锂离子电池技术在现代数据中心的快速采用正在彻底改变设施管理电源冗余和储能的方式。虽然这些先进的电池比传统铅酸系统具有显着的优势，但它们也带来了复杂的消防安全挑战，需要专门的保护策略并遵守不断发展的监管框架。
随着新技术引入数据中心社区，必须相应地审查和修改消防要求。
近年来，人工智能、电力需求增加和冷却要求提高等几项重大技术进步和变化促使消防工程师和数据中心运营商重新评估 他们之前在大型数据中心实施的消防策略。
虽然可以解决各种变化，但本文将重点关注锂离子电池的日益增长的使用以及不断发展的规范修改如何影响传统的消防策略。
锂离子电池在数据中心的兴起
近年来，由于多种原因，锂离子电池在数据中心内的不间断电源 （UPS） 和机架内备用电池单元中的使用呈指数级增长，包括：
在更小的占地面积内实现更高的能量密度
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更长的使用寿命
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提高效率，将高达 95% 的储存能量转换为可用功率
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更轻、更紧凑的设计，释放宝贵的空间
考虑到这些优势，该行业正在从传统的铅酸电池转向锂离子电池。在新项目的施工阶段或在改造场景中更换现有铅酸电池时进行切换。
现代数据中心通常以两种主要配置部署锂离子电池：
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传统 UPS 机房：电池位于专用房间的中央，存放在机架中并与 UPS 电气连接。
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机架内应用：紧凑的模块化储能系统 （ESS） 直接安装在服务器机架或 IT 设备内。这些系统在空间有限且优先考虑本地化电源的大型数据大厅中很常见。
每种方法在实现代码合规性和实施正确的保护策略方面都面临着独特的挑战。
不断变化的监管环境和规范要求
锂离子电池的使用以及与 ESS 相关的潜在危险促使美国国家消防协会 （NFPA） 于 2019 年制定了一项新标准。
NFPA 855 的第一版——“固定式储能系统安装标准”——于 2020 年发布。当时，唯一包含锂离子 ESS 规范要求的其他规范是国际消防规范 （IFC） 201，该规范概述了容量大于 20 kWh 的 ESS 的防火要求。
规范和标准的早期迭代提供的指导有限，并且在要求中存在差距。法规官员和消防部门依靠消防专业人员来填补这些空白。随着 ESS 使用的增加，澄清规范和标准的必要性变得至关重要。在过去的几个代码周期中，IFC 和 NFPA 855 都进行了修改，以更好地澄清术语并修改保护策略。
IFC 2018 和 IFC 2024 之间的差异将影响数据中心运营商。2024 年版扩展了第 12 章的要求，以更紧密地与 2023 年版 NFPA 855 的要求保持一致。消防要求有所提高，包括更高的喷水灭火密度、气体检测、提高通风率和空气采样烟雾检测。
2024 年版的 IFC 还更加重视特定于电池化学的风险评估，并允许更多地使用基于性能的设计选项，利用气体释放和潜在爆燃建模。
2020 年和 2023 年版中对 NFPA 855 的修改与 IFC 中的修改类似。大多数变化扩大了对喷水灭火设计密度、气体检测、通风和防爆的要求。另一个重大变化发生在国家电气规范 （NFPA 70） 中。在 2017 年版中，增加了一个新章节——第 706 条：储能系统——其中包括对断开装置、ESS 位置和通风的要求。
合规要求的地区差异
更复杂的是，美国各个州和较大的城市正在制定自己的要求。例如，对于大型 ESS 项目，加利福尼亚州要求遵守 NFPA 855 并与消防部门协商，并要求当地消防部门或州消防局长在启动前对设施进行检查。
除非获得豁免，否则纽约市要求室内 ESS 装置只能安装在完全喷水灭火的建筑物中，纽约消防局是审批过程中的中央机构。这些列表和测试不是可选的;它们是许可过程的核心部分。
实施挑战和战略考虑
这对数据中心运营商意味着什么？在设计新的数据中心和 UPS 系统时，审查所有适用的规范、标准和监管要求，并在设计过程的早期与消防工程师合作至关重要。
将更加依赖全面的风险评估来概述危害、缓解工作和消防设计标准。这些变化在改造项目中影响最为显着，当传统的铅酸电池被锂离子储能装置取代时。在这些方案中，可能需要进行几个关键升级：
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现有的喷水灭火系统可能需要进行修改，以满足更高的设计密度要求
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可能需要添加气体检测系统
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必须评估通气率并可能提高通气率
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可能需要纳入防爆和缓解措施
喷水灭火和通风系统通常是在建筑物的原始施工期间设计和安装的，因此很难进行修改，而且通常成本高昂。同样，防爆功能通常被集成到初始设计中，升级现有设施可能会带来重大的技术和财务障碍。由于这些原因，可能需要研究建模和其他类型的基于性能的替代方案。
随着锂离子电池使用量的增加和规范要求的不断变化，在项目早期聘请具有锂离子电池 ESS 专业知识的消防工程师至关重要。