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超大型电子洁净厂房的防排烟系统设计

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超大型电子洁净厂房工艺设备体积大、自动化程度高且生产过程连续,其洁净室面积过大,厂房防火分区划分需要参照电子行业规范作为设置依据。以某洁净厂房为例,介绍了人员疏散用的防烟楼梯间的设置方法、防烟分区划分及防排烟系统设置等,对比了新旧规范防排烟系统设置的区别。结合GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》,对工厂建设过程中的防排烟设置要点进行了探讨。 



超大型电子洁净厂房工艺设备体积大、自动化程度高且生产过程连续,其洁净室面积过大,厂房防火分区划分需要参照电子行业规范作为设置依据。以某洁净厂房为例,介绍了人员疏散用的防烟楼梯间的设置方法、防烟分区划分及防排烟系统设置等,对比了新旧规范防排烟系统设置的区别。结合GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》,对工厂建设过程中的防排烟设置要点进行了探讨。 


建筑规模

以面板生产厂房为例,不同世代面板生产线所需的生产厂房规模如表1所示。从表1可以看出:板工厂规模庞大,尤其是近些年建造的高世代生产厂房(G10.5代)的洁净室面积在9万㎡(单层)以上,主厂房建筑面积更是达到60万 ;不同世代的面板厂其洁净室吊顶净高为3.8~10m,并且同一洁净室不同的生产工段吊顶高度要求也不一样。



防火分区与防排烟分区
(1)防火分区划分
要解决大型电子洁净厂房防排烟的问题,首先要解决其 大 规 模 的 洁 净 室 防 火 分 区 的 划 分 问题。以G6代(AMO LED)面板厂主厂房为例,长96.0m,宽245.8m,高42.0m(4层),其 中 洁净室净宽约200m,吊 顶高度约5.8~9.2m(洁净室分2层,见图1;另外两侧有与生产厂房配套的支持区。


1)洁净室防火分区的划分

为了保证生产车间的工艺需求,自动化生产线不能用防火墙隔开,故其洁净室需划 分为一个约9200 (396m×200m)的防火分区。《建规》第3.3.1条中表3.3.1所限定的防火分区面积为:对于建筑耐火等级为一级的丙类厂房,其防火分区多层建筑面积为6000 ,高层建筑面积为3000 ㎡。


第3.3.3条规定“厂房内设置自动灭火系统时,每个防火分区最大允许建筑面积可按本规范第3.3.1条的规定增加1.0倍”。若按《建规》规定执行,该厂房为建筑耐火等级一级的丙类高层建筑,设置自动灭火系统前提下的最大防火分区面积不应超过6000 ,不能满足该类厂房7万多平方米的生产需求。


但《电子洁净厂房规范》第6.2.4条规定“洁净室上技术夹层、下技术夹层和洁净生产层,当按其构造特点和用途作为同一防火分区时,上下技术夹层的面积可不计入防火分区的建筑面积,但应分别采取相应的消防措施”。


第6.2.3条规定“丙类生产的电子工业洁净厂房的洁净室(区),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%obs/m的高灵敏度早期火灾报警探测系统后,其每个防火分区的最大允许面积可按生产工艺要求确定”。


该案例生产过程中会使用易燃、易爆的化学品或特殊气体的关键生产设备,生产过程均在密闭腔体中进行,并且自带报警和灭火装置;净化循环空气在与新风混合前的回风气流中设置了高灵敏度的早期火灾探测器及报警系统,主动抽取循环空气取样,能在火灾形成前数小时及早报警。

故此设计中依据《电子洁净厂房规范》第6.2.3条 规定,厂房洁净区防火分区面积按工艺要求确定为79200


2)其他区域防火分区划分

洁净厂房两侧的支持区域,因不满足《电子洁净厂房规范》第6.2.3条要求的条件,其防火分区按《建规》的规定划分。


(2)防烟设置及防烟分区的划分
大型电子洁净厂房防烟系统设计主要考虑洁净室工作人员及支持区人员在发生火灾时的安全疏散,其人员通过封闭楼梯间、防烟楼梯间及避难走道疏散。
非洁净区防烟楼梯间:支持区外墙及山墙上设置的防烟楼梯间均采用自然通风方式防烟,每个封闭楼梯间最高部位设面积大于1 的可开启外窗,且在2、4层分别设面积大于1 的可开启外窗(见图2)。


