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科學建筑設計是潔凈生產重要保障

來源:admin 發布時間:2018/6/22

潔凈廠房建筑設計要綜合考慮空氣凈化系統的布局、氣流流型選擇以及管線系統安排等因素,打造較優綜合效果的建筑空間環境。
電子工業潔凈廠房建筑設計示意圖
在電子工業潔凈廠房的設計中,建筑設計是一個重要的組成部分。潔凈廠房建筑設計要綜合考慮空氣凈化系統的布局、氣流流型選擇以及管線系統安排等因素進行建筑物的平面和剖面設計,在滿足工藝流程要求的基礎上,恰當地處理潔凈用房和非潔凈用房以及不同潔凈等級用房之間的相互關系,打造較優綜合效果的建筑空間環境。
建筑設計應滿足生產要求
電子工業潔凈廠房設計的根本原則是必須滿足工藝生產的要求,同時要充分考慮場地的合理利用。隨著現代工業的迅速發展,工藝和設備更新的周期越來越短,生產規模也日趨擴大。對已有的廠房要不斷地進行技術改造,采用新的技術裝備和新的工藝流程,以適應上述要求。因此,在新廠房的設計中,亦要考慮改建、擴建的可能性和在建筑使用上的靈活性、通用性,必須注意潔凈廠房建筑參數的選擇,增大廠房寬度,以利于設備布置的變更。
潔凈廠房一般包括潔凈生產區和為潔凈生產區服務的人身凈化區、物料凈化區、空調凈化機房及其他輔助區域,此外還包括各類工業管道和線路所占據的空間。對于潔凈廠房來說,有潔凈度要求的生產往往僅為部分工序或者部分部件與產品,對兼有一般生產和潔凈生產的綜合性廠房,在考慮其平面布局和構造處理時,應合理組織人流、物流運輸及消防疏散線路,避免一般生產對潔凈生產帶來不利的影響。當防火要求與潔凈生產要求有沖突時,應采取措施,在保證消防安全的前提下,減少對潔凈生產的不利影響。空氣調節與凈化、水與氣體的凈化以及電器控制是凈化生產的重要輔助部分。這些機房的規模、設備特征、機房位置以及其空氣循環與分配系統的安排,在很大程度上影響著廠房建筑的空間組合。因此需要解決好它們同生產工藝之間的布局關系,以取得使用上和經濟上的良好效果。
防火與疏散可因地制宜
對于電子工廠潔凈廠房內生產工作間的火災危險性,應按照現行國家標準《建筑設計防火規范》(GB50016)進行分類。《電子工業潔凈廠房設計規范》附錄中列出了電子工廠潔凈廠房生產工作間的火災危險性分類的舉例。電子工廠潔凈廠房中,有使用丁酮、丙酮、異丙醇等易燃化學品的潔凈室,這些化學品均屬甲類物質,因此將電子工廠潔凈廠房中包含這些化學品的儲存間、分配間列為甲類。在集成電路潔凈廠房中常常使用氫氣、硅烷等可燃、有毒氣體,它們均屬于甲類氣體,因此將電子工廠潔凈廠房中包含可燃、有毒氣體的儲存、分配間列為甲類。集成電路和半導體分立器件工廠的外延間,由于其生產過程中需使用氫氣、硅烷等可燃氣體,因此在現行國家標準《潔凈廠房設計規范》(GB50073)附錄A中被列為甲類。但是近年來,隨著科學技術的進步,分立器件和集成電路生產所采用的外延設備的設計、制造技術的不斷提高,各種氣體供應、控制系統、設備和附件設計、制造技術的不斷提高,氣體報警設施的安全可靠性得到了長足的進步和提高。調查表明,分立器件和集成電路生產所采用的外延設備已配置有氫氣泄漏和超濃度排放報警及其連鎖控制裝置;外延間的氫氣供應管路設有緊急切斷閥,一旦發生事故或火情時自動切斷氫氣供應;外延間按建筑特點在可能積聚氫氣處設置氫氣報警裝置和事故排風連鎖控制裝置等安全措施。因此,《電子工業潔凈廠房設計規范》規定,在具備上述安全技術措施的條件下,宜將半導體分立器件和集成電路生產等所使用的外延間列為丙類。
