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無塵車間淨化
產品名稱:無塵車間裝修等大空間工業建築消防設計
詳細信息:

  近年來,醫藥、物流、集成電路等新型技術產業逐漸成為工業建設的主流,它們既是傳統工業的延伸,又在其基礎上有所創新,在建築結構以及設計理念上與傳統工業都有很大差別。以近期國內大規模集成電路項目實例,有針對性的提出了工業建築消防安全係統麵臨的新問題,就工業項目大空間消防設計發展的若幹問題進行了探討。

  1、工程實例基本情況

  集成電路製造(北京)有限公司新建廠區位於北京經濟技術開發區(BDA)總建築麵積34萬m2,一期建築麵積18萬m2,主要建成8英寸芯片廠房FAB4、12英寸芯片廠房FAB5、支持廠房FAB6C、辦公樓O/S2、動力站CUB2等。

  本項目設計根據集成電路發展趨勢,基本以計算機市場、消費類市場和通訊類市場為主導,建設8英寸和12英寸芯片生產線,實現芯片製 造的規模化生產。FAB4、FAB5、FAB6C號建築是該項目的核心建築,除FAB6C廠房與輔助辦公樓貼鄰建造外,各廠房在建築結構和消防設計上基本 相同,本文以FAB6C為重點,介紹和分析工業項目中消防設計出現的新問題和解決辦法,為今後類似項目的建設提供一定的參考資料。

  2、大空間形式

  (1)建築結構

  FAB6C廠房,結構體係采用框架剪力牆結構,局部為鋼筋砼梁、板結構,建築主體共設置5個結構層,層高為 6.8m+5.6m+8.Om+5.6m+5.Om,總高度31m,建築麵積40071.11m2,丙類生產,二級耐火等級。一層為輔助動力設備及生產用各種氣體、液體製備用房。二層為技術下夾層,三層為生產層,四層為(空調機房,排氣機房)設備用房,局部五層輔助用房。其中二、三層均為潔淨間,二、三層 間設置穿孔率式的“華夫板”,建築四周均布置為通至四層風機房的回風井,形成上、下的回風區。生產時用強力風自上而下充滿全室,以保證生產廠房的潔淨、恒 溫、恒濕、防靜電等生產要求。

  (2)穿孔樓板——大空間設計的關鍵環節

  超大規模集成電路對生產環境要求極為嚴格,要求廠房具有潔淨、恒溫恒濕、防微振、防水、防火、防爆、防腐蝕、防靜電等功能。 FAB6C根據生產工藝要求建設ISO5.5級(1000@0.3μm)無塵車間裝修,采用FFU(帶超高效過濾器的送風單元)、幹冷卻盤管加集中新風係統,天 花板上安裝FFU,滿布率約為18%,新風經過集中處理後,送入回風豎井,與回風混合,經FFU進人生產區,回風經過架空地板、穿孔樓板至下技術層,並經 過幹冷卻盤管冷卻後至側麵的回風豎井。為了實現高潔淨度的環境,在該項目中采用了穿孔樓板設計,它是一種穿孔率達25%、厚0.8m的鋼筋混凝土樓板,穿 孔成圓柱狀,成矩陣分布,用於實現自上夾層→生產層→下夾層的垂直送風。在一般的建築設計中,樓板基本是封閉式的,並具有一定的耐火極限。而穿孔樓板是均勻穿孔,上下連通,打破了一般設計模式。

  參照國內外新建的集成電路工程,潔淨生產區的下技術夾層和生產層視為共同空間,該工程中生產廠房第二、三層按一個防火分區進行設計(單層建築麵積8816.14m2,層高5.6m+8.0m)。

  3、大空間建築結構火災危險分析

  (1)新型的建築結構突破了傳統的防火分區的劃分,增大了火危險性。首先是平層防火分區放大,一旦發生火災事故,火災水平方向蔓延性增大。其次是,穿孔樓板設計不同常規,生產層和下技術夾層形成大空間設計[V=8816.14m2X×5.6m+8.0m)=119900m3),增大了豎向火災蔓延的可能。

