《算力中心与数据中心配套气体灭火系统倡导安 全、节能、环保、经济、品牌、诚信设计理念和销售技术要点探讨》-2

 五、各种类型有管网气体灭火系统成本经济性计算

数据中心、算力中心主机房由十几栋十几层楼组成，如润泽（惠州）国际信息港数据机房、北京汇天云端数据中心。也有一栋十几层楼，还有一栋中某1楼层或几个房间构成。一般每个防护区主要机房体积在1000～3000平方米，每个主机房距气体灭火系统设备瓶组间距离，一般在80～150米之间，大多采用具有将灭火剂输送距离达150米的有管网气体灭火系统产品。

假若某栋数据中心或算力中心有主机房8个，每个主机房均相等，均为1000立方米，每个机房距有管网气体灭火系统设备瓶组间距离均为100米。

我们就用这设备主要是计算机和服务器等高精度电子信息机房设计条件参数，设计计算各种类型有管网气体灭火系统，并符合有关产品标准、规范设计、施工、验收条件下，分别计算出它们的成本经济性。为了使各种类型气体灭火系统成本经济性一目了然，便于对比分析，各有管网气体灭火系统产品中灭火剂钢瓶容积采用均为90升钢瓶设计计算。

1、灭火器钢瓶数量对比。

（a）外贮压式七氟丙烷灭火系统

通讯机房和电子计算机房灭火设计浓度为8%计算：20℃时4.2MPa和5.6MPa90升灭火剂钢瓶数量均为6个瓶组，七氟丙烷药剂为636kg。但5.6MPa药剂钢瓶与阀门单价比4.2MPa药剂钢瓶阀门单价成本均高，没有一点优势，则20℃5.6MPa压力级别的外贮压式灭火系统生产销售无意义，成本高，还不节能环保。完全是为销售，减少竞争所设的门槛。

（b）IG541混合气体灭火系统

通讯机房和电子计算机房灭火设计浓度为37.5%计算：20℃时15MPa和20MPa90升灭火剂钢瓶数量分别为36和27个。20MPa药剂钢瓶与阀门单价均比15MPa药剂钢瓶与阀门单价成本均高，但两种规格压力药剂钢瓶数量有9瓶组之差，后面从总销售金额来对比分析。 

（c）IG100气体灭火系统

依据CECS292：2011《气体消防设施类型配置设计规程》中国工程建设协会标准续表F中查阅，IG100电子产品及通讯设备火灾灭火设计浓度应为38.3%计算：20℃时15MPa和20MPa90升灭火剂钢瓶数量分别为26 和36个。20MPa高压力等级灭火剂钢瓶与阀门单价比15MPa低压力等级灭火剂钢瓶与阀门成本均高，但两种规格压力药剂钢瓶数量有10瓶组之差，后面则比较两种规格压力级别总销售金额。

2、 气体生产厂家销售金额对比

（a）外贮压式七氟丙烷灭火系统

    20℃4.2MPa外贮压式七氟丙烷灭火系统90升6瓶，七氟丙烷药剂（药剂是随市场上下浮动的，以2023年11月采购单价计算）为636kg时，经设计计算销售金额设为A1基准系数，主要是保护各级经销商利益，其它种类规格气体灭火系统销售金额，与20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统销售金额A1基准系数，对比确定销售金额系数比例。各种类型气体灭火系统销售金额均以此种类型和规格为基准对比分析成本经济性。                                                                 

20℃5.6MPa外贮压式七氟丙烷灭火系统销售金额肯定比20℃4.2MPa外贮压式七氟丙烷灭火系统销售金额高，因没有一点优势和特点，就没有必要计算了。若将20℃时4.2MPa外贮压式七氟丙烷灭火系统灭火剂90升钢瓶规格改为180升。销售成本将会更低，更节能环保。

建议20℃4.2MPa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统产品优化设计选择灭火剂钢瓶容积时，首先选择180升钢瓶容积，若各防护区灭火设计浓度重量超过10%时，应由大容积钢瓶向小容积钢瓶选择，如：180升→150升→120升→90升。

