1. 背景介绍

近年来，数据中心对供电连续性、功率密度和能效的要求持续提高。锂离子电池因能量密度高、循环寿命长、占地面积小、维护需求相对较低，正在逐步替代传统铅酸电池，广泛应用于 UPS 和固定式储能系统。然而，锂离子电池在热失控、过充、过放、短路、机械损伤或外部热暴露等异常条件下，可能释放氢气、一氧化碳、碳氢化合物等易燃气体，以及氟化氢、氰化氢等有毒气体，并可能引发火灾、爆炸或复燃。数据中心内部电池组密集布置，一旦发生热失控，后果可能直接威胁关键业务连续性、设备安全和人员生命安全。因此，锂离子电池 UPS 的消防安全已成为数据中心设计和审查的重点。

在标准层面，NFPA 75-2024《信息技术设备防火标准》和 NFPA 76-2024《电信设施防火标准》均已明确锂离子电池的详细保护要求应参照 NFPA 855-2026《固定式储能系统安装标准》。因此，在数据中心建筑内部采用锂离子电池作为 UPS，并设置专用房间时，设计不能仅依据单一标准，而应同时满足 NFPA 75、NFPA 76 和 NFPA 855 的适用条款，并在冲突时取最严格要求。本报告所称“UPS 专用房间”，是指数据中心内专门用于安装锂离子电池 UPS 及其相关电气、控制和保护设备的房间。报告基于上述三份标准，针对该场景梳理房间位置与防火分隔、电池分组与间距、探测报警、灭火冷却、防爆通风、电气断开、标识、文件、调试与应急管理等设计要求，旨在为设计人员、审查人员、业主和运维单位提供系统性参考。最终设计方案、测试报告和 HMA 等应提交 AHJ 审查批准，并以 AHJ 的最终判定为准。

2. 标准适用性与阈值判定

2.1 标准适用范围

NFPA 75-2024：适用于信息技术设备（ITE）房间、ITE 区域及数据中心。其第 11.5 节涉及 UPS 和电池。

Ø 11.5.4.1：安装锂离子电池时，应设置监测热失控前电解液蒸气的 off-gas 探测系统，且应 listed/approved，并按制造商说明安装。

Ø 11.5.4.2：UPS 锂离子电池更换时，新电池应符合 UPS 的 listing。

Ø 11.5.2.6：含固定电池存储系统的房间应设自动烟感，按 NFPA 72。

Ø 11.5.2.1.3：电池系统应位于与其他部分以至少 1 小时防火分隔 的房间。

Ø 11.5.2.1.4：多租户且含集会、教育、拘留、医疗、日托、居住等 occupancy 时，应为 2 小时防火分隔。

NFPA 76-2024：适用于公共电信设施。第 6.10 节“Power Areas”涉及电池：

Ø 6.10.8.3.1：锂离子电池系统总容量 ≥20 kWh 且电池系统间距 <3 ft（0.9 m） 时，应设置 listed/approved 的电解液蒸气监测系统，监测热失控前 off-gas。探测后应：停止受影响电池充电、断开其负载、向监控位置发送 supervisory signal。

Ø 6.10.2：power area 与相邻非电信/备用发动机区域至少 1 小时防火分隔。

Ø 6.10.5：power area 应设 EWFD 早期火灾探测。

Ø 6.10.6：应设便携式灭火器；自动灭火按 8.6.1/8.6.2。

Ø 6.10.7：不得用于存储可燃物。

NFPA 855-2026：固定式 ESS 的核心标准。第 1.3 节及表 1.3 规定：锂离子电池所有类型，每个防火分区或室外安装的阈值量为 20 kWh（72 MJ）。超过即适用 NFPA 855。其第 4 章为通用要求，第 9 章为电化学 ESS 要求，第 9.7 节为保护与补救措施。

2.2 判定结论

若数据中心内锂离子 UPS 电池总容量 >20 kWh：必须按 NFPA 855-2026 设计，并同时满足 NFPA 75-2024 对 ITE/数据中心的要求；若属电信设施，则同时满足 NFPA 76-2024。

若总容量 ≤20 kWh：NFPA 855 的阈值可能不触发，但 NFPA 75-2024 11.5.4.1 仍要求 off-gas 探测；NFPA 76-2024 对 ≥20 kWh 有明确要求。建议仍按 NFPA 855 的 HMA、探测、灭火、防爆原则进行风险评估，并由 AHJ 确认。

多台 UPS 电池在同一防火分区内应合并计算容量。

3. UPS 专用房间的设计要求

3.1 房间分类与位置

数据中心建筑通常不是 NFPA 855 定义的“ESS 专用建筑”（ESS Dedicated-Use Building）。因此 UPS 专用房间属于 非专用建筑内的室内 ESS 安装，适用 NFPA 855 第 9.4.1.4 和 9.6.1.2。