防火分區是采用具有一定耐火性能的分隔構件劃分的,能在一定時間內防止火災向同一建筑物的其他部分蔓延。在建筑物內采取劃分防火分區這一措施,可以在建筑物一旦發生火災時,有效地把火勢控制在一定的范圍內,減少火災損失,同時可以為人員安全疏散、消防撲救提供有利條件。自20世紀90年代末以來,我國建設了一批大規模集成電路芯片生產用潔凈廠房、TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)生產用潔凈廠房,其潔凈室面積和防火分區面積均大大超過現行國家標準《潔凈廠房設計規范》(GB50073)、《建筑設計防火規范》(GB50016)規定的面積。由于上述電子產品生產過程的連續性和自動化傳輸設施的貫通性,使潔凈室(區)無法進行防火分區的分隔。《電子工業潔凈廠房設計規范》規定:若因電子產品生產的工藝要求使防火分區確不可分時,在采取可靠的強化消防措施后,此類潔凈廠房的防火分區最大容許建筑面積可以放寬。
安全疏散設計是建筑防火設計的一項重要內容。潔凈廠房的安全疏散設施主要包括安全出口、疏散樓梯、走道和門等。潔凈廠房的安全疏散距離也應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》(GB50016)的規定。不過,由于電子潔凈廠房具有特殊性,《電子工業潔凈廠房設計規范》也有針對性地制定了規則。例如,高世代TFT-LCD廠房由于其生產設備體積大、連續性生產、自動化傳輸等因素,致使要實現廠房內任一點到安全出口的距離符合GB50016的規定十分困難,并且此類廠房中操作人員較少,人員密度極低。因此,《電子工業潔凈廠房設計規范》規定:對于玻璃基板尺寸大于1500mm×1850mm的TFT-LCD廠房,當潔凈生產區人員密度小于0.02人/m 2時,其疏散距離可按工藝需要確定,但不得大于120m。
潔凈室構造和裝修須引起重視
潔凈室的構造處理和材料選擇應充分考慮不同的凈化級別、結構形式和室內建筑設計的要求。除一般的要滿足保溫隔熱、隔音防振等要求外,重要的是要保證其氣密性和建筑材料表面不產塵、不積塵的要求。另外還要注意裝修及人體產生的靜電效應。所有的構造設計要力求簡潔,盡量減少凹凸和不必要的裝飾,表面要具有不產塵、不聚塵和易清掃等特點。因此,對潔凈建筑來說,科學的建筑構造、室內裝修比建造其他類型的生產廠房更加重要。
氣密性是廠房圍護結構設計的一個關鍵。氣密性不良會導致潔凈空氣的外泄和外界污染空氣的侵入,破壞潔凈室室內環境的潔凈度。圍護結構的氣密質量取決于墻、頂棚、門窗以及其他附加配件的構造和施工,這些都是應該引起重視的問題。
建筑材料的產塵是一種不可忽視的污染源。實踐證明,即使在無碰撞的情況下,建筑材料表面也在不斷地向周圍空間散發微粒子,而這些都與材料的使用狀態、質量、老化程度等有著直接關系。在電子工廠潔凈室內,某些電子產品會因化學污染物在產品表面降落沉積從而影響產品質量或在后續生產過程中發生化學反應,造成次品以至廢品,所以電子工廠潔凈室裝飾材料(包括密封材料)不得采用對電子產品有影響的材料。在進行潔凈室設計或選用裝飾材料時,應與具體項目的業主方或生產工藝提供方進行協調后確定。
另外,由于潔凈室內的裝修用料一般均為高分子合成材料,而各種合成纖維織物和絕緣材料制成的工作服、工作鞋在動摩擦下均會不斷產生靜電。物體帶靜電后,會產生力學、放電和感應三方面的問題,并會引起其他不良影響,危害極大。因此對于潔凈室的室內裝修設計特別是地面設計的消靜電措施以及去靜電無塵工作服的研究等也應重視起來。
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