電子類潔凈廠房消防設計審核分析

蔡 舒

(廈門市公安消防支隊，福建 廈門 361100)

電子類潔凈廠房消防設計審核分析

蔡 舒

(廈門市公安消防支隊，福建 廈門 361100)

簡要論述電子類潔凈廠房的特點及其對消防工作的不利影響，從防火分區、疏散、電氣化、防排煙系統、滅火設備等角度分析了電子類潔凈廠房的消防設計要點，為電子類潔凈廠房的消防設計積累了經驗。

電子類，潔凈廠房，消防設計

隨著國內電子信息產業迅速崛起，筆者所在的廈門市已逐步形成光電產業鏈，以宸鴻科技、友達光電、天馬微電子、日本硝子電氣為代表的國內外光電企業巨頭紛紛在這里建設大型電子工業潔凈廠房。這些電子潔凈廠房的空氣流通量大，內部通道曲折而狹窄，部分廠房的生產工藝中還會用到可燃有毒的特種氣體，因此必須加強其消防設計研究，將火災危害和損失降到最低。

1 電子類潔凈廠房火災危險性類別的確定

由于不同類型電子潔凈類廠房在材料、技術、生產性質等方面存在很大差異，在真正確定其火災危險性類別時，不能僅僅參照《建筑設計防火規范》中的定義，而是需要結合具體的生產工藝、可燃易燃材料使用和消防設施配置情況來確定，2013版《潔凈廠房設計規范》也將第5.2.2條和第5.2.3條有關火災危險性和防火分區的條款由2001版強制性條文改為非強制性條文。例如，集成電路工廠的外延間或清洗間，如果設有可燃氣體報警裝置和滅火裝置時可按丙類火災危險性生產，否則應按甲類設防；再如液晶顯示器件生產加工的濺射間和彩膜檢驗間可按丁類火災危險性確定，而其蝕刻間、模塊裝配間及彩膜生產間則應按丙類設防。因此，筆者認為在確定一幢電子類潔凈廠房火災危險性，既要按不同工段分別確定不同房間的火災危險性，也要根據不同火災危險性的比例及其防火分隔情況確定廠房整體建筑的火災危險性。

2 電子類潔凈廠房對消防工作的不利影響

2.1 電子類潔凈廠房的作業空間較為封閉

電子潔凈廠房的工藝要求十分苛刻，在生產過程中對溫度、壓力、濕度等都要求做到精準的控制，因此其房間通常設置成密閉式潔凈房間，一旦發生火災，就會產生濃煙，這對于疏散及滅火工作的開展有很大影響。同時，由于火災熱量無處外泄，火源釋放的熱輻射經四壁反射，使室內溫度急劇攀升，室內各部位的材料在短時間內即達到燃點，形成“轟燃”。此外，為了達到相應的潔凈等級，潔凈廠房的外墻上一般不設置外窗，室內發生火災后，外界不能第一時間察覺，即便發現火情后也不易選定滅火的突破口，這無疑增大了消防工作的難度。

2.2 電子類潔凈廠房的易燃易爆及有毒物質較多

多數電子類潔凈廠房需使用甲醇、丙酮、乙醇、硅烷、氫氣等甲、乙類易燃易爆化學品，在具體操作和使用中容易發生火災或爆炸事故，部分物質本身或其燃燒產物還具有毒性，加之潔凈廠房的吊頂上方通常設計有相互聯通的風管，當發生火災時，煙、火能夠沿風管外竄，迅速蔓延至其他房間，燃燒中釋放出來的有毒氣體也將在短時間內擴散到整個廠房，容易對現場人員的生命構成威脅。

2.3 普通消防設備難以滿足電子潔凈廠房的高要求

電子類潔凈廠房內有很多貴重設備，這些設備對空氣潔凈度的要求比較苛刻，部分潔凈區還提出了無菌化作業要求。但目前普遍使用的自動噴水滅火系統很難滿足這些高要求，如開式滅火系統的管道始終保持敞開狀態，會破壞廠房內的無塵無菌環境，而閉式滅火系統的管道中往往填滿了滅火介質，很難保證不會發生泄漏。其次，在潔凈廠房內進行噴水滅火動作，將會給廠房內的貴重儀器及設備帶來嚴重的二次污染，因此普通的自動滅火系統并不適用于電子潔凈廠房。此外，在大空間、大體量以及較高的潔凈度要求下，裝設在廠房頂板上的感煙探測器很難發揮實際作用。

