三、電子工廠高級(jí)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(guò)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(shí)風(fēng)機(jī)（或FFU）的溫升和水泵的溫升負(fù)荷。

（二）高級(jí)潔凈室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)

1、高級(jí)別潔凈室（100級(jí)，10級(jí)，1級(jí)）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(jì)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(xiàng)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(gè)負(fù)荷特點(diǎn)。

2、服務(wù)于微電子和光電子的高級(jí)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(gè)別工藝的排風(fēng)量更大，固新風(fēng)負(fù)荷也還會(huì)更大。因此新風(fēng)負(fù)荷大是其第二個(gè)負(fù)荷特點(diǎn)。

3、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的散熱、散濕負(fù)荷大，是高級(jí)別潔凈室的第三個(gè)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(xiàng)負(fù)荷相對(duì)比較小，三項(xiàng)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(jí)別潔凈室第四個(gè)負(fù)荷特點(diǎn)。

 

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

研究高級(jí)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(jí)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(guò)程負(fù)荷三項(xiàng)。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(lái)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(guò)程的發(fā)熱是工藝生產(chǎn)本身的問(wèn)題，只能依靠工藝自己來(lái)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(yáng)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(jí)別潔凈室的消防和排煙

（一）高級(jí)別潔凈室消防的重要性

1、潔凈室尤其是高級(jí)別潔凈室，多居于建筑的中心部位，是無(wú)外墻、無(wú)外窗、無(wú)外門又極為密閉的無(wú)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(lái)極大的困難，處理不好會(huì)給人員和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的損失。

2、微電子和光電子用的高級(jí)別潔凈室在生產(chǎn)過(guò)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(huì)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(jí)別潔凈室的初投資十分昂貴，單就其基建本身單位造價(jià)要25000~50000元/m2；其中的生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格貴得更加驚人，有的設(shè)備一臺(tái)就數(shù)百萬(wàn)美元，因此，消防對(duì)保護(hù)這樣建筑的財(cái)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(jì)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(jí)不應(yīng)低于二級(jí)”。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(gè)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?jī)?nèi)各場(chǎng)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(dòng)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(bào)警裝置和事故排風(fēng)裝置，報(bào)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(duì)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(jí)別潔凈室的防排煙

前面已敘述過(guò)，在“潔凈廠房設(shè)計(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJ-16）”。而在兩規(guī)范中均沒(méi)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(jí)別高，頂棚滿布高效過(guò)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(gè)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(duì)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(guó)外的保險(xiǎn)公司，這些保險(xiǎn)公司為了自身的利益都要求對(duì)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(duì)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(shí)，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙。此時(shí)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(shí)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(huì)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(shí)煙氣的上升速度就會(huì)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(shí)排煙效果才好。下排煙方式在國(guó)外的集成電路生產(chǎn)廠采用的較多，但國(guó)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(shí)，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動(dòng)排煙機(jī)，此時(shí)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(wèn)題是排煙口的設(shè)置問(wèn)題，對(duì)于非單向流潔凈室高效過(guò)濾器在吊頂上不是滿布的，這一問(wèn)題還容易解決，但對(duì)于高級(jí)別垂直單向流潔凈室而言， 吊頂上滿布了高效過(guò)濾器或FFU，排煙口的設(shè)置就成了一個(gè)大問(wèn)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(gè)由于工藝的要求不能將整個(gè)大面積的潔凈室劃分為若干個(gè)防煙分區(qū)的問(wèn)題，目前還只能將4000~10000m2的潔凈室看做一個(gè)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(lái)滿足偌大的排煙量的要求。

（四）我國(guó)某TFT-LCD高級(jí)別潔凈室消防的設(shè)計(jì)實(shí)例

1、設(shè)計(jì)前與當(dāng)?shù)叵�防主管部門聯(lián)系，提前匯報(bào)，加強(qiáng)溝通，介紹工程情況和消防設(shè)計(jì)方案并申訴道理，征求消防主管部門意見(jiàn)，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(jì)原則是以防為主，及時(shí)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(bào)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(shí)報(bào)警，及時(shí)滅火。

● 實(shí)現(xiàn)早期報(bào)警。采用空氣采樣器和溫感探頭聯(lián)合報(bào)警，能作到對(duì)明火和陰火都能早期預(yù)測(cè)，早期報(bào)警。

因?yàn)�，采用空氣采樣器的探測(cè)來(lái)采集空氣中的粒子來(lái)進(jìn)行分析，對(duì)于陰火要比煙感和溫感早預(yù)知、早報(bào)警。對(duì)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(bào)警。

② 采用自動(dòng)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(dòng)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(shí)的排煙系統(tǒng)，并采用雙速排風(fēng)機(jī)。

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

⑤ 對(duì)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(xiǎn)氣體的大量泄漏。火災(zāi)時(shí)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(shí)的自動(dòng)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(bào)警后：

▲ 組織人員立即疏散。

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

繼續(xù)運(yùn)行，HEPA可過(guò)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(dòng)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(dòng)排煙系統(tǒng)，有助人員疏散。

▲ 火災(zāi)起來(lái)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(shí)人員已全部疏散完畢。

 

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