Ø 房间应专用、仅授权人员可进入，并便于消防人员到达。NFPA 855 4.7.1 要求 ESS 安装在专用位置且首 responders 可到达。

Ø 不应位于危险（分类）区域，除非设备 listed/approved 用于该区域（4.7.13）。

Ø 不应设在地下室，除非 AHJ 批准；应位于外部消防梯可到达的楼层，更高位置需 AHJ 批准（4.7.8）。锂电池不适用 4.7.8.3 的铅酸/水性电池豁免。

Ø 若受车辆冲击，应设防撞柱等保护（4.7.6）。

Ø 应防止未经授权进入，围护/围栏不得阻碍 ESS 通风（4.7.7）。

Ø 疏散门应向疏散方向开启，设应急照明和 panic hardware（4.7.9）。

3.2 防火分隔与构造

默认 2 小时：NFPA 855 9.7.5 规定，含 ESS 的房间或空间应与建筑其他区域用 2 小时耐火极限防火隔墙和 2 小时水平楼板分隔，按当地建筑规范。

可降为 1 小时的条件：9.7.5.1 规定，若房间仅含 UL 9540 listed 且标记满足 UL 9540A 电芯级性能准则 的 ESS，可采用 1 小时防火分隔。

NFPA 75-2024 11.5.2.1.3 要求电池系统房间至少 1 小时防火分隔；11.5.2.1.4 对特定多租户 occupancy 要求 2 小时。NFPA 76-2024 6.10.2 对 power area 要求 1 小时。取严后：

一般情况：2 小时（按 NFPA 855 默认）。

满足 UL 9540/9540A 条件时：可 1 小时，但仍需核对建筑规范和多租户要求。

门、窗、贯穿、风管应满足相应防火等级；风管应设防火/烟阀。防火封堵应按 NFPA 80、NFPA 105 等。

房间内电池应置于非燃、锁定柜或外壳中，除非房间本身为仅授权人员可进入的设备间（9.6.1.2.1.2）。外壳应为非燃构造，并标明 enclosure type（4.6.12）。

可燃物限制：不得在 ESS 专用房间、柜、外壳内存放无关可燃物；相关可燃物距 ESS 设备至少 3 ft（0.9 m）；有人员工作中心同样适用（4.5）。

应设排水、泄漏检测和液体控制。NFPA 75 6.3.3/6.3.3.2 对 ITE 区域要求防止冷冻水、冷却液、消防水等泄漏；UPS 房间有液体冷却时更应设置泄漏探测。

地面承载、抗震应按当地建筑规范和 NFPA 855 4.7.3/4.7.4 设计。

3.3 尺寸与间距

NFPA 855 9.5.1.1：锂离子 ESS 应分为若干组，每组最大存储能量 50 kWh。

9.5.1.2：每组之间、每组与墙之间最小间距 3 ft（0.9 m）。

9.5.1.3：AHJ 可基于 NFPA 855 第 9.2 节 fire and explosion testing 批准更大容量或更小间距。

因此，UPS 电池柜/架应按 ≤50 kWh 分组布置，并保持 0.9 m 间距；若单个 UPS 电池柜超过 50 kWh，需拆分为多组或提供测试报告并经 AHJ 批准。

3.4 火灾探测与报警

通用探测：NFPA 855 9.7.1 要求 ESS 设置烟感、热像火灾探测或辐射能感测系统，按 NFPA 72。NFPA 75 11.5.2.6 要求电池房间设自动烟感；NFPA 76 6.10.5 要求 power area 设 EWFD。

锂离子专用二次电源：NFPA 855 9.7.1.6 要求锂离子 ESS 的烟/火探测系统提供 二次电源，按 4.10 节 EPSS/SEPSS，即 Class X、Type 10、Level 2。

报警传输：报警信号应传至 supervising station（4.8.3、9.7.1.7）；多面板应汇总至消防指挥中心或认可位置（4.8.2.2、9.7.1.5）。

Off-gas 探测：NFPA 75 11.5.4.1：安装锂离子电池时，应设监测热失控前电解液蒸气的 off-gas 探测，listed/approved，按制造商说明。

NFPA 76 6.10.8.3.1：锂离子电池总容量 ≥20 kWh 且间距 <0.9 m 时，应设电解液蒸气监测；探测后停止充电、断开负载、发 supervisory signal。

可燃气体探测（防爆/CCR）：NFPA 855 9.7.6.7.4.2 要求，若用气体探测启动可燃浓度降低系统（CCR），应在 10% LFL 启动，保持可燃气体平均浓度 <25% LFL；气体探测和 CCR 应作为 关键安全系统，按 4.10 供电，并向 supervising station 报警。

