新形勢下電子潔凈廠房建筑設(shè)計的探討分析

Discussion and Analysis on Building Design for Electronic Clean Workshop Under New Situation

胡堯1，母恩喜2（1世源科技工程有限公司上海分公司，上?！?00433；2浙江省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院，浙江杭州　310012）

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新形勢下電子潔凈廠房建筑設(shè)計的探討分析

Discussion and Analysis on Building Design for Electronic Clean Workshop Under New Situation

胡堯1，母恩喜2
（1世源科技工程有限公司上海分公司，上海200433；2浙江省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院，浙江杭州310012）

摘要：該文針對新形勢下的電子潔凈廠房建筑設(shè)計的特點，結(jié)合目前相關(guān)規(guī)范的要求，對其設(shè)計難點進行探討分析，可為相關(guān)設(shè)計提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電子潔凈廠房；防火分區(qū)；安全疏散；潔凈度

母恩喜（1978-），男，河南商水人，研究生，高級工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

Abstract:Based on the building design characteristics of electronic clean workshop under new situation, and combined with present regulation requirements, the design difficulties are discussed and analyzed for reference.

Keywords:electronic clean workshop；fire compartment；safe evacuation；cleanliness

0　前言

近年來，電子產(chǎn)品發(fā)展很快，向大屏幕、平面化、薄型化、高清等方向發(fā)展迅猛，大規(guī)模集成電路，已從微米發(fā)展到亞微米，現(xiàn)今納米級集成電路的研制已逐漸投入批量生產(chǎn)。所以，電子工業(yè)潔凈廠房的建筑設(shè)計，必須適應新時期的需要。本文就結(jié)合實際項目設(shè)計經(jīng)驗對電子潔凈廠房的建筑設(shè)計進行探討分析。[1]

1　電子潔凈廠房建筑設(shè)計特點

廠房設(shè)計的根本原則是滿足工藝生產(chǎn)的要求。電子潔凈廠房有三個最主要的特點：第一，生產(chǎn)工藝對建筑體量的要求越來越大，投資規(guī)模也越來越大；第二，對于環(huán)境的潔凈度、溫濕度、防微震都有嚴格的要求；第三，在電子產(chǎn)品如電子材料、半導體器件、集成電路、液晶顯示器件等生產(chǎn)過程中，需要使用甲苯、丙酮、硅烷等易燃易爆物品，火災危險性較高，它們對潔凈廠房構(gòu)成潛在的火災威脅。[2]

第一個特點帶來的現(xiàn)實問題是：

（1）如何根據(jù)工藝要求及場地情況合理布置各功能分區(qū)，使其滿足生產(chǎn)工藝的流線要求，同時有利于廠區(qū)內(nèi)物流運輸?shù)慕y(tǒng)一規(guī)劃。生產(chǎn)區(qū)應靠近動力站、硅烷站、固廢站、廢水站等建構(gòu)筑物形成的輔助區(qū)，既有利于安全便于管理，又使復雜的管線便于和主廠房聯(lián)系，滿足工藝布置要求。

（2）生產(chǎn)區(qū)廠房體量大，每層建筑面積約4萬m2，如何合理定義火災危險性等級及耐火等級，劃分防火分區(qū)，組織安全疏散顯得尤為重要。

第二個特點帶來的現(xiàn)實問題是：

（1）潔凈室里面對于環(huán)境的潔凈度、溫濕度要求很高，如何控制潔凈度對于建筑設(shè)計來說很重要。

（2）防微振控制非常重要，電子產(chǎn)品生產(chǎn)精密度要求非常高，微小的振動都會對潔凈生產(chǎn)帶來很大的影響。

第三個特點帶來的現(xiàn)實問題是：

潔凈廠房的面積大、體積大，常有易燃易爆材料使用；且其平面布置、空間布置曲折，更增加了疏散路線上的障礙，可能延長安全疏散的時間；又有各種精密、貴重的設(shè)備和儀器，一旦失火，將造成極大的損失。

