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

发布时间:2024-05-25 12:31:07 丨 文章来源:http://www.zhimiaoxiaofang.com/ | 作者:利达消防设备丨 浏览次数:66

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

概述

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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”来论述首次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。

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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、影响程度之深前所未有,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”。

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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,提供安全、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!

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、安全、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。

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,为最高级。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。

01、灭火速度快

必须将火灾扑灭在初始萌芽阶段,也就是说将火灾在最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第一属性是灭火速度应极快。

02、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,并能在最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。

03、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。

04、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。

05、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。

06、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,才能确保在最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。

07、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,确保电子信息系统安全、稳定、可靠地运行,做到技术先进、经济合理、安全适用、节能环保、制定本规范”。

08、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!

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,并为永久参数。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,并是永久标记;(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,是目前世界公认的最理想,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、使用时更不安全,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钢瓶发生爆炸事故最多,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全面检测。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、安全等优点,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良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,最关键是灭火效果差、防护区内若有人,会缺氧不安全。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,反而会造成产品不安全、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》中安全、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最难扑灭,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良或触电事故产生。

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良或短路现场发生。

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,最小喷雾强度≥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良、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。

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。

表一、三大类气体产品设备、管道附件销售与维护成本主要经济性参数对比表

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通过对表一中三种类型气体产品和六种不同压力规格产品设计计算,表一较详细填写了各类型销售参数,能简单明了分析出各种类型和规格气体产品的经济性。数据中心与算力中心项目第一设计选择方案,应采用20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷气体灭火系统,优先采用灭火剂钢瓶规格为180升钢瓶容积,选用顺序为180→150→120→90升,最安全、最经济、日常维护成本较低。


主机房各气体灭火系统节能环保、安全可靠、技术先进、经济合理、日常维护对比 

安全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、灭火时人员安全性、灭火系统技术先进性与平时皮实性、灭火时喷嘴喷射灭火剂产生的噪声,对设备损坏四方面综合考虑。

01、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最小,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。

02、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安全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安全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安全性选择。

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,最高压力为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最高压力为17.3Mpa,20℃20Mpa规格产品中瓶组内最高压力为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,噪声也非常大,对高精密设备会造成损坏,建议喷嘴正下方尽量不能对着较高精度某设备零部件,喷嘴正下方普通机柜也应有顶盖,

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,喷嘴喷出声响不特别大或没有引起重视,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,应加强对工作人员消防宣传工作,否则会造成人生安全大事故。

03、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,创新性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,大胆的创新的首次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)安全性更好。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,则更安全。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,最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安全,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安全性更好,因灭火剂钢瓶压力为0.3Mpa非常低,配套动力瓶少3~6倍,从而使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安全时间更长。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,最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。

04、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、算力中心主机房的经济合理性,请参看表一中各参数,这里就不再赘述了。

 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,依据经济性和安全性,灭火剂钢瓶容积应由大向小容积选择,优先选择180升。

05、日常维护性

日常维护性应依据气体灭火系统产品安全性、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,既安全,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。

中国制造强国与品牌政策

主要销售与技术要点

1、中国制造强国与品牌政策

   党的二十大报告明确提出“加快建设制造强国、质量强国”。因制造业是立国之本,强国之基、质量是兴国之道、转型之要。习近平总书记向我国制造业和国有企业发展提出“三个转变”重大指示精神,“推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变”。

当前,我国气体灭火系统领域还没有完全向质量方面转变,灭火系统设备零部件产品质量还必须加快进程,特别是七氟丙烷、全氟己酮、超细干粉等昂贵灭火药剂,短斤少两和用其它物质代替还非常猖獗,如:当前七氟丙烷药剂采购单价为40元/kg左右,供货非常紧张,必须付现金才能供货。但市场上许多地区销售单价出现15元/kg,还说你需要七氟丙烷非标药剂还是国标药剂,单价均不同,这混乱市场局面。GB50263《气体灭火系统施工及验收规范》中4.3.3条第1第2条款规定:灭火剂储存容器内的充装量消防验收时,应全数检查,采用称重方法。说明该七氟丙烷钢瓶铭牌上必须同时标注:瓶组总重量、空瓶重量、药剂重量,依据这三个重量参数,称重后才能计算出药剂充装量。据气体灭火系统市场调研,估计七氟丙烷钢瓶铭牌上同时标注三个重量参数生产企业不到30%,绝大多数只标注“药剂充装量”部分标注“钢瓶皮重”两参数。仅介绍上述这两事例,不是产品质量问题了,是生产企业良心诚信问题了,许多消防工程公司和消防总承包商明明知道七氟丙烷药剂短斤少两和做假,也无所谓。气体灭火系统产品质量转变,首先应是各级同仁们良心和诚信转变后,才能向质量和品牌方向转变。