洁净区防烟楼梯间:布置在洁净室两侧回风夹道内的防烟楼梯间,均采用机械加压送风方式防烟(见图3),楼梯间和前室分别独立加压送风,防烟楼梯间加压送风量(厂房4层,建筑高度42m,楼梯间及前室门为单扇门2m×1.1m)依照《防排烟标准》第3.4.5条计算楼梯间或前室的机械加压送风量。



楼梯间送风量按下式计算
j  =L 1  +L
前室送风量按下式计算
s  =L 1  +L
),( 为楼梯间的机械加压送风量 ? /h 为门开启时达到规定风速所需的送风量 ? /h 为门开启时规定风速下其他门缝漏风总量 ? 为前室的机械加压送风量 ? 为未开启的常闭送风阀的漏风总量 ?

计算可得,Lj=16858 ? /h,Ls=33900 ? /h。


由于该厂房建筑高度大于24m,依照《防排烟标准》第3.4.2条要求,上述计算值应与表3.4.2-4的数值比较,取较大值。该案例为单扇门,按线性插值法,系统负担高度为42m 时,查 表3.4.2-4,Lj=20124 ? /h,Ls=19119 ? /h。计算值与查表值比较后取较大值:Lj=20124 ? /h,Ls=33900 ?
/h。


避难走道:由于回风夹道外侧设有支持区,防烟楼梯间在首层的前室不能直接对室外,需设置一段避难走道穿过1层支持区(也可将该段避难走道和防烟楼梯间首层的前室合并为扩大前室),避难走道的长度与支持区的宽度有关,该类厂房多数支持区的宽度小于30m,其防烟设计仅考虑防烟楼梯间的楼梯间和前室设置机械加压送风系统;对于宽度大于等于30m 的支持区,其避难走道增设机械加压送风系统(见图4)



长度超过30m 的避难走道加压送风量(避难走道长32m、宽2.5m)按《防排烟标准》第3.4.3要求,避难走道计算加压送风量为2400 ? /h; 照《防排烟标准》第3.4.1条规定,机械加压送风系统的设计风量不应小于计算风量的1.2倍,故加压送风系统的设计风量为2880 ? /h。
综上所述,新旧规范防烟系统的设置及计算区别如表2所示。


(3)排烟设计
1)防烟分区的划分原则

由于洁净室防火分区面积按工艺生产需求确定,即79200 ,且不同工段的吊顶高度不一(在5.38~9.2m 之间),其防烟分区划分按 《防排烟标准》第4.2.4条规定:吊顶高度(H)在5.8m<H6.0m 的区域,防烟分区面积最大按1000 设置,防烟分区最大边长不大于36m。


吊顶高度(H)6.0m<H≤9.0m 的区域,防烟分区面积最大按2000 设置,防烟分区最大边长不大于0m;吊顶高度(H)在 H>9.0m的区域,防烟分区之间不设挡烟设施(见图5)



2)洁净室排烟系统的设置

对于一个近8万 防火分区的洁净室,设1排烟系统显然不合理,但设置几套排烟系统又无规范条文可借鉴。建议按12000 设1套排烟系统,依据《建规》规定:耐火等级为一级的丙类多层厂房的防火分区最大面积为6000 ,在厂房内设置自动灭火系统时,每个防火分区最大允许面积可增加1倍,即12000 。故以此计算,上述案例洁净室设置9套排烟系统。


3)排烟系统排烟量的计算
以图5所示的防烟分区及排烟系统设置,依据防排烟标准》第4.6条规定分3类计算各系统排烟量(见表3)。


排烟系统1,3,5,7均负担5个防烟分区的排烟,吊顶高均为7.2m,其 中最大防烟分区面积为1975 经计算,每个防烟分区的计算排烟量为80300 ? /h,与《防排烟标准》表4.6.3中的数值比较,按线性插值法计算,空间净高7.2m 场所的计算排烟量为85600 ? /h。 故排烟系统1,3,5,7的计算排烟量取85600 ? /h,其 排烟系统的设计风量为85600 ? /h×1.2=102720 ? /h。


