简述算力与数据中心配套气体灭火系统倡导环保、诚信、经济性对比设计理念与销售要点探讨一

(北京利达海鑫灭火系统设备有限公司，朱劲武，北京，联系电话：13910793712)

    这篇文章于2023年12月21日在国内影响力较大消防网站发表后，反响较大。有部分读者打电话反馈建议，特别是设计院反映说文章新颖、但内容太长、各气体灭火系统经济性对比较复杂等问题，难看懂。

    特咨询了几位从事十几年气体产品设计生产工程师们，看文章后也说：文章反复看几遍后，才有较大收获，应简化。本人决定对原《算力中心与数据中心配套气体灭火系统倡导节能、环保、经济、品牌、诚信设计理念和销售技术要点探讨》文章精简，对各气体灭火系统经济性，采用表格对比分析法，文章内容减少约30%，力争简单明了，做到通俗易懂。谢谢各位读者对文章的重视和提出宝贵的建议。 

一、概述

数据中心气体灭火也叫数据中心机房灭火，又称IDC灭火、还叫互联网数据中心灭火，均简称数据中心灭火。数据中心是为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，可以是一栋或几栋建筑物，也可以是一栋建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。主机房主要用于数据处理设备安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。本文章气体灭火主要只针对“主机房”来论述倡导优化设计理念和销售技术要点的探讨阐述。

算力中心是集中了大量电子计算机、计算资料和数据设备的地点，用于支持各种计算密集型任务和大规模数据处理的场所。算力中心包括数据中心、人工智能算力中心、区块链算力中心、超算中心、边缘计算中心、国际互联网数据中心等大算力中心。算力中心主要由大量的电子计算机、服务器、GPU(图形处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)、交换机、存储设备、网络设备组成，形成了一个庞大的计算集群。

2022年9月，国家发布了《东数西算下新型算力基础设施发展白皮书》。即通过东数西算工程构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，将东部密集算力需求有序引导到西部，优化数据中心和算力中心建设布局，促进东西部协同联动，缓解东部能源紧张的问题，也是我国环保与节能和实现碳达峰与碳中和的一项重要措施，也给西部开辟一条发展新路。

数据中心与算力中心建设影响数字经济发展速度、辐射范围广、影响深远，正在成为重组全球要素、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。算力成为支撑数字经济持续纵深发展的新功能，赋予各行各业的数字化转型升级。“积累数据资源、提升算力水平、做大做强算力产业，已经成为全球主要国家的战略选择”。

当前数据中心发展面临五项挑战：（1）我国当前数据中心总体仍处于小而散，占比低。美国占40%。中国只占10%。（2）大量数据中心定位不明确，缺少人才和运维能力跟不上。（3）“东数西算”面临算力挑战，不协调。（4）数据中心核心技术还不能自主可控。（5）数据中心面临绿色低碳发展挑战。

通过上述对数据中心、算力中心存在的问题和发展趋势分析，今后十几年数据中心、算力中心项目将有长久大发展。中国政府承诺碳中和目标：2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。作为我们消防人，更应响应国家实施碳达峰和碳中和环保节能号召，为数据中心、算力中心工程项目，提供、环保、节能、经济的气体灭火系统（设备），为数据中心、算力中心配套设备保驾护航！

二、关键词

数据中心气体灭火、数据中心机房灭火、互联网数据中心灭火、IDC灭火、数据中心灭火、算力中心机房灭火、东数西算、发展趋势、碳达峰、碳中和、数据中心设计规范、总则、、环保、节能、经济、气体灭火系统、保驾护航、20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统、20℃15MpaIG541气体灭火系统、七氟丙烷灭火剂、短斤少两、三个重量参数、制造强国、品牌、宣传、专精特新、小巨人、诚信企业、良心企业、参入、贡献。

三、使用场所属性与特征和对配套自动灭火系统（设备）技术性能及有关标准要求

数据中心划分为A、B、C三级，电子信息系统运行中断将造成重大经济损失或造成公共场所秩序严重混乱，属A级，为**别。电子信息系统运行中断造成较大的经济损失或公共秩序混乱，属B级。不属A和B为C级。算力中心算力一般划分为省级、市级、县级、细分场景估计算力四等级。依据数据中心和算力中心等级划分，机柜投资成本、机柜租赁单价，就能清楚数据中心、算力中心机房使用场所设备属性、特点及配套自动灭火系统（设备）的要求。