  (2)穿孔樓板設計增大了火災探測和自動滅火設施滅火的難度。常規情況下,火災探測器一般是布置在頂棚,自動噴淋下噴型噴頭布置在吊頂處,直立型、下垂型噴頭也要距頂棚有7.5—15cm的距離,一旦發生火災事故,煙氣和熱量上升迅速聚集在上部空間,感煙、感溫探測器可以及時報警(相關聯動),自動噴頭的熱敏感元件吸收足夠的熱量時動作,噴頭放水聯動消防泵啟泵。本工程中由於采用了“華夫板”設計。在二至三層樓板處開孔率達到25%,該樓板設計對於聚煙集熱產生了一定的影響,降低了常規探測器和自動噴頭的有效性。

  (3)此外。在生產工藝中,局部使用易燃易爆氣體、液體,大量的用電設備、電力傳輸設備和電纜等電氣設施,以及公樓與廠房帖鄰建造,均提高了建築的火災危險性。

  4、對於大空間設計有關問題的應對措施

  (1)針對工程中出現的特殊問題,依據有關法律法規,召開專家論證會。

  對於該工程在特殊條件下出現的大防火分區、在空間、消防設施設計以及高層廠房與高層辦公樓貼建等特殊問題,目前國家法律法規尚未涵蓋。為了解決這些問題,及時滿足建設發展的需求,根據《建築工程消防監督審核管理規定》(中華人民共和國公安部第30號令),該項目於2003年6月13 日進行了消防設計專家論證,論證會由北京會公安局消防局、北京經濟技術開發區管理委員會組織實施,包括來自公安部消防局、中國建築科學研究院建築防火所、中國電子工程設計院、《潔淨廠房設計規範》規範編寫組等的知名專家以及建設、設計、有關主管部門人員到會,與會專家對該項目的消防設計進行了充分的論證和 分析,會議通過了中芯項目大空間設計問題的解決方案,並形成紀要。

  (2)消防設施設計,增加安全係數。在消防設施方麵,中芯環球項目基本采取了“全保護”的設計思路,在相關部位設置了自動噴水滅火係統、水噴霧滅火係統、氣體滅火係統、火災自動報警及防排煙係統等。專家論證會在肯定了原設計的基礎上,提出了以下的意見,作為特殊問題的解決方案。

  (1)在FAB廠房中全麵設置快速反應噴頭。

  (2)在FAB廠房上夾層設置機械排煙係統。

  (3)在廠房中除設置常規的感煙、感溫探測器外,在各回風口處設置空氣采樣火災報警係統。

  (4)對於廠房中生產、輸送、儲存易燃易爆物品的區域做好嚴格控製,在此基礎上同意廠房按丙類火火災危險性確定,同時應做好有關防爆措施。

  (5)同意大分區、大空間、高層辦公樓和高層廠房貼鄰建造。

  目前,該項目已順利通過消防驗收,並於2004年9月正式投入使用。

  5、大空間及特殊工業項目消防工程技術發展的若幹思考

  5.1工業項目的不斷發展還會帶來更新型的工業建築結構。

  近年來,國內不斷引進和發展高新技術產業,大規模集成電路工業就具有一定的代表性,這些項目呈現出以下的發展趨勢:

  (1)規模大,常規工業項目由於本身生產工藝的局限和國家法律法規的限製,建築規模多控製在二至三萬平方米以下,而現今越來越多的出現了更大型工業項目,單棟廠房長數百米、建築規模在十幾萬甚至幾十萬平方米以上的情況均成為可能。

