新形势下电子洁净厂房建筑设计研究

近年来，电子产品发展很快，向大屏幕、平面化、薄型化、高清等方向发展迅猛，大规模集成电路，已从微米发展到亚微米，现今纳米级集成电路的研制已逐渐投入批量生产。所以，电子工业洁净厂房的建筑设计，必须适应新时期的需要。本文就结合实际项目设计经验对电子洁净厂房的建筑设计进行探讨分析。[1]

1电子洁净厂房建筑设计特点

厂房设计的根本原则是满足工艺生产的要求。电子洁净厂房有三个最主要的特点：第一，生产工艺对建筑体量的要求越来越大，投资规模也越来越大；第二，对于环境的洁净度、温湿度、防微震都有严格的要求；第三，在电子产品如电子材料、半导体器件、集成电路、液晶显示器件等生产过程中，需要使用甲苯、丙酮、硅烷等易燃易爆物品，火灾危险性较高，它们对洁净厂房构成潜在的火灾威胁。[2]第一个特点带来的现实问题是：

（1）如何根据工艺要求及场地情况合理布置各功能分区，使其满足生产工艺的流线要求，同时有利于厂区内物流运输的统一规划。生产区应靠近动力站、硅烷站、固废站、废水站等建构筑物形成的辅助区，既有利于安全便于管理，又使复杂的管线便于和主厂房联系，满足工艺布置要求。

（2）生产区厂房体量大，每层建筑面积约4万m2，如何合理定义火灾危险性等级及耐火等级，划分防火分区，组织安全疏散显得尤为重要。第二个特点带来的现实问题是：

（1）洁净室里面对于环境的洁净度、温湿度要求很高，如何控制洁净度对于建筑设计来说很重要。

（2）防微振控制非常重要，电子产品生产精密度要求非常高，微小的振动都会对洁净生产带来很大的影响。第三个特点带来的现实问题是：洁净厂房的面积大、体积大，常有易燃易爆材料使用；且其平面布置、空间布置曲折，更增加了疏散路线上的障碍，可能延长安全疏散的时间；又有各种精密、贵重的设备和仪器，一旦失火，将造成极大的损失。

2电子洁净厂房建筑设计难点分析

根据电子洁净厂房建筑设计的上述几个特点，分别对其进行分析。电子洁净厂房的火灾特性决定了防火的重要性。

2.1电子洁净厂房防火分区设计

防火分区是采用具有一定耐火性能的分隔构件划分的，能在一定时间内防止火灾蔓延。洁净厂房的建筑防火分区重点要考虑以下几个方面：

（1）洁净室为保证厂房的洁净度，避免开窗形成密闭的空间，保证气密性。这样导致火灾发生后，大量的烟气令人窒息昏厥，而外墙无窗难以发现室内的火灾，对疏散和扑救都不利，所以《洁净厂房设计规范》［3］GB50073-2013第5.2.10条明确规定：洁净厂房同层洁净室外墙应设可供消防人员通往厂房洁净室的门窗，其门窗洞口间距大于80m时，应在该段外墙的适当部位设置专用消防口。《建筑设计防火规范》［4］GB50016-2014第7.2.5条提出了更严格的要求：供消防救援人员进入的窗口的净高度和净宽度均不应小于1.0m，间距不宜大于20m且每个防火分区不应少于2个。

（2）洁净厂房设有人员净化、物料净化设施，各生产区域因洁净度等级差导致建筑内部区划分隔复杂，建筑内部平面布置曲折，工作人员平时出入要通过曲折迂回的路线，增加了疏散路线上的障碍，延长了安全疏散的距离和时间。所以《洁净厂房设计规范》第5.2.8条明确规定：安全出入口应分散布置，从生产地点至安全出口不应经过曲折的人员净化路线，并应设有明显的疏散标志。

（3）洁净厂房设备密闭性良好，并设有气体或可燃蒸汽报警装置和灭火装置时，应按丙类设防。可见，电子洁净厂房的定性为丙类建筑。根据其火灾特性，为了保障财产、人身的安全，严格控制洁净厂房的耐火等级，《电子工业洁净厂房设计规范》[5]GB50472-2008第6.2.1条明确规定：洁净厂房耐火等级不应低于二级。随着洁净厂房的面积越来越大，且生产工艺无法分隔，防火分区面积大大超过《建筑设计防火规范》的规定，《电子工业洁净厂房设计规范》规定：“丙类生产的电子工业洁净厂房的洁净室，在关键生产设备设有火灾报警和灭火装置以及回风气流中设有灵敏度严于0.01%ob/m的高灵敏度早起火灾报警探测系统后，其每个防火分区的最大允许建筑面积可按生产工艺要求确定。”电子洁净厂房大都是垂直单向流洁净室，洁净室生产区与下技术夹层以多孔活动地板和华夫板进行分隔，作为空气通道的空间，故根据其构造特点和用途，上下技术夹层和洁净生产区可以作为同一个防火分区。除洁净区外的其它设备支持区防火分区面积根据《建筑设计防火规范》中规定的丙类厂房每个防火分区的最大允许建筑面积值确定。

