电子类洁净厂房消防设计审核分析

蔡 舒

(厦门市公安消防支队，福建 厦门 361100)

电子类洁净厂房消防设计审核分析

蔡 舒

(厦门市公安消防支队，福建 厦门 361100)

简要论述电子类洁净厂房的特点及其对消防工作的不利影响，从防火分区、疏散、电气化、防排烟系统、灭火设备等角度分析了电子类洁净厂房的消防设计要点，为电子类洁净厂房的消防设计积累了经验。

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随着国内电子信息产业迅速崛起，笔者所在的厦门市已逐步形成光电产业链，以宸鸿科技、友达光电、天马微电子、日本硝子电气为代表的国内外光电企业巨头纷纷在这里建设大型电子工业洁净厂房。这些电子洁净厂房的空气流通量大，内部通道曲折而狭窄，部分厂房的生产工艺中还会用到可燃有毒的特种气体，因此必须加强其消防设计研究，将火灾危害和损失降到最低。

1 电子类洁净厂房火灾危险性类别的确定

由于不同类型电子洁净类厂房在材料、技术、生产性质等方面存在很大差异，在真正确定其火灾危险性类别时，不能仅仅参照《建筑设计防火规范》中的定义，而是需要结合具体的生产工艺、可燃易燃材料使用和消防设施配置情况来确定，2013版《洁净厂房设计规范》也将第5.2.2条和第5.2.3条有关火灾危险性和防火分区的条款由2001版强制性条文改为非强制性条文。例如，集成电路工厂的外延间或清洗间，如果设有可燃气体报警装置和灭火装置时可按丙类火灾危险性生产，否则应按甲类设防；再如液晶显示器件生产加工的溅射间和彩膜检验间可按丁类火灾危险性确定，而其蚀刻间、模块装配间及彩膜生产间则应按丙类设防。因此，笔者认为在确定一幢电子类洁净厂房火灾危险性，既要按不同工段分别确定不同房间的火灾危险性，也要根据不同火灾危险性的比例及其防火分隔情况确定厂房整体建筑的火灾危险性。

2 电子类洁净厂房对消防工作的不利影响

2.1 电子类洁净厂房的作业空间较为封闭

电子洁净厂房的工艺要求十分苛刻，在生产过程中对温度、压力、湿度等都要求做到精准的控制，因此其房间通常设置成密闭式洁净房间，一旦发生火灾，就会产生浓烟，这对于疏散及灭火工作的开展有很大影响。同时，由于火灾热量无处外泄，火源释放的热辐射经四壁反射，使室内温度急剧攀升，室内各部位的材料在短时间内即达到燃点，形成“轰燃”。此外，为了达到相应的洁净等级，洁净厂房的外墙上一般不设置外窗，室内发生火灾后，外界不能第一时间察觉，即便发现火情后也不易选定灭火的突破口，这无疑增大了消防工作的难度。

2.2 电子类洁净厂房的易燃易爆及有毒物质较多

多数电子类洁净厂房需使用甲醇、丙酮、乙醇、硅烷、氢气等甲、乙类易燃易爆化学品，在具体操作和使用中容易发生火灾或爆炸事故，部分物质本身或其燃烧产物还具有毒性，加之洁净厂房的吊顶上方通常设计有相互联通的风管，当发生火灾时，烟、火能够沿风管外窜，迅速蔓延至其他房间，燃烧中释放出来的有毒气体也将在短时间内扩散到整个厂房，容易对现场人员的生命构成威胁。

2.3 普通消防设备难以满足电子洁净厂房的高要求

电子类洁净厂房内有很多贵重设备，这些设备对空气洁净度的要求比较苛刻，部分洁净区还提出了无菌化作业要求。但目前普遍使用的自动喷水灭火系统很难满足这些高要求，如开式灭火系统的管道始终保持敞开状态，会破坏厂房内的无尘无菌环境，而闭式灭火系统的管道中往往填满了灭火介质，很难保证不会发生泄漏。其次，在洁净厂房内进行喷水灭火动作，将会给厂房内的贵重仪器及设备带来严重的二次污染，因此普通的自动灭火系统并不适用于电子洁净厂房。此外，在大空间、大体量以及较高的洁净度要求下，装设在厂房顶板上的感烟探测器很难发挥实际作用。

