20世紀以來，全球的經(jīng)濟和科技都得到了非常驚人的發(fā)展，人類也在20世紀正式迎來了信息時代?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展讓各類信息采集和傳播技術得到了前所未有的水平，信息技術和互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和普及帶來的就是龐大的信息數(shù)據(jù)。2020年3月，黨中央提出了要加快5G網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心等新型基礎設施建設進度。由于數(shù)據(jù)中心的給排水及消防系統(tǒng)的設計有其特有的需求，故筆者結合近年來負責過和參與過的大型數(shù)據(jù)中心設計，針對《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017（以下簡稱《數(shù)規(guī)》）中的要求，總結并分析了給排水和消防的設計要點。

01數(shù)據(jù)中心的構成

    大型數(shù)據(jù)中心一般包含各種類型的功能區(qū)域，主要包括：主機房、電力電池室、配電室、空調(diào)間、測試機房、運營商接入間、進線間、備品備件間等。根據(jù)《數(shù)規(guī)》，數(shù)據(jù)中心主要分為以下三類：

A級數(shù)據(jù)中心：電子信息系統(tǒng)運行中斷將造成重大的經(jīng)濟損失或公共場所秩序嚴重混亂的數(shù)據(jù)中心；

B級數(shù)據(jù)中心：電子信息系統(tǒng)運行中斷將造成較大的經(jīng)濟損失或公共場所秩序混亂的數(shù)據(jù)中心；

不屬于A級或B級的數(shù)據(jù)中心為C級。

《數(shù)規(guī)》中對不同等級的數(shù)據(jù)中心都提出了不同的設計要求，在設計過程中應對不同等級的數(shù)據(jù)中心有針對性地進行設計。

02數(shù)據(jù)中心機房給排水系統(tǒng)設計要點分析

1給水系統(tǒng)設計

生活給水系統(tǒng)

由于大型數(shù)據(jù)機房一般不安排專人進行值守，有安排值守的機房也僅僅是在其入口處設置一些保安人員及運維人員的監(jiān)控室，并配套小型的衛(wèi)生間，生活給水管設計時完全避開機房區(qū)域即可，無特殊要求。

生產(chǎn)給水系統(tǒng)

    大型數(shù)據(jù)中心中生產(chǎn)給水系統(tǒng)的設計是需要重點關注的，A級數(shù)據(jù)中心一般按12小時的冷卻水補水量設計冷卻塔補水池。冷卻塔補水系統(tǒng)設置時應充分考慮冗余原則，即任意一點產(chǎn)生故障，均不影響整套生產(chǎn)供水系統(tǒng)的運行。有條件的情況下，補水池應設計為可獨立運行的兩座水池，兩座水池的連通管、生產(chǎn)供水泵、生產(chǎn)水泵后端的供水管道亦按冗余原則設計，均設置充足的備份。設計時可將水泵后端的管道成環(huán)，并設置分段閥門，閥門設置時亦應考慮該閥門損壞時是否影響供水，如有必要應在同一個位置設置兩個閥門，保障系統(tǒng)安全。供屋頂冷卻塔的兩路供水環(huán)管，建議設置在不同的水管井內(nèi)，將兩路管道進行物理分隔。此外，筆者在設計過程中還遇到部分業(yè)主擔心泵房出現(xiàn)整體事故，要求考慮泵房的冗余，為此設計了另一種供水方案：在傳統(tǒng)“水池—水泵—冷卻塔”供水系統(tǒng)外，另外，設置一套疊壓供水設備往冷卻塔補水，兩套設備共用生產(chǎn)供水環(huán)管，平時由疊壓供水設備優(yōu)先供水，市政斷水時啟動生產(chǎn)供水泵組。該方案既滿足了業(yè)主的要求，又可充分利用市政水壓節(jié)能[1]。

    機房空調(diào)間內(nèi)的空調(diào)根據(jù)暖通專業(yè)的要求，一般會設置加濕水補水系統(tǒng)。設計時一般不與冷卻水補水系統(tǒng)共用水泵，獨立設置一套供水設備，如市政水水質(zhì)一般，則可考慮在加濕水補水系統(tǒng)中設置軟化水裝置，減少水垢的產(chǎn)生。加濕水的供水管路無環(huán)狀供水的要求，可根據(jù)業(yè)主的需求來設計。為了避免管道出現(xiàn)漏水情況對機房造成嚴重影響，一般會選擇減少其進入機房區(qū)域的長度來進行改善。筆者推薦的處理方法是將立管就近設置在加濕器旁，并將立管進行包封，以此來減少漏水時對機房的影響。

2雨水排水系統(tǒng)

