀，释放启动气体。启动气体打开相应的选择阀、瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。如此时遇上电磁瓶头阀维修或启动气体储瓶更换氮气不能工作时，可手动压下相应保护区的选择阀手柄，敞开压臂，打开选择阀。然后，再扳动相应瓶头阀上的手柄，打开瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。

(4）紧急停止操作

当发生火灾报警，在延时时间内发现不需启动灭火系统时，可按下手动控制盒或灭火控制器上“停止”按钮，即可阻止控制器灭火指令的发出。

2.6主要设计原则

(1）全场消防设计按每个系统同一时间只发生一次火灾考虑；

(2）系统设计遵循国家现行的消防法规，针对防护区的具体情况，做到安全可靠，技术先进经济合理；

(3）全场采用统一类型的灭火剂，一套组合分配系统防护的防护区数量不大于8个；

(4）灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部并应直通室外。通信机房、电子计算机房等场所的通风换气次数应不小于每小时5次；

(5）储瓶间的门应向外开启，储瓶间内应设应急照明；储瓶间应有良好的通风条件，地下储瓶间应设机械排风装置，排风口应设在下部，可通过排风管排出室外。

2.7 系统设计

(1）气瓶室及防护区设计温度

气瓶室的环境温度为-10~50°C，而防护区环境温度表则根据实际防护区性质而定。一般情况下，环境温度为4～27℃的防护区：服务器机房、网络机房、存储机房等。环境温度为4～36℃的防护区：柴油发电机房等。

(2) 设计浓度

最小设计灭火浓度为8%，最大设计灭火浓度为10%。

(3）相关设计时限

在通讯机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8s；在其它防护区，设计喷放时间不应大于10s。灭火浸渍时间大于5分钟。

(4）系统工作压力

本项目各系统工作压力为5.6MPa，三级充压系统，灭火剂储瓶的最大充装密度为678kg/m³，工作的公称压力为5.6MPa：启动氮气规格为4L，工作的公称压力为6.0MPa。

(5）喷头布置

喷头安装高度小于1.5m时，保护半径不宜大于4.5m;喷头安装高度不小于1.5m时，保护半径不应大于7.5m。

单层喷头的最大防护高度不大于6.5m,高度超过6.5m的防护区设置多层喷头。防护区有吊顶的，需在吊顶内设置喷头。

2.8 泄压装置

防护区的外墙上设置泄压装置。泄压装置平时关闭，动作开启压力为800Pa，并能够在泄压后自动关闭，耐火极限不小于0.5h。该装置选用定型产品,其等效面积,安装高度与位置详见平面图和泄压装置安装大样图。

3 结束语

机房对消防设施的要求是很严格的。结合信息机房特点和众多火灾实例，不难看出机房气体灭火系统应满足以下要求：

(1）灭火迅速,效率高,事故后易于清除整理,能尽快地恢复机房设备运行,将损失减少到最低限度；

(2）灭火剂不导电,不会产生对设备有侵蚀的衍生物,避免造成二次损失；

(3）无毒无味无烟,对人无危害；

(4）不破坏臭氧层,不会产生温室效应；

(5）系统造价经济合理,运行安全可靠。

而HFC-227七氟丙烷气体灭火系统完全能满足这几点要求，故现在的机房消防系统中已经越来越广泛的应用。

参考文献：

[1] 中国电子工程设计院主编 电子信息系统机房设计规范（GB 50174-2008 ） 中国计划出版社 2009

[2] 公安部天津消防研究所主编 气体灭火系统设计规范（GB 50370-2005） 中国计划出版社 2006

[3] 南京消防器材股份有限公司 HFC-227七氟丙烷自动灭火系统使用说明书