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高校数据中心灭火系统选择浅析*(2)
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摘要:直接损害即燃烧产生的高温损坏或焚毁数据中心内的电子设备,如软盘在高于38 ℃的环境下可能会损毁;温度高于66 ℃时可能会破坏服务器硬盘;149~20
直接损害即燃烧产生的高温损坏或焚毁数据中心内的电子设备,如软盘在高于38 ℃的环境下可能会损毁;温度高于66 ℃时可能会破坏服务器硬盘;149~200 ℃的高温会损毁服务器内的大部分电子元件。
间接损害即燃烧产生的副产物如腐蚀性气体、烟尘等对数据中心内设备造成的损害。如机房中广泛使用的聚氯乙烯材料(PVC)燃烧会产生腐蚀性氯化氢气体[见反应式(1)],其会与电子元件上的镀锌发生氧化还原反应,生成氯化锌覆盖在电子元件上[见反应式(2)];氯化锌遇到潮湿空气时会转化成氯化锌溶液,与镀锌发生原电池反应,从而进一步加速腐蚀电子元件[见反应式(3)(4)]。除PVC外,含氟聚合物、含溴材料及含硫材料在高温下会分解为氟化氢、溴化氢以及硫化物,以类似的机理腐蚀电子元件。
【反应式】
负极:
除化学作用腐蚀电子设备外,燃烧产生的烟尘也会损伤电子器件,如直径小于0.5微米的颗粒会对硬盘存储器造成潜在危害,可能会造成硬盘磁头读写失败而造成数据丢失。同时,此类绝缘颗粒还会覆盖在电子元件表面,造成电路断路或接触不良的风险。
在数据中心火灾引起的损害中,由间接损害造成的占绝大部分且影响最为长远。美国通讯委员会(FCC)曾指出,火灾造成的数据中心损失中有95%是由间接损害造成的。
次生损害指的是不合适的灭火设备对数据中心造成的损害,如使用喷水灭火器浇灭电子设备火灾,灭火的同时会造成临近电子设备短路烧毁,存储数据丢失等情况。次生损害造成的损失往往超过由火灾引起的损失本身。
4 不同种类灭火系统的比较
燃烧是物质的快速氧化过程,其本质是氧化还原反应。如图3所示,传统意义上的燃烧需要氧气、高温、可燃物及连续的链式反应四个必要条件(燃烧四面体),即可燃物高温裂解成高反应活性的自由基,此类自由基与其他分子或分子片段发生反应,保持燃烧持续不断地进行。当今灭火系统种类繁多,但基本原理都是移除燃烧四面体中的一个或者多个要素,以达到阻燃灭火的目的。灭火的主要途径有:
1)对可燃物进行降温,使温度达到可燃物燃点以下;
2)降低燃烧物周围氧气的浓度,通常持续燃烧所需的最低氧气浓度为16%(体积分数),若燃烧物周围氧气浓度低至此浓度以下,即可阻止燃烧的进行;
3)使用化学阻断剂打断燃烧链式反应。
水基灭火系统人类使用水来灭火有着悠久的历史。水灭火有着先天优势,即水常温下为液体,可以迅速覆盖燃烧物表面使其隔绝空气。同时,水还具有较高的比热容,可以吸收燃烧物较多的热量而使其温度降到燃点以下,而水的沸点不高,可以迅速吸热气化为水蒸气而降低火焰周围的氧气浓度。目前主要有两种水基灭火系统,即喷水灭火系统和水雾灭火系统。
图3 燃烧四面体示意图
1)喷水灭火系统。喷水灭火系统的主要设计目的是控制火势蔓延和扑灭火源,同时对建筑物本身进行降温,避免建筑结构因高温损坏或垮塌。对电子设备而言,喷水灭火系统喷出的大量液态水会使设备短路或损坏,造成严重的次生损害。大多数情况下因喷水而导致的电子设备损坏甚至高于火灾本身造成的损失,因此,喷水灭火系统多用于保护建筑物本身而并不用于对电子设备灭火。目前,高校数据中心所在建筑内大多配备喷水灭火系统,但实际应用上其应扮演火灾防控最后一道防线的角色,即火灾蔓延无法得到控制,严重威胁到建筑物本身安全的情况下才可以使用,数据中心一般的火灾应由其他类型的灭火系统来应对。
2)水雾灭火系统。水雾灭火系统是一种原本为船舶设计的灭火系统,因其独特的优势近期引起广泛关注。水雾灭火系统一般由高压水泵、输水管道和喷雾头组成,喷雾头在特定的压力下将水流分解成大小为100~1000 μm的水雾喷出。水雾灭火系统的用水量是喷水灭火系统的10%左右,大大节约了水资源;同时由于水雾的大小非常接近火场所产生烟尘颗粒,对有毒烟尘有着极好的吸附作用,可有效降低火场有毒烟尘浓度。在系统工作时,喷出的大量水雾会在火焰周围迅速吸热气化而降低火源的温度,水雾汽化会使其体积暴增1700倍,大量水蒸气迅速取代火焰周围的空气而降低氧气浓度。同时,水雾还对热辐射有着明显的衰减作用,可以阻滞火灾进一步蔓延,即降温、除氧和热辐射衰减是水雾灭火系统灭火的主要途径。
文章来源:《今日消防》 网址: http://www.jrxfzz.cn/qikandaodu/2021/0220/857.html
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