三、電子工廠高級別潔凈室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)和節(jié)能

（一）潔凈室的空調(diào)負(fù)荷

潔凈室的凈化空調(diào)負(fù)荷由下面幾部分組成：

1、室內(nèi)負(fù)荷

主要包括：

① 室內(nèi)作業(yè)人員的散熱、散濕負(fù)荷。 ② 室內(nèi)照明燈具的散熱負(fù)荷。

③ 潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻、頂、地、門、窗）的傳熱、傳濕負(fù)荷。 ④ 生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的散熱、散濕負(fù)荷。

2、潔凈室新風(fēng)處理的熱、濕負(fù)荷。夏季是降溫去濕；冬季是加熱、加濕。 3、空氣輸配時風(fēng)機(jī)（或FFU）的溫升和水泵的溫升負(fù)荷。

（二）高級潔凈室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)

1、高級別潔凈室（100級，10級，1級）是垂直單向流潔凈室，其送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量非常大，高達(dá)400~500次/h換氣，而且風(fēng)機(jī)的壓頭也很高，一般多在1000~1500Pa，因此風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷大。按理論計算：在集中送風(fēng)方式的系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)的溫升為1.5℃，僅此一項的負(fù)荷就是500~700W/m2；如果采用FFU送風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷也要250~350 W/m2。因此，風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷大是其一個負(fù)荷特點(diǎn)。

2、服務(wù)于微電子和光電子的高級別潔凈室因工藝排風(fēng)量大，所以新風(fēng)量也很大，新風(fēng)量一般在10~20次/h換氣；因此，處理如此多新風(fēng)的負(fù)荷大約為400~800 W/m2；個別工藝的排風(fēng)量更大，固新風(fēng)負(fù)荷也還會更大。因此新風(fēng)負(fù)荷大是其第二個負(fù)荷特點(diǎn)。

3、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的散熱、散濕負(fù)荷大，是高級別潔凈室的第三個負(fù)荷特點(diǎn)。生產(chǎn)負(fù)荷的大小是與工藝生產(chǎn)本身的性質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備的密閉、保溫、通風(fēng)以及水冷卻的情況有關(guān)。

4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱、照明燈具的散熱以及作業(yè)人員的發(fā)熱這三項負(fù)荷相對比較小，三項負(fù)荷之和還不足總空調(diào)負(fù)荷的10%（其中：照明負(fù)荷大約25~30 W/m2；圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷大約20~30 W/m2；作業(yè)人員負(fù)荷大約10~15 W/m2），這是高級別潔凈室第四個負(fù)荷特點(diǎn)。

 

（三）電子工廠高級別潔凈室空調(diào)凈化系統(tǒng)的節(jié)能

研究高級別潔凈室的空調(diào)凈化系統(tǒng)節(jié)能，應(yīng)首先從分析其空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)入手，抓住空調(diào)負(fù)荷中的主要矛盾，才能事半功倍。從前面可知，高級別潔凈室空調(diào)負(fù)荷中占90%以上的負(fù)荷是：新風(fēng)負(fù)荷、風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷和工藝設(shè)備和工藝過程負(fù)荷三項。這是它的主要矛盾。

1、降低新風(fēng)空調(diào)負(fù)荷的節(jié)能措施

① 減少排風(fēng)量。改進(jìn)工藝和工藝設(shè)備，盡可能不排風(fēng)，少排風(fēng)。采取密閉式排風(fēng)罩在同等的排風(fēng)效果下盡量減少排風(fēng)量。

② 減少正壓漏風(fēng)量。加強(qiáng)潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性，既能保持潔凈室必要的正壓值，又可減少所需的正壓漏風(fēng)量。

③ 提高新風(fēng)空氣處理設(shè)備的效率。 2、降低風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷的節(jié)能措施