（b）IG541混合气体灭火系统

    20℃15Mpa和20MpaIG541混合气体灭火系统灭火剂钢瓶分别为36个27个瓶组，经设计计算销售金额分别大约为A1.41系数和A1.35系数。20Mpa压力等级比15Mpa压力等级IG541混合气体灭火系统产品销售金额成本低4%左右，关键是20MpaIG541混合气体灭火系统灭火剂钢瓶内压力比15MpaIG541灭火系统高于5Mpa，极大工作压力达23.2Mpa，属超高压力容器，非常危险，应尽量选用低压力等级产品使用。压力越高，灭火剂钢瓶越容易泄漏，正常使用周期将越短，则用户日常维护和人工成本将增高，将缩短气体灭火系统正常保护人民生命财产有效时间。20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统中的七氟丙烷药剂钢瓶中的工作压力为0.3Mpa左右，压力极低，七氟丙烷药剂在钢瓶内一般不会泄漏。只有配套的13.5Mpa左右氮气动力瓶存在泄漏。20℃时15MpaIG541混合气体灭火系统90升灭火剂钢瓶为36瓶组，而20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统90升灭火剂钢瓶为6瓶组，氮气动力瓶为6瓶组，外贮压式七氟丙烷灭火系统比IG541混合气体灭火系统总瓶组数减少三倍，设备瓶组间占地面积也同样减少3倍。若外贮压灭火剂钢瓶容积改为180升，则钢瓶数量和占地面积均大幅减少。设备总销售成本金额还可能下降，减3~6倍数量瓶组气体泄漏，并可大幅降低用户日常维护和人工成本。

（c）IG100气体灭火系统

    20℃15Mpa和20Mpa气体灭火系统灭火剂钢瓶分别为36和26个瓶组，经设计计算销售金额分别大约为A1.74系数和A1.52系数。20℃为15Mpa压力等级相同时，IG100比IG541气体灭火系统销售金额成本高出23.8%左右。20℃为20Mpa压力等级相同时，IG100比IG541气体灭火系统销售金额成本高出14.7%左右。

3、管路附件与药剂输送钢管销售金额对比

数据中心、算力中心是一个1000立方米主机房，距离气体灭火系统设备瓶组间为100米，钢管从气体灭火系统选择阀相连接到8个防护区，与各喷头相连时，各种公称通径无缝钢管规格、与长度和配套的三通、90℃弯头、直通等管路附件，经设计计算，各种类型气体灭火系统参数和销售金额如下：

（1）20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统产品主管公称通径为DN80mm；8个防护区药剂输送无缝钢管和管路附件销售金额设为B1基准系数；管道气密性试验打压需40升氮气瓶约1~2瓶。8个防护区药剂无缝钢管和管路附件销售成本占外贮压式七氟丙烷灭火系统药剂和设备总销售成本约130%左右，这还不含气体灭火系统设备施工、安装、调试、消防验收等等费用。

（2）20℃15Mpa、20MpaIG541混合气体灭火系统或IG100气体灭火系统四种规格产品，灭火剂从药剂钢瓶释放出来后，从各选择阀出口喷射出，气体药剂压力均降6~7Mpa一种压力等级。经设计计算，主管公称通径均为DN100mm；8个防护区药剂输送无缝钢管和管路附件销售金额大约为七氟丙烷药剂无缝钢管和管路附件标准系数的B2.08倍。管道气密性试验打压需40升氮气瓶约2~4瓶。8个防护区药剂无缝钢管和管路附件销售成本分别占20℃时15Mpa、20MpaIG541和15Mpa、20MpaIG100四种类型规格灭火系统设备销售成本的191%、204%、155 %、178 %左右。20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统所需药剂输送无缝钢管和管路附件销售成本，比IG541或IG100气体灭火系统无缝钢管和管路附件的销售成本大约低104%左右。依据GB50263《气体灭火系统施工及验收规范》中E、1.3条款采用气压强度代替水压强度试验方法规定：七氟丙烷灭火系统取1.15倍*大工作压力，则5.3*1.15≥6.1Mpa。IG541混合气体灭火系统取10.5Mpa。IG541气体灭火系统气压强度压力比七氟丙烷灭火系统压力大了72%。10.5Mpa气压强度管道试验压力非常高，非常危险，管道加工和安装及密封性要求非常高，所需安装试压费用比七氟丙烷管道费用更高。