    1、灭火速度快。必须将火灾扑灭在初始萌芽阶段，也就是说将火灾在短时间内及时扑灭在1至几台机柜之间，否则会造成重大经济损失和公共场所秩序严重混乱及直接减少机柜火灾损失。数据中心一台机柜成本大约为15万元左右，项目一般在15台至几十台机柜。算力中心一台机柜成本大约为20万元左右。较大项目有1000台左右机柜。1台机柜1年租赁费为1~10万元。所以，要求数据中心和算力中心优先属性是灭火速度应极快。

    2、灭火介质洁净和绝缘性能好。数据中心和算力中心机房中的机柜中均是高精度和昂贵的电子设备，要求灭火药剂在灭火中和灭火后，不得对设备和环境有任何污染及不得损坏没有起火的机柜中设备，并能在短时间内使数据中心和算力中心机房中所有高精度机柜能快速恢复正常工作。

     3、数据中心、算力中心机房的电气火灾主要是UPS电池着火、静电引起、电缆线与机柜电子设备短路、过载、雷电等原因造成，属电气火灾和电缆固体火灾为主。

     4、电气火灾要求先断电，使通风设备停止工作后，才能实施灭火。灭火后气体灭火药剂必须对整个防护区或机柜浸渍10~20min，方能通风。扑灭火灾后，应及时对防护区内通风，有利于悬浮在防护区空中火灾烟雾和灭火药剂极小气溶胶不洁净颗粒快速排放到防护区外，减少这些不洁净极小气溶胶沉降在高精度机柜电子元器件上。

    5、灭火时，喷头喷射灭火药剂出口压力低、噪声小、不损坏高精度设备。

    6、数据中心、算力中心应设置安装专业合格气体灭火系统防护区泄压口产品，才能确保在短时间内扑救火灾和避免防护区的门、窗和其它围护结构遭到破坏，防止灭火失败或引起其它严重损失。

    7、数据中心、算力中心工程项目设计、施工必须符合GB50174《数据中心设计规范》总则1、0、1条款规定“为规范数据中心的设计，确保电子信息系统、稳定、可靠地运行，做到技术先进、经济合理、适用、节能环保、制定本规范”。

8、数据中心、算力中心工程项目设计、建造、施工、选址应符合2022年9月国家发布的《东数西算下新型算力基础设施发展白皮书》政策和中国政府承诺的2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的远景目标。我们消防同仁应适应国家发展趋势，设计和生产绿色、环保、节能、经济的气体灭火系统（设备）为数据中心、算力中心配套设备保驾护航！

   同仁们，我们都来献计献策，贡献自己的一点点力量吧！

四、各种灭火系统的对比分析

1、当前数据中心与算力中心主机房主要种类气体灭火系统应用

      随着气体灭火系统新产品不断研发与发展，数据中心领域二十多年前配套的气体灭火系统产品主要是15MpaIG541气体灭火系统为主，近5年来随着气体市场竟争激烈，相继有15Mpa和20MpaIG100、20Mpa IG541气体灭火系统、4.2Mpa和5.6MPa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统等产品应用到数据中心和算力中心的大型主机房。有人说：细水雾灭火系统也有设计安装在数据中心的机房内。

本人有近二十多年各种类型气体和其它介质灭火系统（装置）研发、生产、灭火试验经验，凭理论和实践经验及阅读有关专家灭火试验论文综合分析认为，细水雾灭火系统不适宜用于所有较高精度电器机柜灭火。因各生产厂家设计制造和安装施工及日常维护水平不同，细水雾灭火系统喷洒后水雾颗粒直径大小相差较大，使用该产品则承担风险会非常大。一是灭火速度太慢；二是遇遮挡物就变为水难灭火；三是绝缘性能不好，会造成设备损坏和短路等问题出现；四是维护成本高；五是灭火性能稳定可靠性与各生产制造厂家产品、设计与安装施工水平与能力、用户日常和定期检修能力等方面均有关；六是是否能可靠灭火国内歧义非常大。则没有必要设计采用风险大、不稳定的产品。

2、各种类型灭火系统产品特点应符合保护对象要求

（1）几种灭火系统主要特点比较

（a）七氟丙烷气体灭火系统特点与设备种类及用途

七氟丙烷灭火剂是一种无色无味、不导电的气体，其密度是空气的5.9倍，在灭火剂钢瓶中呈液态。该灭火剂为洁净药剂，释放气化后不含任何粒子或油状的残留物，对设备和环境无任何污染，可保护精密设备、文物。灭火时分子中的一部分链断裂需要吸收热量，破坏燃烧链，属化学灭火为主，冷却物理灭火为辅。七氟丙烷药剂只要不弄虚做假和短斤少两，灭火可靠性国内外均没有一点歧义。