BMS/ESMS：应监测电压、电流、温度，维持制造商参数；异常时隔离受影响部件，必要时可见告警（9.3.3）。

3.5 灭火、冷却与水供应

NFPA 855 9.7.2 要求含 ESS 的房间/区域按 4.9 设火控与灭火系统。锂离子不适用 9.7.2.2 的水性电池豁免。

自动喷水：

Ø 对每组 ≤50 kWh 的 ESS，4.9.3.1 要求喷水密度至少 0.3 gpm/ft²（12.2 mm/min），作用面积为房间面积或 2500 ft²（230 m²） 中较小者；若基于 NFPA 855 第 9.2 节 fire/explosion testing 批准更低密度，可例外。

Ø 对超过 50 kWh 的组，4.9.3.2 要求喷水密度基于 fire/explosion testing。

其他自动灭火系统：

4.9.4.1 允许按 NFPA 13、NFPA 12、NFPA 15、NFPA 750、NFPA 770、NFPA 2001、NFPA 2010 或等效标准；4.9.4.2 允许基于大规模 fire/explosion testing 报告的其他系统。4.9.4.3 要求用于热失控传播保护（TRPP）的灭火系统满足 9.7.6.6。

水供应：4.9.5 要求非机械 ESS 场所提供永久可靠消防水源；无可靠水源时按 NFPA 1142；设消防栓，私人消防干管按 NFPA 24。9.7.3 同样要求水供应。

灭火策略：锂离子火灾需冷却以终止热失控。水通常优先；气体/气溶胶可灭火但不能阻止热失控，可能需持续冷却和通风。TRPP 系统可作为补充，但不应替代房间/区域保护。

3.6 防爆、通风与气体控制

NFPA 855 表 9.7.6 对锂离子电池的要求：

正常排气通风：不要求；

泄漏控制：不要求；

中和：不要求；

安全帽：不要求；

热失控保护：要求；

爆炸控制与预防：要求。

热失控保护：9.7.6.5 要求设置 listed 设备或 approved 方法，管理充放电，维持电池在操作参数内，防止热失控。可由 BMS/ESMS 实现，并作为 UL 1973/UL 9540 listing 的一部分评估（9.7.6.5.2）。

防爆控制：

Ø 9.7.6.7.3 默认要求按 NFPA 69 设置可靠爆炸控制与预防系统。

Ø 9.7.6.7.3.1 要求按 NFPA 68 进行部分体积爆燃评估。

Ø 例外：9.7.6.7.1.1 若爆燃危害研究证明可燃气体浓度平均不能累积超过 25% LFL，可免；9.7.6.7.3.3 若安装级测试和 RDP 工程评估证明不会喷射危险压力波、碎片、外壳件，可用替代方案。

Ø 9.7.6.7.3.2 防爆系统设计应基于 NFPA 855 第 9.2 节测试得到的气体成分和体积。

Ø 9.7.6.7.3.5 易燃气体不得迁移至互联 ESS；9.7.6.7.3.6 冷/热 aisle 分隔需处理，气体探测应在任一侧 aisle/subcompartment 触发。

CCR 系统：

Ø 9.7.6.7.4.2：气体探测应在 10% LFL 启动 CCR；CCR 保持运行，确保可燃气体平均 <25% LFL；CCR 和气体探测为关键安全系统，按 4.10 供电，向 supervising station 报警。

Ø 9.7.6.7.4.3：CCR 调试应由 RDP 指导；进行气流测试；定期检查测试。

通风评估：9.7.6.1.3 要求室内 ESS 外壳的通风设计同时评估 enclosure 和 room 的空气流动。9.7.6.1.2 要求异常充电/热失控时防易燃气体释放按 9.7.6.7。

排风口：若设排风，排风口应远离 HVAC 进风口、门窗、装卸台、点火源等至少 15 ft（4.57 m），不得朝向疏散通道（9.6.2.7.1.6）。

3.7 电气与断开

电气安装按 NFPA 70；NFPA 75 11.3、11.4；NFPA 855 4.7.2、5.2。

NFPA 855 5.2：ESS 应设 readily accessible 断开装置。锂离子不适用 5.2.1 的铅酸/镍镉 <60 V 豁免。

NFPA 75 11.5.1：UPS 系统应符合 11.4.5 断开要求，除非符合 Article 685 Parts I/II 或 ≤750 VA 的特定豁免；11.5.1.1 断开装置还应断开电池与负载；11.5.1.2 固定电池系统符合 NFPA 70 Article 480。

NFPA 75 11.4.5：应设断开所有电子设备、HVAC 的 approved 手段；远程断开控制应可接近、分组标识；HVAC 断开应使防火/烟阀关闭。

应设应急照明（NFPA 75 11.3.5）。

标签/标识：NFPA 855 4.7.5 要求 ANSI Z535 标识，包括“Energy Storage Systems”、技术类型、特殊危险、灭火系统、防爆系统、紧急联系人；4.7.5.3 要求断开位置永久铭牌；4.7.5.7 按 HMA/规范/AHJ 设 NFPA 704 placarding。NFPA 75 11.5.2.3/11.5.2.4 要求电池柜外部标签和内部危险标志。