3 電子類潔凈廠房的消防設計要點

3.1 防火分區設計要點

電子潔凈廠房防火分區的劃分，應該滿足以下要求：1)對于甲、乙類潔凈廠房，最好設計為單層，且單層廠房防火分區的最大允許建筑面積宜為3 000 m2，而多層廠房宜為2 000 m2；2)對于丙、丁、戊類潔凈廠房，其防火分區的最大允許建筑面積應該滿足《建筑設計防火規范》中的有關要求；3)根據GB 50472—2008電子工業潔凈廠房設計規范的相關規定，對于耐火等級為一、二級的丙類電子工業潔凈廠房，如凈化空調回風氣流中安裝有靈敏度不低于0.01%obs/m的極早期煙霧探測裝置，則每個防火分區的最大允許建筑面積可根據具體的生產工藝要求來予以確定。

3.2 疏散方面設計要點

電子潔凈廠房的安全疏散設計主要涉及安全出口、疏散走道、疏散樓梯等。在疏散距離設計上，考慮到電子潔凈廠房本身的特點，應在設計時充分考慮人員疏散的要求，全面分析疏散人流、疏散距離等因素，并經過嚴格的模擬和計算，得出最佳疏散路線，同時對于安全出口及疏散通道的布置也要進行合理規劃，使生產地點與安全出口之間搭建起便捷、暢通的逃生路線，而不必經過曲折的凈化路線。在《電子工業潔凈廠房設計規范》中，針對其工藝特點，疏散設計也提出了特別的要求。例如，對于玻璃基板尺寸大于1 500 mm×1 850 mm的TFT-LCD潔凈廠房，在潔凈生產區人員密度小于0.02人/m2的前提下，其疏散距離可根據工藝進行調整，但最大不能超過120 m；對于丙類生產的電子類潔凈廠房，在關鍵生產設備自帶火災報警和滅火裝置，且回風氣流中安裝極早期火災報警探測系統，其安全疏散距離可根據工藝需要確定，但最大不能超過《建筑設計防火規范》中規定的安全疏散距離的1.5倍。

3.3 電氣化方面設計要點

1)電源方面。

潔凈廠房凈化空調系統的用電負荷、照明負荷應由變電所專線供電。消防用電設備的供配電設計應按現行國家標準規定執行。電源進線(不包括消防用電)應設置切斷裝置，并盡量設在潔凈區外便于管理的地點。潔凈室內的電氣管線宜暗敷。穿線導管應采用不燃材料。潔凈區的電氣管線管口及安裝于墻上的各種電器設備與墻體接縫處應有可靠的密封措施。

2)報警系統。

根據火災發生的不同危害類型，報警系統有火災報警系統和可燃有毒氣體報警系統之分。就火災報警系統而言，根據我國現行《潔凈廠房設計規范》的有關要求，潔凈廠房的機房、生產區、站房等區域都必須安裝火災探測系統。潔凈室具有循環風量大、換氣頻率高等特點，通常設有下技術夾層、上技術夾層、生產層等多層空間，且上、下技術夾層和生產層相通，是空氣流通的重要通道，而下技術夾層中安設了很多輔助工藝設施及管道，工序復雜且彼此聯系密切，一旦發生火災，很容易導致煙氣擴散和污染，給潔凈室帶來十分嚴重甚至不可逆轉的破壞。為此，應該在潔凈室回風井或下技術夾層中設置空氣采樣式極早期報警系統，利用空氣采樣，分析室內空氣中的粒子濃度，同時與歷史濃度不斷進行對比，達到及時、靈敏的監控效果。這樣的報警系統具有很高的靈敏度，可以在發生陰燃事故或火災發生的第一時間檢測出空氣粒子濃度的反常變化，并進行警報，使人員得以及時疏散，同時在火勢增大前將其控制和撲滅。

液晶生產與集成電路生產工藝中會用到一些可燃、有毒的化學氣體，它們一般保存在潔凈室外的中間庫房之中，并按照所用氣體的性質來選擇和安設報警系統。這些氣體應該安放在特制氣瓶柜內的不銹鋼氣瓶中，氣瓶柜應該安裝排風裝置和可燃有毒報警裝置，能夠實時監測排風氣體濃度，一旦出現泄漏事故，可以智能化關閉氣瓶的出氣控制閥門，并自動噴射氮氣或氦氣來吹掃管道，清除其中的有毒可燃氣體。對于氣體的輸送管道，應該選用不銹鋼材質，通過自動軌道氬弧焊機進行焊接，管道必須進行壓力測試和檢漏測試，測試達標后方可使用。此外，在保存氣體的中間庫房中也要安裝可燃有毒報警裝置，當發現泄漏時，可以自動發出報警信號并開啟排風機予以通風處理。