主要性能参数与设计要求：

（1）数据中心、算力中心、计算机、通讯机房设计灭火浓度为8%（0.64kg/m³），七氟丙烷药剂喷射完后，防护区内氧气浓度约为19.4%左右；

（2）灭火剂喷射时间t≤10S；

（3）灭火药剂喷射结束后，正常灭火时间≤30S；

（4）只能用于封闭场所，不可关闭的泄漏面积不应大于总面积的1%；

（5）可扑灭A（固体表面火灾）、B、C、E类火灾；

（6）电器设备浸渍时间不应小于5min；

（7）可用于经常有人的场所。

（8）灭火剂喷射时，喷嘴出口压力规定≥0.7Mpa，压力比较小，则噪声小，对精密电子设备不会造成损伤。

（9）灭火剂瓶组贴花纸上应同时标注：瓶组空瓶重量（kg）、瓶组药剂充装重量（kg）、瓶组充装药剂氮气总重量三个参数，并为长久参数。2024年10月新制定与发布的《气体灭火系统及部件》新修改的产品国家标准中，新增了此条款，主要是严格限制昂贵气体灭火药剂短斤少两和做假伎俩发生。

灭火系统（设备）种类与主要用途：

（1）无管网2.5Mpa柜式七氟丙烷气体灭火装置，又叫预制灭火系统；灭火剂输送距离≤30米；主要用于一栋楼少于3个防护区、适用于新旧项目；防护区面积不宜大于500㎡或容积1600m³的项目。这种类型产品占整个七氟丙烷气体产品销售量约70%左右，因设计、安装简单、施工周期极短。

（2）有管网内贮压式七氟丙烷灭火系统，20℃时工作压力有4.2Mpa和5.6Mpa两种，灭火剂输送距离分别小于45m和60m；主要用于一栋大楼有3个以上防护区、只适合新建项目；适合于防护区面积不宜大于800㎡，且容积不宜大于3600m³项目。这两种类型产品销售量逐渐减少，因设计、施工复杂、施工周期长，还占有设备瓶组间。

（3）有管网外贮压式七氟丙烷灭火系统，20℃时工作压力有4.2Mpa和5.6Mpa两种，灭火剂输送距离均可实现150~200米距离，目前国内绝大多数气体厂家主要生产20℃时4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统。5.6Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统与4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统性能参数完全一致，该规格产品因压力高，销售成本还高，文章中就不介绍了。

有管网外贮压式七氟丙烷灭火系统与有管网贮压式七氟丙烷灭火系统比较，主要优点如下：一是灭火剂输送距离远；二是灭火剂无泄漏，因钢瓶内压力为0.3Mpa极低。七氟丙烷气体灭火产品缺点是：一是灭火剂昂贵，占整个设备总造价的50%~70%；二是容易短斤少两或用其它物质代替做假，是高度诚信和良心产品；三是用户、消防施工单位、消防验收、市场检查人员应有识别七氟丙烷药剂做假伎俩能力，有如何防止做假具体措施和敢采取强力打击措施。（a）一是检查灭火剂瓶组贴花纸上同时标注瓶组总重量、空瓶重量、药剂重量三个参数，并是长久标记；（b）二是在施工现场对每瓶组称重；（c）三是随机对1~3瓶组抽取灭火剂样品，送有关部门检测，才能确保七氟丙烷药剂不做假现象不会发生。北京利达海鑫公司承诺，用于数据中心和算力中心项目中的七氟丙烷气体灭火系统和设备，七氟丙烷药剂随机抽样检测费，均归北京利达海鑫公司承担。

（b）IG541气体灭火设备特点与设备种类及用途

IG541灭火剂气体存在于空气中，它是由氮气、氩气和二氧化碳三种气体混合而成，体积比分别为：52%、40%、8%，IG541气体比重为1.34kg/m³,比空气比重1.29kg/m³,略重3.8%。原料丰富，其臭氧耗损潜能值 ODP=0(对大气臭氧层无破坏)、温室效应值 DWG=0(不造成温室效应)。 IG541灭火剂对人体无毒害、不污损设备、无腐蚀性、绝缘性能好，是目前世界公认的理想，绿色环保灭火剂之一。 IG541混合气体灭火剂是通过降低防护区内的氧气浓度（空气正常含氧量为21%降至约15.2%)，通过窒息作用使其不能维持燃烧而达到灭火目的，是纯物理作用。灭火时对人员不太友好，若防护区有人，人员若不及时撤离，因缺氧还可能有生命危险。