① 在確保潔凈室潔凈度的前提下，盡量減少送風(fēng)量，盡量用局部高凈化來替代全面高凈化。

② 加強(qiáng)空調(diào)設(shè)備和空調(diào)系統(tǒng)的密閉性，減少漏風(fēng)量。

③ 采取凈化送風(fēng)與空調(diào)送風(fēng)分離的送風(fēng)方案，使90%的凈化送風(fēng)量就近循環(huán)以減少風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷。

④ 采用FFU加新風(fēng)機(jī)組加干盤管的送風(fēng)方式以減少風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷。 ⑤ 提高風(fēng)機(jī)效率，采取變頻措施。

3、工藝設(shè)備和工藝過程的發(fā)熱是工藝生產(chǎn)本身的問題，只能依靠工藝自己來解決。 4、除上述措施之外，還可采取如下措施

① 加強(qiáng)水管和風(fēng)管的保溫。

② 減少冷熱源的跑、冒、滴、漏。

③ 采取熱回收，充分利用廢熱。

④ 盡量利用天然能源作空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)冷和預(yù)熱，如：太陽能、地下水、土壤能等。

⑤ 利用蓄冰和蓄熱等優(yōu)惠政策。

 

四、電子工廠高級別潔凈室的消防和排煙

（一）高級別潔凈室消防的重要性

1、潔凈室尤其是高級別潔凈室，多居于建筑的中心部位，是無外墻、無外窗、無外門又極為密閉的無窗廠房或密閉廠房。這樣的建筑一旦發(fā)生火災(zāi)給人員的疏散帶來極大的困難，處理不好會給人員和財產(chǎn)帶來極大的損失。

2、微電子和光電子用的高級別潔凈室在生產(chǎn)過程中使用和產(chǎn)生大量的有毒有害、易燃、易爆的特氣、烷類、有機(jī)物質(zhì)和酸堿氣體（如上節(jié)所述），這些物質(zhì)不僅是助燃、爆炸的物質(zhì)而且還會傷及人員的生命。一旦產(chǎn)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。

3、如前所述，高級別潔凈室的初投資十分昂貴，單就其基建本身單位造價要25000~50000元/m2；其中的生產(chǎn)設(shè)備價格貴得更加驚人，有的設(shè)備一臺就數(shù)百萬美元，因此，消防對保護(hù)這樣建筑的財產(chǎn)損失就更加重要了。

4、潔凈室內(nèi)的靜電也是誘發(fā)火災(zāi)的隱患，因此要重視靜電的消除。

（二）潔凈室的消防措施

按“潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”GB 50073-2001規(guī)定：

1、在潔凈室的建筑和裝修上面規(guī)定：“潔凈廠房的耐火等級不應(yīng)低于二級”。潔凈室的頂棚和壁板（包括夾心材料）應(yīng)為不燃燒體，且不得采用有機(jī)復(fù)合材料”。“頂棚的耐火極限不應(yīng)低于0.4h，疏散走道的頂棚的耐火極限不應(yīng)低于1.0h，在同一個防火分區(qū)內(nèi)潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間應(yīng)設(shè)置不燃燒體隔斷，其墻和頂棚的耐火極限不應(yīng)低于1h，其墻上門、窗的耐火極限不應(yīng)低于0.6h。”

2、在消防條文中還規(guī)定，“在潔凈室的生產(chǎn)層、上技術(shù)夾層和下技術(shù)夾層均應(yīng)設(shè)室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)。消火栓用水量≥10 l/S，潔凈廠房內(nèi)各場所必須設(shè)置滅火器”。并且還規(guī)定，“潔凈廠房宜設(shè)置預(yù)作用式自動噴水滅火系統(tǒng)”。“潔凈廠房的疏散走廊，應(yīng)設(shè)置機(jī)械防排煙設(shè)施。”“潔凈室機(jī)械防排煙系統(tǒng)宜與通風(fēng)和凈化空調(diào)系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施。”