2.2电子洁净厂房安全疏散设计

安全疏散设计是防火设计的重要内容，建筑物发生火灾时，为避免建筑内人员因火烧、烟熏中毒和房屋倒塌而遭到伤害，必须尽快撤离，室内的物资也要尽快抢救出来。《电子工业洁净厂房设计规范》规定洁净厂房的安全出口的设置，应符合下列规定：

（1）每一生产层、每个防火分区或每一洁净室的安全出口数目，应符合《洁净厂房设计规范》中相关规定。

（2）安全出口应分散布置，并应设有明显的疏散标志；安全疏散距离应符合《建筑设计防火规范》的规定。安全疏散用门应向疏散方向开启，并应设观察玻璃窗。

（3）丙类生产的电子洁净厂房，在关键生产设备自带火灾报警和灭火装置以及回风气流中设有灵敏度严于0.01%ob/m的高灵敏度早期火灾报警探测系统后，安全疏散距离可按工艺需要确定，但不得大于第2款规定的安全疏散距离的1.5倍。此类厂房由于生产工艺设备体积大、连续性生产、自动化传输等因素，致使要实现厂房内任一点到安全出口的距离符合《建筑设计防火规范》的规定十分困难；厂房中操作人员较少，人员密度极低，且人员流动巡查。因此《电子工业洁净厂房设计规范》规定在满足规定前提下，安全疏散距离可按工艺要求确定，但不得大于《建筑设计防火规范》规定的安全疏散距离的1.5倍。这个疏散距离为厂房内任一点到最近安全出口的距离，需考虑紧急情况下人员疏散的实际行走距离。另外在防火分区及疏散示意图上应表示消防救援口，消防救援口的设计应满足国家标准的相关规定。

2.3电子洁净厂房洁净度设计

洁净厂房设计时如何控制洁净度对于建筑设计来说尤为重要。针对洁净室污染的颗粒主要来源分析控制洁净度的途径。

（1）人员净化的流线。洁净厂房内的人员净化应遵循由外至内逐步洁净的循序渐进的原则，生产人员通过门厅进入换鞋，更外衣区域后进去准洁净区，在准洁净区更洁净服通过空气吹淋后进入洁净生产区，在平时的建筑设计过程中需要严格遵循人员净化的流线，避免由于人员行走路线逆转所带来的交叉污染。

（2）物料保证洁净度。洁净室设备及物料的入口应独立设置，不应与人员出入口混杂，对于搬入洁净室的设备和物料在进入洁净室前需进行净化处理，建筑设计中需考虑物料净化用室，物料净化用室与洁净区之间应设计气闸室或传递窗，净化后的物料通过气闸室或传递窗进入洁净区，确保物料的搬入不影响洁净室的空气洁净度。

（3）保证围护结构系统的密闭性。减少构造缝隙以及加强缝隙构造的气密性。除了控制洁净室尘粒外，对于室内装修材料的选择以及室内装修的做法也非常重要，洁净厂房洁净区的装修材料不得采用释放对电子产品有影响物质的材料，材料表面应不起尘，不积灰，构造设计应尽量减少凹凸，另外由于装修材料很多都为高分子合成材料，在生产过程中容易产生静电，静电对于洁净生产带来极大的危害，所以在装修设计中特别是地面设计需考虑消除静电的有效措施。同时墙面与地面交接的地方，为了避免灰尘的聚集，在洁净区装修中宜采用弧形的踢脚。

3结语

在满足规范要求下尽量合理布置工艺流线，合理划分防火分区并布置消防安全出口。在电子洁净厂房设计中为了达到洁净生产的要求，保证洁净生产所需的洁净度、温湿度等，还涉及到暖通、气体动力、电气、给排水等其他各专业的系统设计，另外结构专业对于防微振的控制措施考虑也非常重要，每一个洁净厂房的设计，需要各专业之间紧密配合。

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