3)應急照明系統。

應急照明也稱備用照明，制定一個實用、可靠的應急照明系統對于潔凈廠房的火場逃生極為重要，在應急照明系統的供電方案方面，可以采用一路市電加分散式自帶蓄電池電源的應急燈，且其照度應滿足所需場所或部位進行必要活動和操作的最低照度。

3.4 防排煙系統的設計要點

易燃、易爆區域的排風應與一般區域分開，單獨設置，并采用防爆型排風風機；為確保生產安全和員工安全，應設計事故排風系統，且應為該系統安裝自動和手動控制開關，手動控制開關應分別設在潔凈室及潔凈室外便于操作的地點；潔凈廠房的走廊應設置機械防排煙裝置，考慮到潔凈廠房內管線較為密集，若增加一套防排煙管道會存在一定難度，因此潔凈室機械防排煙系統可與通風、凈化空調系統合用，但必須輔以可靠的防火安全措施；風管應選用不燃材料，并按照有關規范要求來設置防火閥。

在防煙分區的設置上，為避免煙氣大范圍擴散，通常將防煙分區面積控制在500 m2以下。由于生產中會用到可燃有毒的特種氣體，當發生火災時，工藝設備內往往有特氣殘留，因此需要讓工藝排風系統以不低于正常狀態下50%的排風量運行。為了確保工藝排風系統在火災發生時能夠可靠運作，應該取消排風管上的防火閥設置，盡可能避免其穿過防火墻。排風管應該選用不燃材質，對于以玻璃鋼制造的酸堿排風管道，要在風管中安裝自動噴水滅火噴頭；對于內部可燃物濃度超過爆炸下限25%的溶劑排風管道，也要在內部安裝自動噴水滅火噴頭。

3.5 滅火設備的合理選擇

潔凈室的生產層及上下技術加層均應設置室內消火栓。消火栓的用水量不小于10 L/s，每支水槍的出水量應不小于5 L/s。對于潔凈室內置有貴重儀器、設備的房間應安裝固定滅火裝置。當設置自動噴水滅火系統時，應采用預作用式自動噴水滅火系統，當設置氣體滅火系統時，不可使用會造成人員窒息或對保護對象造成二次破壞的滅火劑。

考慮到傳統的自動噴水滅火系統無論是開式系統還是閉式系統，都很難滿足潔凈廠房對于無塵無菌的要求，也不可避免的會造成水漬的二次污染。因此，高壓細水霧作為一種新型滅火技術則具有很大的優勢。高壓細水霧滅火系統是由高壓水通過特殊噴嘴產生的細水霧來滅火的自動消防給水系統，其具有一定的穿透性，用水量較少，不會產生二次污染，有利于保護貴重設備，更適于潔凈廠房的滅火需要。

4 結語

對任何生產作業來說，安全生產始終處于第一位，在電子潔凈廠房的設計和建造中也要體現這一點。為了提高電子潔凈廠房的消防設計水準，必須針對具體的生產性質，結合工藝設備情況，制定有效的防火滅火措施，使之既不對正常的生產效能產生影響，又能為廠房內的生產作業提供最大程度的安全保障。

[1] GB 50073—2013，潔凈廠房設計規范[S].

[2] GB 50472—2008，電子工業潔凈廠房設計規范[S].

[3] 凌 梅，許劍方.潔凈電子廠房消防系統設置及施工技術探討[J].消防科學與技術，2013(10)：1122-1124.

[4] 楊鴻栩.大型工業潔凈廠房水消防設計探討[J].給水排水，2011(9)：79-82.

[5] 李瑞廷，曹俊峰.潔凈廠房配電設計要點淺談[J].科技信息，2011(17)：374-376.

[6] 孟凡英.潔凈廠房對空調機組的特殊要求研究[J].應用能源技術，2014(3)：44-46.

Analysis on fire-fighting design audit of electronic clean workshop

Cai Shu

(XiamenPublicFire-FightingBranchTeam,Xiamen361100,China)

The paper briefly discusses electronic clean workshop features and its negative impact upon fire-fighting work, analyzes fire-fighting design points of electronic clean workshop from aspects of fire-preventing district, emission, electrification and smoke prevention, fire extinguishing equipment and so on, which has accumulated experience for fire-fighting design of electronic clean workshop.

electronics, clean workshop, fire-fighting design

2015-02-07

蔡 舒(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0127-02

TU998.1

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