六、主机房各气体灭火系统节能环保、**可靠、技术先进、经济合理、日常维护对比 

1、节能环保性

   各种类型和规格气体灭火系统产品，在符合该产品制造标准和设计施工及验收规范条件下，还必须符合中国政策承诺的碳达峰和碳中和目标，更应符合GB50174《数据中心设计规范》总则中制定的“确保电子信息系统**、稳定、可靠的运行，做到技术先进、经济合理、**适用、节能环保”准则。

   我们各级消防同仁应坚决执行国家、产品设计规范节能环保政策，主动献计献策，坚决反对和抵制违反节约环保，有意设计偏门的各种类型、不同压力等级、不同规格气体灭火系统产品门槛，减少竞争，获取项目现象。

2、可靠

    可靠应主要从数据中心、算力中心主机房配套的气体灭火系统灭火时可靠性、灭火时人员保险性、灭火系统技术先进性与平时皮实性三方面综合考虑。

（1）灭火时可靠性

（a）气体灭火剂比重对比

   七氟丙烷气体灭火剂6~10S喷射气化后，气体灭火剂比重是空气比重1.29kg/m³的5.9倍，较快速向地面沉降，地面比防护区吊顶层七氟丙烷气体灭火设计浓度高，当数据中心、算力中心机柜和地板夹层放置的电缆线发生火灾时，能快速30秒内灭火，火灾很难蔓延，大幅减少火灾损失。

IG541混合气体灭火剂比重为1.34kg/m³，只比空气比重1.29kg/m³略重3.9%，地面气体灭火设计浓度约高于防护区顶层气体灭火设计浓度一点点,能较快60秒左右扑灭火灾，火灾损失较小。         

IG100气体灭火剂比重为1.24kg/m³，比空气比重1.29kg/m³略轻4%，地面气体灭火设计浓度低于防护区顶层，漂浮在防护区空中为主，灭火速度比七氟丙烷和IG541气体灭火剂要差，估计灭火时间在1~2分钟之间。

（b）防护区内产生高压力与灭火剂泄漏对比

数据中心、算力中心主机房电子信息设备，七氟丙烷、IG541、IG100三种气体灭火设计体积浓度分别规定为8%、37.5%、38.3%，灭火剂气体10~60S之间喷射到相对密封性较好防护区后，防护区内各种混合气体体积将分别增加8%、37.5%、38.3%，这时防护区的压力瞬间增高，安装在防护区离地面三分之二高的自动泄压装置，当防护区内气体压力达到1.1±0.1Kpa时将自动开启，低于0.95±0.05Kpa时又自动关闭，该自动泄压装置有两个重要作用：一是保护防护区维护结构墙、门、窗不受到破坏；二是灭火介质不随意流出，减少降低气体灭火设计浓度，造成不能灭火。

七氟丙烷气体灭火剂喷洒到防护区内产生的压力小，并且比重又比空气重5.9倍，喷射后主要沉降在防护区下方，自动泄压装置瞬间自动开启2~3次，每次开启时间1~2秒，排出的基本上是压缩空气，机柜高度区域七氟丙烷气体灭火设计浓度完全有可能高于8%浓度，能实现快速灭火。