3 电子类洁净厂房的消防设计要点

3.1 防火分区设计要点

电子洁净厂房防火分区的划分，应该满足以下要求：1)对于甲、乙类洁净厂房，最好设计为单层，且单层厂房防火分区的最大允许建筑面积宜为3 000 m2，而多层厂房宜为2 000 m2；2)对于丙、丁、戊类洁净厂房，其防火分区的最大允许建筑面积应该满足《建筑设计防火规范》中的有关要求；3)根据GB 50472—2008电子工业洁净厂房设计规范的相关规定，对于耐火等级为一、二级的丙类电子工业洁净厂房，如净化空调回风气流中安装有灵敏度不低于0.01%obs/m的极早期烟雾探测装置，则每个防火分区的最大允许建筑面积可根据具体的生产工艺要求来予以确定。

3.2 疏散方面设计要点

电子洁净厂房的安全疏散设计主要涉及安全出口、疏散走道、疏散楼梯等。在疏散距离设计上，考虑到电子洁净厂房本身的特点，应在设计时充分考虑人员疏散的要求，全面分析疏散人流、疏散距离等因素，并经过严格的模拟和计算，得出最佳疏散路线，同时对于安全出口及疏散通道的布置也要进行合理规划，使生产地点与安全出口之间搭建起便捷、畅通的逃生路线，而不必经过曲折的净化路线。在《电子工业洁净厂房设计规范》中，针对其工艺特点，疏散设计也提出了特别的要求。例如，对于玻璃基板尺寸大于1 500 mm×1 850 mm的TFT-LCD洁净厂房，在洁净生产区人员密度小于0.02人/m2的前提下，其疏散距离可根据工艺进行调整，但最大不能超过120 m；对于丙类生产的电子类洁净厂房，在关键生产设备自带火灾报警和灭火装置，且回风气流中安装极早期火灾报警探测系统，其安全疏散距离可根据工艺需要确定，但最大不能超过《建筑设计防火规范》中规定的安全疏散距离的1.5倍。

3.3 电气化方面设计要点

1)电源方面。

洁净厂房净化空调系统的用电负荷、照明负荷应由变电所专线供电。消防用电设备的供配电设计应按现行国家标准规定执行。电源进线(不包括消防用电)应设置切断装置，并尽量设在洁净区外便于管理的地点。洁净室内的电气管线宜暗敷。穿线导管应采用不燃材料。洁净区的电气管线管口及安装于墙上的各种电器设备与墙体接缝处应有可靠的密封措施。

2)报警系统。

根据火灾发生的不同危害类型，报警系统有火灾报警系统和可燃有毒气体报警系统之分。就火灾报警系统而言，根据我国现行《洁净厂房设计规范》的有关要求，洁净厂房的机房、生产区、站房等区域都必须安装火灾探测系统。洁净室具有循环风量大、换气频率高等特点，通常设有下技术夹层、上技术夹层、生产层等多层空间，且上、下技术夹层和生产层相通，是空气流通的重要通道，而下技术夹层中安设了很多辅助工艺设施及管道，工序复杂且彼此联系密切，一旦发生火灾，很容易导致烟气扩散和污染，给洁净室带来十分严重甚至不可逆转的破坏。为此，应该在洁净室回风井或下技术夹层中设置空气采样式极早期报警系统，利用空气采样，分析室内空气中的粒子浓度，同时与历史浓度不断进行对比，达到及时、灵敏的监控效果。这样的报警系统具有很高的灵敏度，可以在发生阴燃事故或火灾发生的第一时间检测出空气粒子浓度的反常变化，并进行警报，使人员得以及时疏散，同时在火势增大前将其控制和扑灭。