《數(shù)規(guī)》中并未對雨水排水系統(tǒng)作出詳細規(guī)定，故重現(xiàn)期根據(jù)建筑的重要性確定。A級數(shù)據(jù)中心重要性很高，筆者建議A級數(shù)據(jù)中心的屋面總排水量按不小于100年重現(xiàn)期的雨水量確定，B級和C級數(shù)據(jù)中心按重要建筑設計，屋面總排水量不小于50年重現(xiàn)期的雨水量確定。因為數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電氣設備較多，故有條件的情況下應盡量考慮采用外排水系統(tǒng)，以減少事故時對機房的影響，如采用內(nèi)排水系統(tǒng)，雨水立管應盡量設置在走道等公共部位，不得布置在機房等關鍵區(qū)域內(nèi)。

3污水、廢水排水系統(tǒng)

生活污水系統(tǒng)

主要為衛(wèi)生間污水排水，就近排入室外污水井即可。

生產(chǎn)廢水系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)廢水主要由以下四種：

1、冷凍機房內(nèi)的排污水；

2、機房空調(diào)區(qū)域的冷凝水；

3、屋頂冷卻塔的排污水；

4、公共走道消防廢水。

對于前兩種廢水，建議設置地漏收集后集中排入室外污水管網(wǎng)，接入污水管網(wǎng)前應設置水封井或其他防止臭氣進入室內(nèi)的措施，空調(diào)區(qū)的地漏根據(jù)《數(shù)規(guī)》應采用潔凈室專用地漏或自閉式地漏，排水地漏應直接安裝在空調(diào)附近和加濕器附近；對于屋頂冷卻塔的排污水，可在每個冷卻塔處設置一個DN100污水接口，各個污水接口匯合成一根單獨的污水立管排入室外污水管網(wǎng)；為了保障機房使用安全，對于公共區(qū)域消防時產(chǎn)生的廢水，應在走道內(nèi)設置地漏，將消防廢水匯合排出，接入室外雨水管網(wǎng)。

03數(shù)據(jù)中心機房消防設計要點分析

1室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設計

消火栓系統(tǒng)設計時應注意將消火栓箱設置在顯眼的位置，消火栓立管不得設置在數(shù)據(jù)機房及電池室等房間內(nèi)，避免檢修或者滲漏對機房產(chǎn)生影響。如遇到部分機房和空調(diào)區(qū)用墻體分隔，空調(diào)區(qū)進深較大，無法保證空調(diào)區(qū)最深處滿足兩股水柱要求的情況時，可考慮在機房和空調(diào)區(qū)的隔墻上開門，以滿足消火栓的布置要求。

2自動噴水滅火系統(tǒng)

《數(shù)規(guī)》中，A級機房在有異地備份的情況下，可以使用自動噴水滅火系統(tǒng)，B、C級機房可以設置自動噴水滅火系統(tǒng)。實際設計過程中，一般運營商業(yè)主傾向于采用氣體滅火系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)業(yè)主傾向于采用經(jīng)濟性較高的自動噴水滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)選擇時還是需要根據(jù)各業(yè)主的具體需求來確定。如果機房內(nèi)采用自動噴水滅火系統(tǒng)時，建議選用充氣雙連鎖預作用系統(tǒng)，并在報警閥室內(nèi)設置空壓機，對管網(wǎng)進行充氣，用于檢測管網(wǎng)是否漏水，可以避免管網(wǎng)充水時發(fā)生漏水現(xiàn)象對未起火區(qū)域造成影響。雙連鎖系統(tǒng)的啟動方式則是在“火災探測器或手動火災報警按鈕的報警信號”與“充氣管道上的壓力開關報警信號”兩者均觸發(fā)時，啟動預作用裝置從而啟動消防泵，這種啟動方式較單連鎖系統(tǒng)另外加了一道壓力開關報警信號作為保險，可以防止火災報警探測器誤動作時造成管網(wǎng)充水情況的發(fā)生。綜合來說，由于氣體滅火系統(tǒng)的造價、安全性等問題的存在，使得在數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)采用水來滅火正逐漸地變成一種趨勢，在克服數(shù)據(jù)備份問題后，未來的數(shù)據(jù)中心內(nèi)自動噴水滅火系統(tǒng)可能會占據(jù)主導地位。

3滅火器系統(tǒng)

關于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的滅火器的選擇，目前業(yè)界沒有形成統(tǒng)一的意見，主要觀點有以下兩種：

1、采用二氧化碳型滅火器。這種觀點的依據(jù)為《數(shù)規(guī)》13.3.5條，滅火劑不應對電子信息設備造成污漬損害及《數(shù)據(jù)中心二氧化碳滅火器應用技術規(guī)程》T/CECS 808-2021中4.3.2條，高危險級的數(shù)據(jù)中心（A級數(shù)據(jù)中心）單具滅火器最小配置滅火級別R為3Ea，可采用MT7（7kg）型手提式二氧化碳滅火器。這種觀點認為干粉滅火器會對機柜造成污損，滅火之后會在其表面留下粉末狀態(tài)的覆蓋物，這些覆蓋物會對電子產(chǎn)品造成一定的污染，有些還會造成腐蝕作用，故應采用二氧化碳滅火器作為機房的滅火手段[2]。