3、還規(guī)定，“潔凈室使用可燃?xì)怏w處應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w的報警裝置和事故排風(fēng)裝置，報警裝置應(yīng)與相應(yīng)的事故排風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖”，“潔凈室的地面應(yīng)具有導(dǎo)靜電性，地面表層應(yīng)采用靜電耗散性材料制作，其表面電阻率應(yīng)為105~1012歐姆，并且設(shè)置有導(dǎo)電泄放和接地措施。對地的泄放電阻值應(yīng)為105~109歐姆”。“潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采取防靜電接地措施”等。

（三）高級別潔凈室的防排煙

前面已敘述過，在“潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”GB 50073-2001中明確規(guī)定：“潔凈廠房的疏散走廊應(yīng)設(shè)置機(jī)械防排煙設(shè)施”。“潔凈室機(jī)械防排煙系統(tǒng)宜與通風(fēng)、凈化空調(diào)系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施，并應(yīng)符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑設(shè)計防火規(guī)范（GBJ-16）”。而在兩規(guī)范中均沒有明確要求潔凈室一定要設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。而且，這樣的潔凈室凈化級別高，頂棚滿布高效過濾器（HEPA），面積很大（大多在4000m2 ~ 10000m2），又因生產(chǎn)工藝的原因，不可能劃分成若干個防煙分區(qū)，因此排煙量極大，設(shè)置排煙系統(tǒng)的難度很大。而且各地方的消防部門對這一要求的掌握也不盡一致。但這一類型的潔凈室往往都投保于國外的保險公司，這些保險公司為了自身的利益都要求對潔凈室設(shè)置排煙系統(tǒng)，否則就要提高投保費(fèi)用。一般對這樣的潔凈室設(shè)置排煙系統(tǒng)，目前常用的有下排煙和上排煙的兩種方式：

1、下排煙方式：下排煙一般是在潔凈室的回風(fēng)技術(shù)夾層（下技術(shù)夾層）或回風(fēng)豎井內(nèi)設(shè)置排煙口，當(dāng)潔凈室發(fā)生火災(zāi)時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙。此時新風(fēng)機(jī)組繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)充新風(fēng)，新風(fēng)由FFU送入潔凈室。但是，采用下排煙方式時應(yīng)特別注意，F(xiàn)FU向下送風(fēng)的風(fēng)速應(yīng)大于煙氣上升的速度排煙效果好，否則煙氣就會在潔凈室的頂部集聚，影響煙氣的排除。一般情況下，F(xiàn)FU的送風(fēng)速度為0.25~0.5m/s，而火災(zāi)的熱釋放只要大于3Kw時煙氣的上升速度就會大于0.5m/s。故一般下排煙的方式只有在火災(zāi)剛剛發(fā)生時排煙效果才好。下排煙方式在國外的集成電路生產(chǎn)廠采用的較多，但國內(nèi)的消防部門一般不容易接受。

2、上排煙方式：上排煙一般是在潔凈室吊頂上設(shè)置排煙口，當(dāng)潔凈室發(fā)生火災(zāi)時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙機(jī)，此時新風(fēng)機(jī)組照常運(yùn)行，補(bǔ)充新風(fēng)。因排煙氣流方向與煙氣上升方向一致，因此排煙效果好。但最大的問題是排煙口的設(shè)置問題，對于非單向流潔凈室高效過濾器在吊頂上不是滿布的，這一問題還容易解決，但對于高級別垂直單向流潔凈室而言， 吊頂上滿布了高效過濾器或FFU，排煙口的設(shè)置就成了一個大問題。還好，目前已有一些凈化設(shè)備公司已經(jīng)開發(fā)了FFU和排煙口相結(jié)合的產(chǎn)品，這就很巧妙地解決了這一難題。

還有一個由于工藝的要求不能將整個大面積的潔凈室劃分為若干個防煙分區(qū)的問題，目前還只能將4000~10000m2的潔凈室看做一個防煙分區(qū)。因此排煙量非常大，為了減少排煙量，通常把工藝設(shè)備的局部排風(fēng)系統(tǒng)也兼作排煙系統(tǒng)來滿足偌大的排煙量的要求。