    IG541混合气体灭火剂和IG100气体灭火剂喷射到防护区内，产生的压力比较大，压力比是七氟丙烷气体灭火剂产生的压力约4.7倍，加之这两种气体灭火剂的比重与空气比重基本相同，喷射时间一般在40~60S较长时间，气体灭火剂与空气基本混合均匀。当防护区内气体压力达到1.1±0.1Kpa时，自动泄压装置将立即自动开启，开启时间是七氟丙烷气体灭火剂开启时间4.7倍左右，估计开启次数大约是4.7倍。从自动泄压装置开启时出口排出的压缩气体分析，IG541混合气体灭火剂比重比空气约重3.9%，排出的IG541混合气体灭火剂小于50%，防护区内的IG541混合气体灭火设计浓度37.5%将有可能降低，扑灭火灾速度肯定比七氟丙烷灭火剂速度要慢。

    IG100气体灭火剂比重比空气约轻4%，自动泄压装置开启时出口排出的压缩气体，IG100气体灭火剂将大于50%以上。离地面机柜高度区域的IG100气体灭火剂灭火设计浓度肯定低于正常38.3%浓度许多，IG100灭火剂灭火速度和灭火效果比IG541混合气体灭火剂还要差，与七氟丙烷气体灭火剂灭火时间会更长，可能会延长几分钟之久。

（2）灭火时人员安 全性

数据中心、算力中心主机房安装大量的电子计算机、服务器、GPU图形处理器、交换机、存储等设备，运维工程师们均需定期、定时进入主机房对各设备开展巡检、测试、维护、检修、保养工作。特别是设备出了故障时，这时要一直待在机房检查、排除故障。一般来说，大多数机房比较大，密封性均比较好，经常有人在机房工作，运维工程师们的人身安 全应引起高度重视。本人认为应从如下三方面同时来抓：一是配套气体灭火系统安 全性应重点考虑选择；二是防护区内和出入口消防**救生器材和洁净手提式灭火器配置应正确合理；三是对运维工程师和其他工作人员应定期进行消防救援**方面知识培训和演习。我们这里只阐述主机房配套的气体灭火系统**性选择。

与数据中心、算力中心主机房配套的气体灭火系统安 全性选择是一个非常复杂的大课题，在此文章中只是一很小的议题，只能重点简单阐述。

各种气体灭火系统安 全性，一是平时不使用时正常工作是否安 全，二是灭火时是否安 全，应综合这两方面技术性能参数和实际使用几年或几十年的经验综合分析来决定选择。

外贮压式七氟丙烷灭火系统产品中灭火剂瓶组内无压力，非常安 全，动力瓶中为氮气，*高压力为13.5~15Mpa，该产品使用近十年来，没有听说钢瓶爆炸事件发生。

20℃15MpaIG541气体灭火系统产品中灭火剂瓶组内*高压力为17.3Mpa，20℃20Mpa规格产品中瓶组内极高压力为23.2Mpa，均属超高压容器，是非常危险产品，带压钢瓶数量是外贮压式七氟丙烷灭火系统动力瓶数量的6倍。三十几年来各种类型气体灭火系统发生爆炸事故的统计，主要是IG541混合气体灭火系统。IG100气体灭火系统与IG541混合气体灭火系统产品充装灭火剂介质和压力及性能参数大同一致，危险性一样，这里就不赘述了。

外贮压式七氟丙烷灭火系统灭火时，喷嘴出口压力一般为0.7~1.2Mpa，七氟丙烷药剂离喷嘴不到1m就气化，对人体损伤不会太大。因七氟丙烷灭火剂灭火设计浓度8%，是化学灭火为主，冷却为辅。药剂喷到防护区，防护区内平时氧气正常浓度21%，立即下降到19.4%。

有关规定：经常有人停留场所，氧气浓度不得低于16%。环境中若氧气浓度低于17%，人的思维能力和行动协调能力会受到影响，氧气浓度若低于16%，就会影响火灾逃生的效率，造成 人身行动迟缓、甚至出现不合常理的举动。如果氧气浓度在降低时，人们就会因为肌肉麻痹、而丧失协调行动能力，并陷入疲劳无力的状态。因防护区内火灾燃烧吸氧，浓度若降为6%以下，常温下6~8分钟内就会导致人员死亡。