2　電子潔凈廠房建筑設(shè)計難點分析

根據(jù)電子潔凈廠房建筑設(shè)計的上述幾個特點，分別對其進行分析。電子潔凈廠房的火災特性決定了防火的重要性。

2.1電子潔凈廠房防火分區(qū)設(shè)計

防火分區(qū)是采用具有一定耐火性能的分隔構(gòu)件劃分的，能在一定時間內(nèi)防止火災蔓延。潔凈廠房的建筑防火分區(qū)重點要考慮以下幾個方面：

（1）潔凈室為保證廠房的潔凈度，避免開窗形成密閉的空間，保證氣密性。這樣導致火災發(fā)生后，大量的煙氣令人窒息昏厥，而外墻無窗難以發(fā)現(xiàn)室內(nèi)的火災，對疏散和撲救都不利，所以《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》［3］GB 50073-2013第5.2.10條明確規(guī)定：潔凈廠房同層潔凈室外墻應設(shè)可供消防人員通往廠房潔凈室的門窗，其門窗洞口間距大于80m時，應在該段外墻的適當部位設(shè)置專用消防口?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》［4］GB 50016-2014第7.2.5條提出了更嚴格的要求：供消防救援人員進入的窗口的凈高度和凈寬度均不應小于1.0m，間距不宜大于20m且每個防火分區(qū)不應少于2個。

（2）潔凈廠房設(shè)有人員凈化、物料凈化設(shè)施，各生產(chǎn)區(qū)域因潔凈度等級差導致建筑內(nèi)部區(qū)劃分隔復雜，建筑內(nèi)部平面布置曲折，工作人員平時出入要通過曲折迂回的路線，增加了疏散路線上的障礙，延長了安全疏散的距離和時間。所以《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》第5.2.8條明確規(guī)定：安全出入口應分散布置，從生產(chǎn)地點至安全出口不應經(jīng)過曲折的人員凈化路線，并應設(shè)有明顯的疏散標志。

（3）潔凈廠房設(shè)備密閉性良好，并設(shè)有氣體或可燃蒸汽報警裝置和滅火裝置時，應按丙類設(shè)防。可見，電子潔凈廠房的定性為丙類建筑。根據(jù)其火災特性，為了保障財產(chǎn)、人身的安全，嚴格控制潔凈廠房的耐火等級，《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》[5]GB 50472-2008第6.2.1條明確規(guī)定：潔凈廠房耐火等級不應低于二級。

隨著潔凈廠房的面積越來越大，且生產(chǎn)工藝無法分隔，防火分區(qū)面積大大超過《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“丙類生產(chǎn)的電子工業(yè)潔凈廠房的潔凈室，在關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備設(shè)有火災報警和滅火裝置以及回風氣流中設(shè)有靈敏度嚴于0.01%obs/m的高靈敏度早起火災報警探測系統(tǒng)后，其每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積可按生產(chǎn)工藝要求確定。”電子潔凈廠房大都是垂直單向流潔凈室，潔凈室生產(chǎn)區(qū)與下技術(shù)夾層以多孔活動地板和華夫板進行分隔，作為空氣通道的空間，故根據(jù)其構(gòu)造特點和用途，上下技術(shù)夾層和潔凈生產(chǎn)區(qū)可以作為同一個防火分區(qū)。除潔凈區(qū)外的其它設(shè)備支持區(qū)防火分區(qū)面積根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的丙類廠房每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積值確定。

2.2電子潔凈廠房安全疏散設(shè)計

安全疏散設(shè)計是防火設(shè)計的重要內(nèi)容，建筑物發(fā)生火災時，為避免建筑內(nèi)人員因火燒、煙熏中毒和房屋倒塌而遭到傷害，必須盡快撤離，室內(nèi)的物資也要盡快搶救出來?！峨娮庸I(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定潔凈廠房的安全出口的設(shè)置，應符合下列規(guī)定：

（1）每一生產(chǎn)層、每個防火分區(qū)或每一潔凈室的安全出口數(shù)目，應符合《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定。

（2）安全出口應分散布置，并應設(shè)有明顯的疏散標志；安全疏散距離應符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定。安全疏散用門應向疏散方向開啟，并應設(shè)觀察玻璃窗。

（3）丙類生產(chǎn)的電子潔凈廠房，在關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備自帶火災報警和滅火裝置以及回風氣流中設(shè)有靈敏度嚴于0.01%obs/m的高靈敏度早期火災報警探測系統(tǒng)后，安全疏散距離可按工藝需要確定，但不得大于第2款規(guī)定的安全疏散距離的1.5倍。