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2024年3月20日,本人参加了由天津国家检测中心和全国消防标准化第2分技委组织召开的《气体灭火系统及部件》国家标准修改厦门会议,该国标修改负责人在会上介绍了近几年来七氟丙烷药剂做假猖狂之事,如:短斤少两,还有用水泥或水代替七氟丙烷药剂。大多生产厂家瓶组贴花纸上只标注1~2个重量参数,均有做假嫌疑。此次《气体灭火系统及部件》产品国家标准中瓶组贴花纸上必须同时加入三个重量参数,对产品必须检测和检验报告中必须公布:“瓶组空瓶重量、充装药剂重量、充装药剂和氮气总重量”三个参数,2024年10月将发布执行,这是对气体灭火系统产品质量重锤出击!随之国家其它灭火系统设计、施工及验收规范即将修改,市场监督抽查细则也会快速出台整治政策和方案。

厦门会上还获悉某省生产的七氟丙烷气体产品在行业内均认为有做假嫌疑,失去诚信,严重影响本省生产销售,本省许多企业到外省、市办厂,其中有一企业招商到某外省市级开发区,给予优惠政策,该企业一次性送检七氟丙烷和各类消防产品检测费超100万元,这一外溢奇葩现象值得大家重点关注。目前,开始造成七氟丙烷等昂贵气体消防产品市场太卷了,值得大家深思和警觉。许多有关部门领导、专家、学者、企业建议《气体灭火系统及部件》新修改国家标准于2024年10月实施后,应杜绝七氟丙烷气体产品做假现象发生,有关消防管理、市场监督部门应尽快严格按新颁布的产品国家标准执行,应对各生产企业气体产品自愿认证5年来销售的七氟丙烷气体产品,进行每1~2年市场随机监督抽查和对违规者应进行严惩。只有每1~2年常态化定期对每一个企业生产的七氟丙烷气体等各类规格型号产品进行市场随机抽查,最终才能实现不做假、不能假、不想假氛围形成。才能确保你我他人民生命财产安全。七氟丙烷、全氟己酮、超细干粉灭火药剂等短斤少两和用其它物质代替的生产企业、中间商、应立即收手,做任何假均会留有证据,将会终身追究法律责任,一个也难逃脱!

需详细了解气体灭火系统七氟丙烷药剂做假伎俩、预防措施、十大危害影响,可上网百度或本公司网站检索如下三篇文章:《确保七氟丙烷气体灭火系统(装置)和悬挂式超细干粉灭火装置质量、安全、灭火可靠性及出口产品的主要措施》、《确保七氟丙烷气体灭火系统(装置)灭火可靠性首要措施是灭火药剂瓶组标注三个重量参数、永久标记、称重检测》、《关于七氟丙烷灭火系统(装置)钢瓶贴花纸上不同时标注瓶组总重量、空瓶重量、药剂重量三参数将造成危害和严重影响的说明》。

2、主要销售要点

(1)气体灭火系统产品必须获得有关产品证书。外贮压式七氟丙烷灭火系统产品必须获得“技术鉴定证书”,IG541和IG100气体灭火系统产品必须获得“产品自愿认证证书”,才能确保产品质量。

(2)采用各种类型和压力等级的七氟丙烷气体灭火系统或装置产品,灭火药剂瓶组贴花纸上必须同时标注:瓶组总重量、空瓶重量、药剂充装重量三参数,这三个重量参数是永久标记,不得涂改,并同时承诺每瓶组可通过消防验收、检查、用户日常维护称重检测。设计院应主动将瓶组贴花纸上,瓶组空瓶重量、七氟丙烷药剂重量、瓶组充装药剂与氮气总重量三个参数,写入到采用七氟丙烷气体产品的项目设计院图纸中去,设计院严格把关,则没有任何责任了,做假者没有理由,不按设计图纸执行。采用利达集团气体产品,利达承诺免费承担项目中七氟丙烷药剂随机抽样成分检测费,因这检测费只有100元左右。