七氟丙烷气体灭火剂喷洒到防护区时，若局部发生中、小火灾时，七氟丙烷气体灭火剂遇热和火灾时，会发生化学变化产生酸氟酸刺激气味，对眼睛和鼻腔有刺激感觉，但对人体健康没有多大影响，5分钟左右时间不会缺氧，闻到这刺激气味，有利于提醒人员快速撤离防护区现场。

 IG541和IG100气体灭火系统灭火时,喷嘴出口压力规定必须≥2.0Mpa，喷嘴正下方不宜有人员，可能有危险，因压力非常大。建议喷嘴正下方不能对着较高精度某设备零部件。机柜若有顶盖，对机柜中高精电子元器件则没什么影响。

IG541和IG100气体灭火系统灭火剂灭火设计浓度分别为37.5%和38.3%，是属物理窒熄灭火，气体灭火剂40~60S喷射到防护区内，防护区内平时氧气正常浓度21%，快速下降到15.2%和15.1%左右。随着防护区内气体压力达到1.1±0.1Kpa，自动泄压装置将自动排出压力气体，IG541混合气体约占小于50%，IG100气体约占大于50%。随着火灾燃烧，防护区内的实际氧气浓度将会快速低于15%以下。，经常有人停留场所规定，氧气浓度不得低于16%。

当前，许多资料和宣传均阐述IG541和IG100气体灭火剂是无色、无味，当前世界公认的绿色环保气体灭火剂；防护区若发生火灾了，人员待在里面，仍可实现一边灭火，一边正常工作，让大家放松了警惕性。若运维工程师们和其他工作人员在主机房工作时，发生了火灾，特别是IG541或IG100气体灭火系统误喷，没有任何提前发出消防声光报警声提示，喷嘴喷出声响不大或没有引起重视，可能将会发生较严重的生命财产安 全事故。因该IG541和IG100气体灭火剂是无色、无味、透明气体，这时防护区内氧气浓度不到1分钟将快速降到15%左右，若防护区内人员无任何察觉或行动迟延五分钟左右，将可能出现温水煮青蛙现象：开始人的思维能力和行动协调能力会受到影响，然后行动迟缓，肌肉麻痹而丧失协调行动能力，并陷于疲劳无力的状态......。

从上述分析介绍，外贮压式七氟丙烷灭火系统均比IG541和IG100气体灭火系统产品喷嘴出口压力低，灭火剂气体不会伤到人，*关键是七氟丙烷气体灭火剂喷洒到防护区内的氧气浓度为19.4%，超过经常有人停留场所氧气浓度不低于16%规定，远**于IG541和IG100气体灭火剂喷射到防护区的氧气浓度的15.1%。

（3）灭火系统技术先进性与皮实性对比

     外贮压式七氟丙烷灭火系统产品，在我国实际应用不到十年，具有先进的设计理念和工作原理跳出了传统的几十年有管网高压二氧化碳、七氟丙烷、IG541等类型贮压式气体灭火系统固定的设计思路，大胆的设计为非贮压式气体灭火系统，储存灭火剂钢瓶为无压力，动力瓶带压力的组合体结构，与同类有管网七氟丙烷和IG541、IG100气体灭火系统对比有如下特点：

（a）灭火剂输送距离远。可实现150至200米远，克服了其它有管网贮压式七氟丙烷气体灭火系统距离短的缺陷；

（b）经济还节能环保。外贮压式七氟丙烷灭火系统研发成功，近几年来在数据中心、算力中心主机房和远距离保护的防护区等项目中，设计采用非常多，逐渐替代IG541和IG100气体灭火系统。因设备瓶组间面积可缩小2～3倍左右、设备销售总造价便宜、更节能环保，钢瓶总数量减少约2～3倍左右。