液晶生产与集成电路生产工艺中会用到一些可燃、有毒的化学气体，它们一般保存在洁净室外的中间库房之中，并按照所用气体的性质来选择和安设报警系统。这些气体应该安放在特制气瓶柜内的不锈钢气瓶中，气瓶柜应该安装排风装置和可燃有毒报警装置，能够实时监测排风气体浓度，一旦出现泄漏事故，可以智能化关闭气瓶的出气控制阀门，并自动喷射氮气或氦气来吹扫管道，清除其中的有毒可燃气体。对于气体的输送管道，应该选用不锈钢材质，通过自动轨道氩弧焊机进行焊接，管道必须进行压力测试和检漏测试，测试达标后方可使用。此外，在保存气体的中间库房中也要安装可燃有毒报警装置，当发现泄漏时，可以自动发出报警信号并开启排风机予以通风处理。

3)应急照明系统。

应急照明也称备用照明，制定一个实用、可靠的应急照明系统对于洁净厂房的火场逃生极为重要，在应急照明系统的供电方案方面，可以采用一路市电加分散式自带蓄电池电源的应急灯，且其照度应满足所需场所或部位进行必要活动和操作的最低照度。

3.4 防排烟系统的设计要点

易燃、易爆区域的排风应与一般区域分开，单独设置，并采用防爆型排风风机；为确保生产安全和员工安全，应设计事故排风系统，且应为该系统安装自动和手动控制开关，手动控制开关应分别设在洁净室及洁净室外便于操作的地点；洁净厂房的走廊应设置机械防排烟装置，考虑到洁净厂房内管线较为密集，若增加一套防排烟管道会存在一定难度，因此洁净室机械防排烟系统可与通风、净化空调系统合用，但必须辅以可靠的防火安全措施；风管应选用不燃材料，并按照有关规范要求来设置防火阀。

在防烟分区的设置上，为避免烟气大范围扩散，通常将防烟分区面积控制在500 m2以下。由于生产中会用到可燃有毒的特种气体，当发生火灾时，工艺设备内往往有特气残留，因此需要让工艺排风系统以不低于正常状态下50%的排风量运行。为了确保工艺排风系统在火灾发生时能够可靠运作，应该取消排风管上的防火阀设置，尽可能避免其穿过防火墙。排风管应该选用不燃材质，对于以玻璃钢制造的酸碱排风管道，要在风管中安装自动喷水灭火喷头；对于内部可燃物浓度超过爆炸下限25%的溶剂排风管道，也要在内部安装自动喷水灭火喷头。

3.5 灭火设备的合理选择

洁净室的生产层及上下技术加层均应设置室内消火栓。消火栓的用水量不小于10 L/s，每支水枪的出水量应不小于5 L/s。对于洁净室内置有贵重仪器、设备的房间应安装固定灭火装置。当设置自动喷水灭火系统时，应采用预作用式自动喷水灭火系统，当设置气体灭火系统时，不可使用会造成人员窒息或对保护对象造成二次破坏的灭火剂。

考虑到传统的自动喷水灭火系统无论是开式系统还是闭式系统，都很难满足洁净厂房对于无尘无菌的要求，也不可避免的会造成水渍的二次污染。因此，高压细水雾作为一种新型灭火技术则具有很大的优势。高压细水雾灭火系统是由高压水通过特殊喷嘴产生的细水雾来灭火的自动消防给水系统，其具有一定的穿透性，用水量较少，不会产生二次污染，有利于保护贵重设备，更适于洁净厂房的灭火需要。

4 结语

对任何生产作业来说，安全生产始终处于第一位，在电子洁净厂房的设计和建造中也要体现这一点。为了提高电子洁净厂房的消防设计水准，必须针对具体的生产性质，结合工艺设备情况，制定有效的防火灭火措施，使之既不对正常的生产效能产生影响，又能为厂房内的生产作业提供最大程度的安全保障。

[1] GB 50073—2013，洁净厂房设计规范[S].

[2] GB 50472—2008，电子工业洁净厂房设计规范[S].

[3] 凌 梅，许剑方.洁净电子厂房消防系统设置及施工技术探讨[J].消防科学与技术，2013(10)：1122-1124.

[4] 杨鸿栩.大型工业洁净厂房水消防设计探讨[J].给水排水，2011(9)：79-82.

[5] 李瑞廷，曹俊峰.洁净厂房配电设计要点浅谈[J].科技信息，2011(17)：374-376.

[6] 孟凡英.洁净厂房对空调机组的特殊要求研究[J].应用能源技术，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，工程师

1009-6825(2015)13-0127-02

TU998.1

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