提供上述两项资料,审查不符合的,招投标和采购不得入围,无论是什么大品牌和企业。

3、主要技术要点

(1)安全性。数据中心、算力中心配套的各种类型远距离气体灭火系统产品中配套的压力容器钢瓶内均工作压力是中压(4.2Mpa)、大多是超高压(≥10Mpa),非常危险,要求配套的容器阀和钢瓶材质强度好和壁厚符合设计图纸要求,严格按生产工艺过程生产和检查,才能确保产品质量过关。

IG541和IG100灭火剂钢瓶加工后主要工艺:热处理、探伤、水压强度和气密性试压,才能确保钢瓶产品质量和安全性,部分生产企业更换材质、减薄钢瓶壁厚、省去热处理、或探伤、试压等工序。“华宸气瓶”知名品牌生产的IG541、IG100气体灭火系统钢瓶,能确保钢瓶产品密封性和安全性质量,该企业是高新企业,获得山东省“专精特新”中小企业称号。

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七氟丙烷灭火剂钢瓶加工后主要工艺:探伤、热处理、水压强度和气密性试压。该钢瓶为焊接钢瓶,有环焊和纵焊,要求更好的强度和密封性,因使用量大,该七氟丙烷钢瓶做假现象较严重。推荐“大众”七氟丙烷钢瓶知名品牌,能确保产品密封性和安全性质量。

(2)密封性。中压、超高压气体灭火系统中灭火剂钢瓶内驱动气体和灭火剂气体不泄漏,使用周期1年或数年是整个产品的最关键核心技术。密封性好坏主要与容器阀门,阀门配套的橡胶O型圈材质设计参数、灭火剂充装工艺方式、气密性检测手段等四方面相关。阀门结构设计与加工精度和配套O型圈及检测手段最为重要,才能实现较长时间销售后,无售后服务,大幅降低售后服务成本。气体灭火系统配套各类阀门推荐采用“三安制阀”知名品牌,该品牌是高新企业,2021年7月1日荣获工业和信息化部中国气瓶阀门领域“国家级专精特新重点小巨人”单项冠军企业。

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气体灭火系统中灭火剂钢瓶不泄漏密封性检测手段有许多:(a)大多采用只对阀门部件罩一有机玻璃圆柱体,做气密性试验,违反产品标准检测方法、钢瓶不能检,观察不清楚。(b)部分采用肥皂水涂刷阀门各处,小气泡泄漏不能发现。(c)部分将灭火剂钢瓶全部浸入清水中,阀门离清水面50mm左右,同时观察2~3台灭火剂钢瓶十分钟以上,无任何一个气泡出现为合格。此种压力容器气密性检测方法简单、明了、可靠,符合气体产品气密性检测手段。

4、主机房人员撤离和初期小火灾应加强安全、灭火可靠性措施与设计建议

数据中心、算力中心主机房应加强对机柜、特别是UPS电池电器机柜发生初期火灾和发生火灾时运维人员撤离或火灾情况检查,应加强如下消防器材配置和设计建议,仅供参考:

(1)主机房内一定距离和入口、出口处,应配置洁净手提式灭火器和4具左右正压式消防呼吸器,其它配置自救式呼吸器。

(2)机房内配置的洁净手提式灭火器,应是2~4kg全氟己酮手提式灭火器为主,没有这类型的则可配置2~4kg二氧化碳手提式灭火器。一般无UPS电池电器机柜发生冒烟和初期小电器火灾时,对该机柜断电后,应及时用洁净手提式灭火器一次便可实现扑灭火灾,没有必要启动防护区大型气体灭火系统。当UPS电池电器机柜发生冒烟和小火灾时,对该UPS电池电器机柜立即断电后,3分钟间隔对该机柜进行三次以上灭火和对UPS电池降温,才能防止UPS电池火灾复燃,没必要等造成大火灾后,启动气体灭火系统。因一次灭火后,也难控制和扑灭UPS电池电器机柜第二次复燃产生火灾。

