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HPC集群机房建设与管理:高性能计算机房消防系统

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:该系统用于HPC集群机房保护时,应采用预作用式系统。细水雾系统分为高压、中压和低压系统,而用于HPC集群机房保护的主要是高压系统。

HPC集群机房建设与管理:高性能计算机房消防系统

消防系统的主要作用是控制或扑灭火灾,保护设备及建筑。常见的消防系统有:消火栓系统、水喷淋系统和高压细水雾系统。常用的移动式灭火设施主要有:手提式干粉灭火器、手提式水基灭火器和移动式高压细水雾灭火装备。

6.2.2.1 消火栓系统

室内消火栓属于建筑消防的常规配置,其作用是保护建筑,而不是保护设备。一般来讲,消火栓是供训练有素的专业消防队员使用的,而不是普通的工作人员。为方便工作人员使用,可在消火栓箱内增设消防卷盘。一旦到了动用消火栓的阶段,也就是意味着火势已经蔓延或扩大了。大量的水喷射到机房内部,对设备及机房的破坏就在所难免了。因此,消火栓的保护是破坏性的。该系统应根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)设计。

6.2.2.2 水喷淋系统

水喷淋是经济、高效的自动消防系统,其设计防火目标是“控火”,而非“灭火”。该系统用于HPC集群机房保护时,应采用预作用式系统。普通的湿式系统存在管道或者喷头漏水的隐患。水喷淋系统的设计应按照《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2005)执行。

对于电子设备,水渍损失是业界普遍担心的问题。在美国消防协会的《IT设备消防规范》(NFPA 75)的附录B中有如下论述:人们普遍有一种误解,就是电子设备暴露在水或潮湿环境中会造成永久性损伤。事实上,喷射、飞溅或滴落在电子设备上的水很容易清除。然而,在发生水渍损失事故后,立即采取应对措施是极其重要的。最重要的是,关闭所有设备的供电电源,即不要让被淋湿的设备带电。

对于被浸湿的设备,可采取如下措施:

(1)打开机箱,去掉侧板和箱盖,拆下底板,使得积水从设备内部流出。

(2)用风扇吹干设备,将可移动的设备转移到空气干燥的空调房间内。

(3)使用压缩空气以不大于35kPa(50psi)的压力吹出内部蓄积的水。

(4)使用手提式吹风机近距离吹干接头部位、底板上绕接部位、集成电路板插头。(注意:要使吹风机与部件和电线保持适当的距离。电子部件过热能会造成永久性损坏。)

(5)使用医用棉签擦拭难以够到的部位。轻轻地擦拭部件的表面,去除残留水分。不要用棉签清理绕线终端。

(6)在干燥关键部件的初始阶段,使用含有氟利昂——酒精混合物的无水喷雾剂是行之有效的做法。

(7)聘请从事数据恢复的专业人员处理。

6.2.2.3 细水雾系统

细水雾是高压水经特殊喷嘴而产生的极其细小且具有充足动量的水喷雾。该技术灭火、控制火情的效率远高于普通水喷淋系统,并且具有高效、环保、节水的特点,在欧洲广泛地用于数据设备机房的保护。(www.xing528.com)

细水雾技术极大地增加了单位体积水的比表面积,能更高效地吸收热能,进而冷却火焰。水雾在吸收热能后会迅速汽化.其体积将增加1650倍。另外,产生的水蒸气既稀释了火焰周围氧气的浓度,同时又阻止了外部氧气的补充,进而窒息了燃烧。此外,细水雾还具有阻挡辐射热和“洗涤”烟雾的功能。该功能尤其有利于人员或数据中心(HPC集群机房)的保护。

细水雾系统分为高压、中压和低压系统,而用于HPC集群机房保护的主要是高压系统。通常,喷头的最低工作压力不宜小于8.0MPa,雾滴直径(DV0.9)不宜大于200μm(最好小于100μm)。该系统可为开式系统,也可为闭式系统,而在欧洲的大型数据机房,基本上采用的是高压闭式系统。