防火封堵、电缆 plenum 要求、废弃电缆清除按 NFPA 75 6.6、11.3.6、11.3.7、11.4.3 等。

3.8 文件、HMA、测试、调试与应急

施工文件：NFPA 855 4.2.1.1 要求提交 AHJ 批准：房间/区域位置布局、防火分隔、ESS 数量类型、制造商规格/rating/listing、ESMS 描述、标识、灭火/探测/气体探测/热管理/排风/防爆系统、抗震支撑。4.2.1.3 要求提供 fire/explosion testing 数据、HMA、防爆计算/模型等。

HMA：

Ø 4.4.1 要求向 AHJ 提交 HMA 审查批准；

Ø 4.4.2 HMA应评估：单个 ESS 单元热失控/机械失效；ESMS/保护系统失效；HVAC、液冷、BMS、通信等关键系统失效；其他 AHJ 要求。4.4.2.2 仅考虑单一故障模式。4.4.2.3 评估关键安全组件可靠性：排风、烟感、火探、灭火、CCR、气体探测、防爆。4.4.3 AHJ 接受条件：火灾在无人员 ESS 房间内维持到规定耐火极限；火灾/产物不妨碍疏散；爆燃由防爆系统处理。

Fire and explosion testing：NFPA 855 9.2 要求按 UL 9540A 和大规模火灾测试，收集电芯级气体产生、模块级热失控传播、ESS 间传播数据。若电芯热失控释放易燃气体，应进行单元级测试并故意点燃 vent gas（9.2.1.2）。测试报告和 RDP 消防工程补充报告应提交 AHJ（9.2.2）。

设备 listing：4.6.1 要求 ESS 按 UL 9540 listed，除非其他节豁免。锂离子无豁免。电池模块按 UL 1973，逆变器/充电器按 UL 1741/62109/1012/1778 等。

调试：第 6 章要求 commissioning plan、commissioning test、commissioning report；9.7.4 要求集成关键安全系统按 NFPA 3/NPFA 4 测试。

O&M：第 7 章要求按制造商说明维护，维护记录，培训。

应急：4.3 要求 emergency operations plan 和 emergency response plan（按 NFPA 1660），培训、年度复习、通知应急响应人员。9.7.7 要求火灾后授权服务人员、危险支持人员、持续监控直到 AHJ 批准。

退役：第 8 章要求 decommissioning plan、过程、报告。

电池更换：NFPA 75 11.5.4.2 要求锂离子 UPS 更换电池符合 UPS listing；NFPA 855 4.6.3/4.6.4 对 retrofit/replacement 有要求。

4. 设计检查清单（摘要）

5. 结论

在数据中心建筑内部采用锂离子电池作为 UPS，并设置专用房间时，设计应遵循以下核心路径：

容量判定：同一防火分区内锂离子电池总容量 >20 kWh 时，按 NFPA 855-2026 作为固定式 ESS 管理。

标准取严：以 NFPA 855 为主，NFPA 75-2024 对 ITE/数据中心的要求、NFPA 76-2024 对电信 power area 的要求为补充；冲突时取最严。

房间防火：默认 2 小时防火分隔；满足 UL 9540 + UL 9540A 电芯级准则时可 1 小时。房间仅授权人员，设非燃锁定柜/外壳，限制可燃物。

电池布置：每组 ≤50 kWh，组间及与墙 ≥0.9 m，或经测试和 AHJ 批准。

探测报警：烟感/热像/辐射能 + off-gas 探测 + 可燃气体探测（CCR），锂离子探测系统二次电源按 Class X Type 10 Level 2。

灭火冷却：自动喷水按 0.3 gpm/ft²（≤50 kWh 组）或测试确定；水供应永久可靠；可辅以 clean agent、水雾、TRPP，但不能替代冷却。

防爆通风：默认 NFPA 69 防爆 + NFPA 68 部分体积爆燃评估；或通过爆燃危害研究/安装级测试证明可免。CCR 气体探测 10% LFL 启动，保持 <25% LFL。

电气与应急：NFPA 70 电气安装， readily accessible 断开装置，断开电池与负载；HMA、UL 9540A、调试、O&M、应急计划、火灾后危险支持人员监控。

最终批准：所有设计、测试、HMA、防爆方案、调试报告应提交 AHJ 审查批准；最终以 AHJ 要求为准。

建议：在方案设计阶段即引入消防顾问和 ESS 制造商，一起完成 HMA、UL 9540A 测试报告审查、防爆/CCR 设计、喷淋密度计算、应急响应预计划，并与当地消防部门进行沟通协调。