排烟系统2,6均负担7个防烟分区的排烟,3个防烟分区吊顶高度为6.5m,4个防烟分区吊顶高度为5.8m,其中吊顶高度为6.5m 的每个防烟分区面积为1975 ,吊顶高度为5.8m 的每个防烟分区面积为966


经计算,吊顶高度为6.5m的每个防烟分区的计算排烟量为71800 ? /h,吊顶高度为5.8m的每个防烟分区的计算排烟量为64000 ? /h,按《防排烟标准》第4.6.4规定: “对于建筑空间净高为6m及以下的场所,应按任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值计算”。


故吊顶高度为5.8m 场所的计算排烟量应为64000?/h+64000?/h=128000?/; 与 《防排烟标准》表4.6.3中的数值比较,按线性插值法计算,空 间净高6.5m场所的计算排烟量为76000?/h,对比上述数据,排烟系统2,6的计算排烟量取128000?/h,其排烟系统的设计风量为128000?/h×1.2=153600?/h。


③排烟系统4,8均负担3个防烟分区的排烟,吊顶高度均为7.2m,其中最大防烟分区面积为1975 ,与排烟系统1,3,5,7计算的排烟量相同,其排烟系统的设计风量为85600 ? /h×1.2=102720 ? /h。


④排烟系统9负担的场所吊顶高均为9.2m, 《防排烟标准》第4.2.4条中表4.2.4注2“当空间净高大于9m 时,防烟分区之间可不设挡烟设施”。该防烟分区面积为3180 ,经计算,该防烟分区的计算排烟量为107500 ? /h,与《防排烟标准》表4.6.3中的数值对比,空间净高9.2m 场所按净高9.0m 的场所取值,故排烟系统9的计算排烟量取111000 ? /h,其排烟系统的设计风量为11000 ? /h×1.2=133200 ? /h

该场所设计的湿式灭火系统采用了符合GB50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》的有效喷淋灭火措施最大空间高度(h): 8m<h≤12m,喷水强度为15L/( ·min),作用面积为160 ,喷头间距(S): 1.8m≤S≤3.0m)。 故该场所火灾热释放速率按B50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》表4.6.3中的喷淋条件取值。


综上所述,新旧规范排烟系统的设置及排烟量计算的区别见表4。


(4)洁净室补风

洁净室补风系统设置有2种方案:
一是设置专用的补风风机系统,风量按不小于50%的 排烟量设置,补风口接至下夹层的回风夹道内,该方案的优点是火灾发生时,补风机与排烟系统联动简单、捷,缺点是补风系统通过管道将室外空气与洁净室连通(虽可在补风的入口处设置密闭阀,但起不到绝对气密的作用),对洁净室的洁净度有影响,还需另采取其他防范措施,避免影响生产环境。

二是利用洁净室的新风机组作为补风系统的风机,优点是利用已有的新风机组,无需再另设补风机,且该系统对洁净室环境无影响,缺点是发生火灾时,正常运行的新风机组要转变成补风机使用,需要切换若干个管道密闭阀门(使用必须满足《防排烟标准》第4.4.3条 “需联动关闭的通风和空气调节系统的控制阀门不应超过10个”的要求)。


结语
目前,国家积极鼓励并大力推进芯片制造业及新型显示行业的发展,该类大型电子洁净厂房因其工艺生产需求的独特性,超出了《建规》涵盖内容的范围,引入《电子洁净厂房规范》,综合各规范对具体特殊细节的诠释和要求,使大型电子洁净厂房在规划、设计、建造及验收各个环节中都有合理的规范依据。
《防排烟标准》的发布与实施,对该类厂房以往建审过程中类似“防 烟分区高度及划分面积”“避难走道设置”等问题,有了明确的规定;同时防排烟标准》也提出了一些新的要求,比如固定窗的设置,给大型洁净厂房如何设置固定窗提出了新挑战。
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  • 心平气和1118
    心平气和1118 2020年07月27日 17:35:04 2楼

    多谢楼主分享好资料

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