(3)数据中心、算力中心主机房内若有UPS锂电池电器机柜,因锂电池一旦发生火灾,火灾复燃可能性有40%以上,每隔3分钟左右,应对机柜内喷射气体灭火剂2~3次以上,才能成功对电池灭火和持续降温。建议对UPS锂电池电器机柜安装3kg左右全氟己酮或七氟丙烷或6kg二氧化碳探火管式灭火装置,需了解该产品设计与应用,可上网查询《探火管式灭火装置设计选型与安装》文章。UPS电池电器机柜附近应放置洁净手提式灭火器不少于三具以上,便于实施第二次、第三次对机柜灭火与冷却。建议每次对机柜灭火与冷却只使用一具手提式灭火器,最好将机柜门处于关闭状态。喷射洁净手提式灭火器中气体灭火剂,冷却效果将最好。

(4)UPS锂电池电器机柜设计方案时,建议安装可连续间隔喷射的3kg左右全氟己酮气体灭火系统(装置),灭火效果将比较好。

(5)自救式呼吸器主要放置机房内为主,入口和出口为辅,主要用于运维人员因撤离出现危险时用。正压式消防呼吸器应配置在主机房出入口,有两个作用:一个是若UPS锂电池电器机柜发生火灾,造成灭火系统启动将防护区火灾扑灭,但3~5分钟后UPS锂电池电器机柜火灾有复燃可能,这时必须俩人以上配戴正压式消防呼吸器,手提洁净手提式灭火器对UPS锂电池电器机柜每间隔3分钟左右,进行第二次或第三次扑救实施灭火或降温,才能确保灭火成功。二是发生火灾时,发现主机房内有人,应头戴正压式消防呼吸器进入主机房,寻找和撤离运维人员,确保自己和他人的人身安全。

各类气体灭火系统产品,采用诚信、良心气体生产企业产品,阀门和钢瓶采用知名品牌关键零部件,并且主要销售与技术要点,符合上述要求,能确保气体灭火系统产品安全、密封、灭火等质量性能,为人民生命财产安全保驾护航!

综合建议

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综合上述阐述,最后对算力中心、数据中心主机房配套气体灭火系统首次倡导采用安全、节能、环保、经济设计理念,建议如下:


节能环保

我们消防同仁应主动参入中国政府承诺的2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,选择各种类型规格气体灭火系统产品时,应符合东数西算工程政策及《数据中心设计规范》总则中安全、技术先进、经济合理、节能环保原则,不设置销售门槛。具有气体灭火系统设计方案资质的设计院、建筑施工单位、必须首先把好设计这一关,人人为节能环保做一点贡献!


第一设计选择方案

建议算力中心、数据中心主机房,依据本文章上述阐述情况,综合分析决定第一设计选择方案,采用20℃4.2Mpa外贮压式七氟丙烷灭火系统,优先采用灭火剂钢瓶规格为180升,灭火剂钢瓶容积经济、节能、环保优化选用顺序为180→150→120→90升。


第二设计选择方案

采用20℃15MpaIG541混合气体灭火系统,优先选用灭火剂钢瓶规格为90升,90升规格比80升规格气体灭火系统销售成本约将便宜5%左右。IG100气体灭火系统和其它种类规格灭火系统均不选择和采用。


第一和第二气体灭火系统设计选择方案,同样适用于一栋大楼中防护区面积大、数量多、距离远的档案馆、博物馆、配电间、通讯机房等要求灭火剂绝缘性能好、洁净的场所。可参考优先选用。

为了积极响应实现中国政府承诺的2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和伟大目标,坚决执行《数据中心设计规范》倡导的安全、绿色、经济设计总则原则和品牌、诚信设计理念,才能确保算力中心、数据中心主机房配套的气体灭火系统产品实现为你我他企业生命财产安全保驾护航!作为用户、经营者(工程商)生产企业、监理公司、设计院、消防验收与监督检查部门等各级同仁们,应主动积极参入到行动中来,有责任共同做出自己的一点贡献。


北京利达华信电子有限公司北京利达华信电子有限公司成立于1990年,是一家致力于人类安全与环境保护的多元化经营企业。目前,拥有多家专业公司,业务涵盖了火灾报警控制系统、气体灭火系统、火灾电气漏电报警系统,以及城市消防联网和消防工程设计、施工。同时,利达集团还专业生产从事环境安全监测产品、水毒性检测产品、环境安全评估等环境保护领域的工作。。。

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