（四）我國某TFT-LCD高級別潔凈室消防的設(shè)計實例

1、設(shè)計前與當(dāng)?shù)叵�防主管部門聯(lián)系，提前匯報，加強(qiáng)溝通，介紹工程情況和消防設(shè)計方案并申訴道理，征求消防主管部門意見，如有困難，分析原因，取得理解，找到出路，保證安全。消防的設(shè)計原則是以防為主，及時發(fā)現(xiàn)火情，將火災(zāi)消滅在初期，盡量減少損失。

2、具體消防措施

① 報警措施：

● 重要的工藝設(shè)備本身自帶消防設(shè)備和溫感、煙感探頭，能做到及時報警，及時滅火。

● 實現(xiàn)早期報警。采用空氣采樣器和溫感探頭聯(lián)合報警，能作到對明火和陰火都能早期預(yù)測，早期報警。

因為，采用空氣采樣器的探測來采集空氣中的粒子來進(jìn)行分析，對于陰火要比煙感和溫感早預(yù)知、早報警。對于明火溫感探頭要比空氣采樣器和煙感探頭早預(yù)知、早報警。

② 采用自動噴淋滅火系統(tǒng)和消火栓滅火系統(tǒng)

● 在潔凈室和上下技術(shù)夾層內(nèi)均設(shè)消火栓滅火系統(tǒng)。 ● 在潔凈室和上下技術(shù)夾層內(nèi)均設(shè)預(yù)作用自動噴淋滅火系統(tǒng)。

③ 設(shè)防排煙系統(tǒng)

● 疏散走廊設(shè)置機(jī)械防排煙系統(tǒng)，保證人員疏散安全。

● 利用工藝設(shè)備的局部排風(fēng)兼作火災(zāi)時的排煙系統(tǒng)，并采用雙速排風(fēng)機(jī)。

④ 對于工藝生產(chǎn)用的易燃易爆的火災(zāi)危險物品（特氣、烷類、有機(jī)物質(zhì)„„）做到火災(zāi)時能迅速撤離現(xiàn)場，有毒有害的全部迅速排空，一般排風(fēng)不間斷運(yùn)行，及時啟動事故排風(fēng)系統(tǒng)。

⑤ 對于易燃易爆、有毒有害氣體而言，在氣源和使用氣體的生產(chǎn)設(shè)備之間設(shè)中間分配箱。分配箱與氣源和設(shè)備之間均設(shè)有切斷閥門。在正常狀態(tài)下，分配箱內(nèi)的氣體與氣源是斷開的，即使發(fā)生事故也不致于造成危險氣體的大量泄漏。火災(zāi)時還要切斷分配箱與使用設(shè)備之間的聯(lián)系，以利滅火和排空。

⑥ 火災(zāi)時的自動控制程序

● 早期工作一切正常

● 火災(zāi)發(fā)生，即空氣采樣器和溫感探頭提前感知和報警后：

▲ 組織人員立即疏散。

▲ 關(guān)閉著火處的FFU，防止火災(zāi)時煙氣順氣流到處漫延。非著火處的FFU

繼續(xù)運(yùn)行，HEPA可過濾煙塵冷盤管可降低煙氣溫度。

▲ 預(yù)作用噴淋滅火系統(tǒng)排氣、充水，但不立即噴淋，當(dāng)著火處的玻璃泡碎后，

自動噴淋滅火，這樣可提早作用2分鐘，以保護(hù)不著火處的生產(chǎn)設(shè)備。 ▲ 停止新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行。

▲ 啟動排煙系統(tǒng)，有助人員疏散。

▲ 火災(zāi)起來了，明火出現(xiàn)了，停止全部通風(fēng)、空調(diào)、凈化設(shè)備運(yùn)行，采用其

他方法救火，此時人員已全部疏散完畢。

 

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