潔凈廠房電氣設(shè)計(jì)探索

吳喆

【摘要】潔凈廠房是一類相對(duì)特殊的空間，其對(duì)于潔凈度的要求相對(duì)較高，為了創(chuàng)造無(wú)塵條件，在潔凈廠房?jī)?nèi)往往需配置專業(yè)的電氣設(shè)備，以保障潔凈廠房的潔凈度、壓力、溫度與濕度條件。因此，潔凈廠房對(duì)于電氣設(shè)計(jì)的要求很高，只有保障了電氣設(shè)計(jì)與安裝的質(zhì)量，才能夠發(fā)揮潔凈廠房的作用。基于此，本文分析了潔凈廠房電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)要求與要點(diǎn)，對(duì)于提高潔凈廠房的電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】潔凈廠房;電氣設(shè)計(jì);探索

與其他類型的廠房相比，潔凈廠房屬于一類相對(duì)特殊的廠房，在廠房建設(shè)中對(duì)于廠房環(huán)境的要求很高，比如，電子產(chǎn)品、醫(yī)藥產(chǎn)品等多存儲(chǔ)于潔凈廠房中，為保持產(chǎn)品的性能，必須要保障無(wú)塵的存儲(chǔ)環(huán)境，而潔凈廠房對(duì)潔凈度的要求很高，為滿足這一要求，需保障電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量。潔凈廠房?jī)?nèi)的電氣設(shè)計(jì)極為復(fù)雜與專業(yè)，必須要保障各類管線布設(shè)的合理性，并要保障電氣設(shè)計(jì)與其他專業(yè)之間良好的配合與協(xié)調(diào)，使得電氣設(shè)計(jì)與安裝符合廠房條件。

1、潔凈廠房電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析

1.1基本特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著中國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，中國(guó)制造2025強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的提出，為滿足高精尖產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、存放等需求，常常需要進(jìn)行潔凈廠房的建設(shè)，比如，在電子半導(dǎo)體、生物制藥、精密儀器等領(lǐng)域，對(duì)產(chǎn)品性能、精度的要求較高，必須要建設(shè)潔凈廠房，保持無(wú)塵的環(huán)境。在潔凈廠房中，一些特殊的生產(chǎn)工藝流程中常常會(huì)包含危險(xiǎn)品的使用環(huán)節(jié)。而空氣凈化技術(shù)是潔凈廠房?jī)?nèi)不可或缺的技術(shù)，再加上廠房環(huán)境屬于密閉性空間、沒有外窗，當(dāng)進(jìn)入廠房以后專業(yè)人員需進(jìn)行清洗、更衣與消毒等各個(gè)程序，這種特殊的程序使得潔凈廠房多呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)緊湊、門中門與房中房的布局形式。對(duì)于各類危險(xiǎn)物質(zhì)而言，其一般處于空間相對(duì)狹小的區(qū)域內(nèi)，在潔凈廠房?jī)?nèi)部的布置上，需充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素，還要保障廠房維護(hù)的便捷性，因此，電氣設(shè)計(jì)的難度相對(duì)較大。

1.2設(shè)計(jì)要求

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于潔凈廠房的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要有：《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50073-2013）、《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50472-2008）、《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50457-2019）、《潔凈室用燈具技術(shù)要求》（GB24461-2009），在這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)潔凈廠房電氣系統(tǒng)的配電、照明、通信、自控、接地設(shè)計(jì)都有詳細(xì)的要求;此外，在潔凈廠房?jī)?nèi)，往往會(huì)配置各種的電氣設(shè)備與廠務(wù)設(shè)施，這些設(shè)備設(shè)施的密集分布使得在潔凈廠房的電氣設(shè)計(jì)上，需充分考慮不同電氣設(shè)備、電力管線之間的協(xié)調(diào)性，因此BIM（建筑信息模型）的應(yīng)用變得非常必要;在很多行業(yè)潔凈廠房?jī)?nèi)工藝的運(yùn)行過(guò)程中，往往要求保持不間斷的電力供應(yīng)，因此供電設(shè)計(jì)上，會(huì)配備多路市電、自備柴油發(fā)電機(jī)組及UPS以維持相關(guān)電氣設(shè)備設(shè)施的可靠運(yùn)行。

潔凈廠房電氣設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格遵守相應(yīng)的廠房設(shè)計(jì)規(guī)范，并要保障電氣設(shè)計(jì)的安全性與連續(xù)性，使得電能質(zhì)量符合潔凈廠房的使用要求。