此類廠房由于生產(chǎn)工藝設(shè)備體積大、連續(xù)性生產(chǎn)、自動化傳輸?shù)纫蛩?，致使要實現(xiàn)廠房內(nèi)任一點到安全出口的距離符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定十分困難；廠房中操作人員較少，人員密度極低，且人員流動巡查。因此《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定在滿足規(guī)定前提下，安全疏散距離可按工藝要求確定，但不得大于《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定的安全疏散距離的1.5倍。這個疏散距離為廠房內(nèi)任一點到最近安全出口的距離，需考慮緊急情況下人員疏散的實際行走距離。另外在防火分區(qū)及疏散示意圖上應表示消防救援口，消防救援口的設(shè)計應滿足國家標準的相關(guān)規(guī)定，見圖1。

圖1　防火分區(qū)及疏散示意圖

2.3電子潔凈廠房潔凈度設(shè)計

潔凈廠房設(shè)計時如何控制潔凈度對于建筑設(shè)計來說尤為重要。針對潔凈室污染的顆粒主要來源分析控制潔凈度的途徑。

（1）人員凈化的流線。潔凈廠房內(nèi)的人員凈化應遵循由外至內(nèi)逐步潔凈的循序漸進的原則，生產(chǎn)人員通過門廳進入換鞋，更外衣區(qū)域后進去準潔凈區(qū)，在準潔凈區(qū)更潔凈服通過空氣吹淋后進入潔凈生產(chǎn)區(qū)，在平時的建筑設(shè)計過程中需要嚴格遵循人員凈化的流線，避免由于人員行走路線逆轉(zhuǎn)所帶來的交叉污染。

（2）物料保證潔凈度。潔凈室設(shè)備及物料的入口應獨立設(shè)置，不應與人員出入口混雜，對于搬入潔凈室的設(shè)備和物料在進入潔凈室前需進行凈化處理，建筑設(shè)計中需考慮物料凈化用室，物料凈化用室與潔凈區(qū)之間應設(shè)計氣閘室或傳遞窗，凈化后的物料通過氣閘室或傳遞窗進入潔凈區(qū)，確保物料的搬入不影響潔凈室的空氣潔凈度。

（3）保證圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的密閉性。減少構(gòu)造縫隙以及加強縫隙構(gòu)造的氣密性。

除了控制潔凈室塵粒外，對于室內(nèi)裝修材料的選擇以及室內(nèi)裝修的做法也非常重要，潔凈廠房潔凈區(qū)的裝修材料不得采用釋放對電子產(chǎn)品有影響物質(zhì)的材料，材料表面應不起塵，不積灰，構(gòu)造設(shè)計應盡量減少凹凸，另外由于裝修材料很多都為高分子合成材料，在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生靜電，靜電對于潔凈生產(chǎn)帶來極大的危害，所以在裝修設(shè)計中特別是地面設(shè)計需考慮消除靜電的有效措施。同時墻面與地面交接的地方，為了避免灰塵的聚集，在潔凈區(qū)裝修中宜采用弧形的踢腳。

3　結(jié)語

在滿足規(guī)范要求下盡量合理布置工藝流線，合理劃分防火分區(qū)并布置消防安全出口。在電子潔凈廠房設(shè)計中為了達到潔凈生產(chǎn)的要求，保證潔凈生產(chǎn)所需的潔凈度、溫濕度等，還涉及到暖通、氣體動力、電氣、給排水等其他各專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計，另外結(jié)構(gòu)專業(yè)對于防微振的控制措施考慮也非常重要，每一個潔凈廠房的設(shè)計，需要各專業(yè)之間緊密配合。

參考文獻：

[1]賴林忠.大型電子潔凈廠房建筑設(shè)計淺談[J].河南建材，2014（4）.

[2]晁陽．科學建筑設(shè)計是潔凈生產(chǎn)重要保障[EB/OL]. [2009 -10 -13]. http：//tech.sina.com.cn/it/2009 -10 -13/ 17153503216.shtml

[3]工業(yè)和信息化部．GB 50073-2013潔凈廠房設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[4]公安部，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．GB 50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[5]工業(yè)和信息化部，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50472-2008電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

責任編輯：孫蘇，李紅

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作者簡介：胡堯（1982-），男，湖南常德人，本科，工程師，主要從事建筑設(shè)計工作。

收稿日期：2015-11-17

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.02.015

中圖分類號：TU208

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）02-0015-03