开式系统由闭式细水雾喷嘴、选择阀、泵组及水箱等构成,其工作原理类似于雨淋系统。闭式系统由闭式细水雾喷嘴、区域阀、泵组及水箱构成,动作原理类似于水喷淋系统。

高压细水雾消防栓是类似于手持式灭火设备,由高压细水雾水枪、高压软管、箱体等组成。

细水雾系统可参考的国际标准主要有美国防火协会的《细水雾消防系统规范》(NFPA 750)和欧盟的《细水雾消防系统设计、安装规范》(CEN/TS 14972)。系统的设计除了应执行相关的设计规范外,还应符合由独立的第三方火灾试验室提供的、符合国际上相关测试协议的火灾测试报告

6.2.2.4 气体灭火系统

自20世纪80年代起,气体灭火系统就广泛地用于各类重要设备机房的保护。该系统的特点是对设备没有明显的损害,系统也相对简单、灵活。该系统的设计应根据《气体灭火系统设计规范》(GB 50370-2005)执行。

气体灭火剂可分为化学气体灭火剂和惰性气体灭火剂。化学气体灭火剂的灭火原理是,灭火剂参与燃烧过程,并切断燃烧的链式反应。典型的化学气体灭火剂是七氟丙烷(HFC-227ea)。该灭火剂的优点是灭火效率高,尤其是对油类火。但这类气体多数都是超级温室气体,如七氟丙烷的CWP为2900,三氟甲烷(HFC-23)的CWP为11700(CWP为温室效应值,CO2的CWP为1.0),所以不宜大量使用。此外,《洁净气体灭火系统规范》(NFPA 2001)还提到,化学气体在灭火过程中,在高温环境下还会分解氢氟酸(HF)等副产品,而氢氟酸具有很强的腐蚀性,会缓慢腐蚀电子设备。

惰性气体灭火剂的灭火原理是,降低保护区内氧气浓度,使之不能支持燃烧,这与化学气体灭火剂完全不同。典型的惰性气体灭火剂是IC-541,其成分为氮气、氩气、二氧化碳按5∶4∶1的混合物。对于HPC集群机房,惰性气体的灭火浓度较化学气体高很多倍,所以钢瓶较多,占用钢瓶间面积也比较大,但灭火剂便宜,其综合造价略高于化学气体系统。

洁净气体是1996版NFPA 2001中出现的定义,即不导电、易挥发、蒸发时无残留物的气体灭火剂。洁净气体是针对哈龙1301或1211的概念,也就是对大气臭氧层没有破坏作用的气体。七氟丙烷、三氟甲烷、混合惰性气体及二氧化碳等都属于洁净气体,但不是“绿色”环保型气体。

气体灭火系统的使用应充分考虑到系统的特点。气体灭火系统应用于规模比较小的机房,也不宜长距离输送。保护区过大,会使灭火剂很难达到规定的灭火浓度,并且非常不经济。

气体灭火系统对保护区的密闭性有苛刻的要求,在实际工程中很困难做到严格地“密闭”。根据美国FM的调查结果,气体灭火的失败率是49%,而失败的绝大多数原因是灭火剂达不到设计的灭火浓度。迄今为止,国内还没有气体灭火成功的案例。

另外,国内、外还频繁地发生气体灭火系统误喷,甚至伤人事故。因此,出于安全考虑,气体灭火系统不得用于有人值守的机房。6.2.2.5灭火器

建筑灭火器主要是手提式磷酸铵盐干粉灭火器和手提式水基喷雾灭火器。手提式灭火器是供给普通工作人员使用的,其作用是扑灭初期火灾。该装置的配备应根据《建筑灭火器设置规范》(GB 50140-2005)执行。磷酸铵盐干粉灭火器的优点是经济,缺点是污染设备、污染环境、可靠性不高。近年来,出现了手提式水基喷雾灭火器,属于环保性灭火技术,与磷酸铵盐灭火器相比,具有冷却、湿润功能,其灭火效果比干粉灭火器更理想。

随着高压细水雾技术的普及,市场上还出现了推车式高压细水雾灭火设备。该装备具有机动灵活、节水高效和保护范围广的优点。

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