主要性能参数与设计要求：

（1）数据中心、算力中心主机房内计算机、通讯机房设计灭火浓度为37.5%； IG541气体灭火剂喷射完后，防护区内氧气浓度约为15.2%左右，低于经常有人停留场所区内的氧气浓度不得低于16%规定值；

（2）灭火剂喷射时间：t≤60s；

（3）灭火剂喷射结束后，正常灭火时间≤60S;

（4）只能用封闭场所；

（5）可扑灭A(固体表面火灾)、B、C、E类火灾；

（6）电器设备灭火浸渍时间不应小于10 mìn；

（7）可用于经常有人的场所。灭火系统启动一分钟后，氮气浓度降低到经常有人停留场所规定16%以下，若5分钟内不撤离，有生命危险！

（8）灭火药剂喷射时，喷嘴出口压力规定≥2.0Mpa，压力非常大，噪声大，对设备有损坏。2024年10月新制定实施的该产品《气体灭火系统及部件》国家标准中，新增喷嘴喷射灭火药剂时，必须降低噪声此条款要求。

 灭火系统（设备）种类与主要用途：

（1）20℃时工作压力有15Mpa和20 Mpa两种；

（2）15Mpa和20 Mpa两种压力，一般均是减压到≤7 Mpa，灭火剂输送距离均≤150m；

（3）15Mpa和20 Mpa两种压力IG541气体灭火分统，钢瓶充装 IG541气体药剂充装量系数分别为211.15kg/m³和281.06kg/m³，20 Mpa钢瓶比15Mpa钢瓶多充装气体药剂重量约33%，但产品配套零部件成本约高于33%，因压力高生产、运输、安装、使用时更不，因压力高气体药剂更容易泄漏。 IG541和 IG100气体灭火系统钢瓶中的压力是超高压容器，我国使用气体灭火系统产品近三十年来， IG541钢瓶发生爆炸事故多，至少有十几起。IG541钢瓶正常使用5年以上，据维修人员和生产销售生产厂家介绍说，容器阀和钢瓶均有腐蚀，部分腐蚀较严重的，则非常危险。IG541气体灭火系统产品药剂钢瓶正常超过5年以上，维修检测项目应从严检测。其次是二氧化碳钢瓶，七氟丙烷钢瓶发生爆炸事故基本没有听到。

（4）防护区面积不宜大于 800㎡，容积不宜大于3600m³产品；

（5）IG541气体灭火系统产品经过近二十几年应用，主要用于数据中心、算力中心主机房。外贮压式七氟丙烷灭火系统应用不到十年，凭借自己灭火浓度低、药剂无泄漏、占地面积小了3-6倍、等优点，抢占了 IG541气体灭火系统产品不少应用市场和项目。

（6）IG541气体灭火系统，20℃时工作压力有15Mpa和20 Mpa两种，目前国内绝大多数气体生产厂家主要生产20℃时15Mpa IG541气体灭火系统产品，生产20℃时20 MpaIG541气体灭火系统规格厂家很少，这些厂家主要是设规格门槛，减少竞争，但生产销售成本还高，并且产品更危险，不符合国家和数据中心设计规范原则，我们各级消防同仁应制止这种不好设计方案和设门槛竞争手段。

（c）IG100灭火系统种类与主要用途：

IG100气体灭火系统产品应用不到十年左右，产品技术性能参数、零部件结构尺寸和工作原理及产品种类与灭火剂钢瓶规格，完全与IG541混合气体灭火系统一致，只将灭火剂钢瓶中的IG541灭火剂混合气体更换为100%氮气，这里就不再重复阐述该产品性能参数了。IG100气体灭火系统产品生产销售，主要是部分气体生产厂家，为了设置种类规格门槛，减少竞争，用IG100气体灭火系统代替IG541混合气体灭火系统，主要用于数据中心机房灭火，算力中心机房灭火。IG100气体灭火系统灭火性能参数和生产销售成本都高于IG541混合气体灭系统销售成本，关键是灭火效果差、防护区内若有人，会缺氧不。若所有生产气体厂家均生产15MPa和20MPaIG100气体灭火系统，还生产20MPaIG541混合气体灭火系统产品，则所有气体生产厂家均没有气体种类和规格产品门槛了，若仍设计采用IG100气体灭火系统代替IG541混合气体灭火系统，反而会造成产品不、不节能环保、灭火性能不好，更不经济性的局面。这纯属重复投资建厂范畴，这将严重违反《数据中心设计规范》中、经济合理、节能环保设计准则，更严重违反中国政府承诺的2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的绿色节能环保目标。