2、潔凈廠房電氣設(shè)計(jì)策略

2.1供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在潔凈廠房?jī)?nèi)，電負(fù)荷是電氣設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的要素。由于工藝的不同， 以及分階段實(shí)施，電負(fù)荷具有不確定性，在配置的過(guò)程中需以用戶需求為基礎(chǔ)，隨著廠房的不斷調(diào)整，電負(fù)荷也處于不斷變化的過(guò)程中，這種情況下，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的理念。此外，潔凈廠房的電負(fù)荷很大，往往超過(guò)了一般廠房的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，雖然潔凈廠房在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是，廠房的電負(fù)荷卻沒有明確的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，電負(fù)荷的設(shè)計(jì)往往是通過(guò)使用與安裝經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的。電負(fù)荷參數(shù)的選擇相對(duì)困難，主要是由于電負(fù)荷本身具有不確定性與動(dòng)態(tài)變化性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在參數(shù)的設(shè)計(jì)方面需結(jié)合廠房的面積、性質(zhì)與規(guī)模等來(lái)決定[1]。在電負(fù)荷的計(jì)算方面，一般采用的是系數(shù)法，在計(jì)算過(guò)程中引入系數(shù)的方式會(huì)使得電負(fù)荷的計(jì)算更為簡(jiǎn)單，但是，在此過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注系數(shù)的選擇，目前國(guó)內(nèi)一些專業(yè)的潔凈廠房建設(shè)工程公司都有自己的經(jīng)驗(yàn)基準(zhǔn)。

在潔凈廠房?jī)?nèi)，潔凈度要求一般是百級(jí)（對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)N2）或千級(jí)（對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)N3），局部要求達(dá)到十級(jí)（對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)N1），這就使得電氣配電設(shè)備、材料的選擇須滿足潔凈度要求，常見的配電箱、燈具、電纜都要通過(guò)測(cè)試，有些潔凈工藝上對(duì)于AMC（懸浮分子污染物）、微震、噪音、ESD（電火花檢測(cè)）、EMI（電磁干擾）、諧波干擾、電壓暫降有要求和控制，那么相應(yīng)的電氣設(shè)備和材料也要注意是否滿足，如采用的配電箱需銅離子控制，即銅材質(zhì)不能裸露，全部鍍錫熱縮 ，電纜的絕緣護(hù)套需進(jìn)行AMC測(cè)試，變頻器柜配備濾波器，重要配電柜配備DVR（動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器）等。

2.2工藝配電設(shè)計(jì)

使用潔凈廠房的行業(yè)，多集中在電子、醫(yī)藥、食品行業(yè)，近些年隨著國(guó)力提升，在電子半導(dǎo)體元器件方面，國(guó)家有巨大的需求，電子芯片占進(jìn)口產(chǎn)品的第一大類，為此國(guó)內(nèi)大批的半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，潔凈廠房的建設(shè)也進(jìn)入高潮，芯片制造有著極其復(fù)雜的工藝流程，而這些工藝設(shè)備大部分進(jìn)口自歐、美、日等國(guó)，這些國(guó)家的電氣設(shè)備供電制式和我國(guó)本就不同，電氣接線方式也是生產(chǎn)國(guó)的習(xí)慣，這些電氣設(shè)備的供電數(shù)據(jù)在設(shè)備到廠前往往無(wú)法準(zhǔn)確了解，比如電壓等級(jí)、電流大小、相數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。而電子潔凈廠房的建設(shè)為了配合企業(yè)的投產(chǎn)是要求提前完成的，但企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)部分往往一直在變化，因此工藝配電設(shè)計(jì)要求全局考慮，模塊化設(shè)計(jì)，工藝配電柜的設(shè)置要合理、靈活、便于調(diào)整，所以在潔凈廠房?jī)?nèi)工藝配電的主干線，會(huì)大量采用母線，均勻配置插接箱，同時(shí)末端配電柜采用插入式開關(guān)柜型（I-Line Panel），這種配電柜采用特殊的母排結(jié)構(gòu)，可帶電插拔開關(guān)，開關(guān)模塊化，擴(kuò)展性強(qiáng)，組裝靈活，安全可靠。

通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可以為潔凈廠房的工藝設(shè)備進(jìn)行最合理的配電設(shè)計(jì)及施工。

結(jié)語(yǔ)：

近年來(lái)，隨著潔凈廠房的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，要發(fā)揮此類廠房的重要作用，相關(guān)設(shè)計(jì)主體需在實(shí)際的工作中加強(qiáng)電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量控制，從多個(gè)角度保障電氣設(shè)計(jì)的合理性，使得潔凈廠房?jī)?nèi)各個(gè)電氣模塊能夠維持可靠的運(yùn)行狀態(tài)。

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