（c）外贮压式七氟丙烷灭火系统平时存放时，驱动氮气动力瓶，不但压力低，瓶组数量比超高压IG541和IG100气体灭火系统灭火剂钢瓶少3～6倍，。七氟丙烷气体灭火系统灭火喷射气体灭火剂时更安 全，对防护区运维工程师们和管理人员友好，喷射七氟丙烷压力不高，不会伤到人，关键是防护区氧气浓度可达到19%左右，有时间撤离，不会因缺氧影响人身**，还可以实现快速灭火。IG541和IG100气体灭火系统与上述几点对比，恰恰相反，这里就不在赘述了。

（d）设备更具皮实性。外贮压式七氟丙烷灭火系统产品容器阀、灭火剂钢瓶与有管网贮压式七氟丙烷、IG541、IG100气体灭火系统产品，采用同一生产厂家密封性和强度性均好的“三安制阀”品牌容器阀，七氟丙烷和IG541或IG100灭火剂钢瓶也采用同一厂家密封性和强度好的“大众”品牌七氟丙烷钢瓶和“华宸气瓶”品牌无缝钢瓶时对比，外贮压式七氟丙烷灭火系统产品密封性与**性更好，使用寿命更长、灭火剂基本可实现无泄漏、则维护检修成本更低、有效保护主机房人民生命财产**时间更长。综合上述特点，外贮压式七氟丙烷灭火系统比有管网七氟丙烷、IG541、IG100气体灭火系统零部件更皮实，关键是非贮压式与贮压式系统、零部件设计结构和工作原理不同决定的。

（4）经济合理性

     目前，三种类型六种规格气体灭火系统用于数据中心、算力中心主机房。本文章第五章中详细计算了在同等环境和要求下，计算了三种类型五种规格气体灭火系统产品经济性，本条款中只公布经济合理性结果。

    20℃时4.2Mpa和5.6Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统两产品，两产品瓶组充装系数相同，灭火剂输送距离均可实现150~200米远， 20℃5.6Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统产品钢瓶和容器阀因压力高，成本还高，就没有设计计算了，因不安 全、不节能环保、更不经济，完全是极少数气体灭火生产厂家设置产品种类规格门槛，我们各级同仁一定要杜绝设计和采用，并且应限制这种气体生产企业参与此项目招投标，并取消这项目品牌入围资格，号召同仁们参入国家倡导的节约、环保、经济、正能量行动中去。

一套组合式有管网90升气体灭火系统，分别保护1000立方米,8个防护区，设备瓶组间离8个防护区距离均为100米时，经详细设计计算销售总成本如下：

    20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统，设备和8个防护区无缝钢管、管路附件总销售成本为C1基准系数。20℃15Mpa、20MpaIG541和20℃15Mpa、20MpaIG100气体灭火系统设备和8个防护区无缝钢管、管路附件总销售成本分别为C1.78倍、C1.75倍、C1.93倍、C1.83倍万元左右。20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统8个防护区总销售成本比20℃15Mpa、20MpaIG541和20℃15Mpa、20MpaIG100气体灭火系统四种规格销售成本分别便宜大约为77.9%、74.4%、93.3%、83.4%。20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统产品无论是设备成本，还是各防护区无缝钢管、管路附件销售成本，远低于IG541和IG100气体灭火系统四种规格产品成本，并且**，灭火性能好。

 依据经济性，数据中心、算力中心主机房优先推荐采用20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统。该产品一般有90、120、150、180升四种规格，依据经济性和**性，灭火剂钢瓶容积应由大向小容积选择，优先选择180升。

（5）日常维护性

     日常维护性应依据气体灭火系统产品简便性、密封泄漏性、维护成本等因素综合考虑。

     外贮压式七氟丙烷灭火系统中灭火剂钢瓶内无压力，基本不存在泄漏问题，既简便，还无维修成本，配套的动力瓶虽带压力，也比四种规格IG541和IG100气体灭火系统中灭火剂钢瓶内压力低27%~55%，数量一般少3~6倍，密封泄漏量将大幅减少，检查维护成本将降低3~6倍。