2、采用磷酸銨鹽干粉滅火器。這種觀點的依據(jù)是機房起火時，伴隨有機柜外殼等固體燃燒，包括E類（帶電）及A類（固體）火災同時發(fā)生，而二氧化碳滅火器對A類火災基本無效，僅能適用于帶電的B類火災，故不應該采用二氧化碳作為機房的滅火劑。綜合以上兩種觀點，筆者建議在機房內(nèi)同時設置以上兩種類型滅火器，火勢較小時可判斷為電氣火災，優(yōu)先采用二氧化碳型滅火器進行滅火，如二氧化碳型滅火器無法撲滅或者火勢較大時，則直接采用磷酸銨鹽干粉滅火器進行滅火，這樣設計既能最大限度地保護機柜不受滅火劑污損，又可以兼顧滅火效果。

4氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)一直是數(shù)據(jù)中心消防設計中的重點，目前主要采用的滅火劑為七氟丙烷和IG541（惰性氣體）。當采用IG541作為滅火劑時，由于鋼瓶內(nèi)充壓壓力較高，故輸送距離較遠，可達到130m左右；當采用七氟丙烷作為滅火劑時，內(nèi)儲壓式的輸送距離僅能達到40m～50m，外儲壓式的輸送距離可達到200m左右。

IG541的優(yōu)勢在于：

1、輸送距離較遠，鋼瓶間位置靈活；

2、系統(tǒng)造價較低；

3、滅火劑無毒無污染；

缺點則是需要占用較大的鋼瓶間。

七氟丙烷的優(yōu)勢在于：

1、鋼瓶間占地較??；

2、當采用外儲壓式時鋼瓶間位置非常靈活；

缺點則是：

1、造價相對較高；

2、當采用內(nèi)儲壓式時，輸送距離太短，只適用于中小型數(shù)據(jù)中心；

3、七氟丙烷有低毒性且對大氣有污染。

    綜合比較兩種滅火劑，在大型數(shù)據(jù)中心中采用IG541系統(tǒng)更合適，七氟丙烷系統(tǒng)更適用于中小型數(shù)據(jù)中心。此外，對于那些僅建設一部分機房，剩余的機房留待后期需求明確后再建設的項目，在設計時推薦采用IG541系統(tǒng)。因為在防護區(qū)沒確定的情況下，初期建設好的七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)因為其匹配度不夠靈活，經(jīng)常會發(fā)生鋼瓶滅火濃度不夠，如果再加一個鋼瓶，又會導致出現(xiàn)有毒濃度的情況，而IG541因為其無毒性，故沒有這種限制，IG541在那些大小不同的防護空間內(nèi)使用情況會更好[3]。

    設計時需要與建筑專業(yè)配合，確定各層鋼瓶間的位置，一般將相近體積的防護區(qū)劃分到同一套管網(wǎng)滅火系統(tǒng)內(nèi)，并按照8個防護區(qū)建設一套氣體滅火系統(tǒng)的原則，在平面上確定好鋼瓶間的位置。對于部分體積較小或者超過氣體滅火系統(tǒng)輸送距離的防護區(qū)，可以采用預制式氣體滅火系統(tǒng)。預制滅火系統(tǒng)設計時，應注意該系統(tǒng)一般只適用于小型防護區(qū)，防護區(qū)面積不應超過500㎡，體積不得超過1600㎡。

    綜上所述，對于大型數(shù)據(jù)機房而言，IG541氣體滅火系統(tǒng)在舒適性、安全性以及可靠性均較為出色，筆者推薦優(yōu)先采用該系統(tǒng)；在中小型數(shù)據(jù)中心中，兩者各有利弊，應綜合權衡后確定。

5細水霧滅火系統(tǒng)

    細水霧系統(tǒng)主要應用在數(shù)據(jù)中心主機房中，用于替代氣體滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)相較于氣體滅火系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：

1、安全性較高，無鋼瓶爆炸及滅火時人員窒息的風險；

2、供水管道管徑較小，減少了走道內(nèi)及機房內(nèi)管綜排布的壓力。

    目前，細水霧系統(tǒng)之所以沒有大規(guī)模得到應用，主要是由于其相對氣體滅火系統(tǒng)而言，造價相對較高；另外在滅火后，部分殘留水霧顆粒可能凝結成水滴，影響了機柜的安全性。細水霧系統(tǒng)主要在金融行業(yè)的自用機房內(nèi)使用較多，礙于篇幅本文不再展開。

04結束語

    我國的大型數(shù)據(jù)中心機房的給排水及消防系統(tǒng)的設計工作非常復雜，相比于一般建筑物而言，需要考慮到機房內(nèi)電子設備的安全性，因此在進行設計和修改上都會面臨諸多需要考慮的問題，加上一些機房的規(guī)模較大，機房內(nèi)安裝的管線數(shù)量繁多，走廊的綜合管線如何合理排布也是一個值得思考的問題，希望通過本文的總結和分析，能夠給今后設計師提供有效參考和幫助，以促進維護我國大型數(shù)據(jù)中心機房的穩(wěn)定運行。

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