  (2)單元空間大,為滿足工藝布置要求,確保生產的連續性,其一個空間的長、寬、高,會遠超出現行規範的規定。

  (3)潔淨度高,因高新技術產業多集中在電子、醫藥、科研領域,隨著生產工藝的需求,其防菌、防塵、防靜電的要求也有所提高,而高潔淨度工藝對建築結構也有著新的要求。

  (4)機械化強,為實現較高的生產率,大量采用先進的機械化設備,連續性強,工作人員相對較少。

  (5)設備昂貴,設備的價值逐漸高過建築本身。這些都給消防工作在設計思路、審核驗收、使用管理都帶來了新課題,值得進一步研究。

  5.2不斷發展創新消防科學技術,提高消防設施的適用性和有效性。

  現有自動消防設施設計都是基於一定的建築模式和保護對象,但是一旦出現特殊的建築結構或更大、更新的保護對象時,在一定程度上就會失去適用性或降低有效性。例如在大規模集成電路生產線設計中,一是穿孔樓板會降低普通火災探測器和自動噴淋頭的有效性,因而需要采用空氣采樣報警係統和快 速反應噴頭等其它措施作為彌補;二是對於芯片生產線,一旦發生火災事故,自動噴淋係統及時動作,可以有效撲滅火災,同時還要考慮到,火災被撲滅後,水有可能對設備進行了進一步破壞或汙染,後者的結果可能會更為嚴重,甚至會導致停產停工,反而增加了損失。因此,此類工程中自動噴淋係統的設置,不具備完整的適 用性。然而目前氣體滅火係統還不能完全勝任大麵積和大型電氣設備的滅火,為了滿足擴大防火分區的要求,同時還要考慮對建築、設備和人員進行一定程度的保護,自動噴淋係統就體現出其“不可替代”性。從各方麵來看,傳統自動消防設施設計麵臨新的挑戰,消防科學技術還要不斷創新,在新產品和新技術開發領域還要進一步加深研究,以滿足日益發展的建設需求。

  5.3性能化設計的發展

  性能化消防設計方法,最初開始於70年代後期,在80年代中期,日本和英國將性能化消防設計方法引入到建築防火設計過程中,90年 代初期,澳大利亞和新西蘭等國家建立了自己的規範框架和設計方法。目前,我國已經開始在此領域做出嚐試,加緊完善有關機製、組織和進行科技攻關,而且已有性能化設計在消防工作中應用的實例,在將來,隨著越來越多的新型建築的出現,在建築消防設計中會不斷遇到這樣或那樣的新問題,而性能化設計必將會不斷完善 成熟,並被廣泛應用於解決這些特殊問題,成為特殊建築項目消防安全設計可行性的有力科學判定依據,工業項目的建設發展也會從中受益匪淺。

  5.4保險公司的介入

  從國內外工業的發展趨勢來看,越來越多的保險公司介入了消防安全設計及實施,以筆者親身接觸的工業項目實例,有星網(國際)工業園 北京諾基亞移動通信有限公司廠區、北京通用電氣華倫醫療設備有限公司新建廠區、日本揖斐電電子有限公司北京廠區、富士康精密組件(北京)有限公司北京手機 廠等,以及本文中工程實例,在這些項目中,保險公司起到了火災危險評估,消防產品認證,施工質量監督,火災損失保險賠付等作用,取得了良好的實際效果,具有一定的代表性,在今後國內的項目建設中,國內外保險公司介入消防設計及實施是一種發展方向。

  5.5不斷完善消防體係

  一是要完善有關法律法規和技術規範,形成對新問題的“快速應對”機製。從目前來看,在建築領域新事物、新問題大量出現,而相關法 律、法規和技術規範有一定的滯後性,同樣的問題經常要逐一論證解決,在某種程度上浪費了人力物力和時間,造成了不必要的損失。因此,迫切需要建立一套有效地快速應對機製,要求在最短的時間內發現新問題並進行歸納總結,及時修改有關法律法規,形成“建立信息庫——發現特殊問題——論證+性能化設計/火災危險評估——形成結論——錄入信息庫——總結規律和解決方法——完善修改有關法律法規、技術規範條款——解決今後類似問題”的機製,此套機製是否有效關鍵在於 信息的統一收集和規範條款修改周期的縮短。二是要完善消防新技術、新方法、新模式的法律基礎,目前國內對於性能化設計、火災危險評估的應用以及保險公司的介入還缺少一定的法律支持。而這些新技術新方法新模式在將來的消防工作中將會扮演起重要的角色,隻有建立健全相關法律依據,才能使它們真正付諸實施。三是 要加強消防領域的科學研究,包括建築防火、生產工藝防火、自動滅火、消防安全判定、火災救援在內的各項科研工作均要有一定的前瞻性,同時還要不斷學習國外的先進經驗,加快我國消防工作現代化建設的進程。

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