（d）细水雾灭火系统特点与性能参数及用途

细水雾灭火系统是将水加压到中、高压流入喷嘴，喷出后被空气撕碎成不连续的粒径为0.2～0.4mm的细小雾滴。灭火机理主要是表面冷却、窒息、阻隔和浸湿作用，属物理灭火性质。可用于扑救A、B、C、E类火灾。可用于全淹没和局部灭火两种方式。细水雾灭火系统大多认为只能控火，是否能灭火有歧异。

依据天津某消防支队和某消防科研单位细水雾灭火系统在电缆隧道中，按1：2比例实际情况做模拟灭火试验论文分析，当上下两层都放置有电缆的时候，由于电缆对细水雾的阻隔作用，下层的火焰更难扑灭，若下层电缆增多，使得火焰功能也更大，因此在这种情况下火焰难扑灭，需增加细水雾喷头喷洒持续时间。依据其它细水雾灭火系统实验论文和文章介绍。当火源上方有遮挡物宽度超过1m左右或喷头离火源较远时，粒径为0.2～0.4mm细小水雾也不能迂回障碍物，遇到障碍物变为小水珠和一小片水，火灾难扑灭。灭火后将会造成水渍现象和电器元件接触不好或触电事故产生。

数据中心、算力中心主机房中的计算机、服务器、网络设备、高精度电子元器件，主要安装于各机柜中，若采用细水雾来扑灭机柜中的电器火灾，首先机柜将粒径为0.2～0.4mm细小水雾遮挡在机柜外，很难实现对机柜灭火。

北方家中，进入冬季时大多家中均有加湿器，加湿器产生的细水雾粒径基本与细水雾灭火系统喷射的细水雾粒径大小一致。自己在家可做一个小试验，将手掌放置在水雾上方遮挡十几秒，手掌上便会有水珠，水珠的增多将产生水渍和小片水现象，手掌背面没有水雾，说明细小水雾遇遮挡物时，水雾碰到遮挡就会被遮挡物吸收变成水珠和一片水，不会绕过遮挡物。水珠或一片水碰到高精度电子元器件或流入机房地板夹层电缆层，将会造成高精度电子元器件或电缆接触不好或短路现场发生。

细水雾灭火系统重要性能参数和设计要求：

（1）喷头工作压力应＞10MPa，

（2）开式灭火时响应时间≤30s，气体灭火系统产品一般不到5s。

（3）电子信息系统机房喷头工作层的安装高度≤3m，小喷雾强度≥0.3L/min·㎡。

（4）细水雾灭火系统灭火时间，GB50898《细水雾灭火系统》国家标准规范A.2.8条就规定：“从喷出细水雾至灭火的时间不应大于15min”。细水雾灭火系统与各种类型气体灭火系统灭明火时间相差为30～60倍，相差太大了。数据中心和算力中心主机房中每一个机柜成本一般分别为15万元和20万元，这么昂贵造价，耽误一秒钟就会造成巨大损失，更关键是细水雾对整个防护区机柜喷洒后，短时间内不能灭火，还会对机柜中高精度电子元件产生水渍现象，将可能影响整个主机房中所有机柜和地板夹层电缆线接触不好、短路现场产生，不能短时间恢复正常工作状态。

（5）系统设计持续喷雾时间不应小于30min，这灭火时间也太长了。气体灭火系统产品国家标准规定，灭火药剂喷射后，30～60s内明火应扑灭。

（6）细水雾灭火系统设计规范要求，提供给细水雾灭火系统泵组的水质不应低于现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749，也就是说储水箱中水应每半年更换一次，若水质不干净，水质将产生小虫等污垢杂物，将可能堵塞管道和喷头水雾小孔，影响灭火效果或不能喷水。细水雾灭火系统日常和定期维护检查比各种气体灭火系统复杂、不直观，维护成本极高。

综合上述细水雾灭火系统产品灭火时间长和细水雾难进入机柜中、灭火有歧异等问题、主要性能参数、灭火试验等情况介绍，本人认为数据中心、算力中心主机房不宜使用细水雾灭火系统，因风险太大了。本文章后续不再介绍细水雾灭火系统了。

 五、各种类型有管网气体灭火系统成本经济性计算

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，设计计算三种类型六种工作压力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。三种类型六种规格气体灭火系统产品钢瓶数量和销售金额经济性对比参数，请见表一。