一、火灾危险类别的确定
芯片生产厂房生产过程中使用较多种类的化学品和特气,其中化学品和特气的配送采用防火防爆措施并与其他区域分开,虽然在生产过程中使用一定量的危险材料,但危险材料的储存、输送、使用均在密闭环境中进行,并采用吹扫和氮气保护,设备本身不仅带有消防系统,还自带高灵敏探测器。火灾发生时能及时切断供应,消灭火源。特气输送采用的管道无阀门,均为无缝焊接,减少漏气隐患。特气柜设有 24h 排风,所有有毒易燃易爆液体、气体均设有泄漏报警,且特气、化学品暂存区的面积占对应防火分区面积的 5% 以内。因此,该类厂房的火灾危险类别定义为丙类。
二、耐火等级、防火分区、安全疏散设计及内部装修要点
FAB主厂房的建筑耐火等级为一级,生产区与辅助用房、实验室分区明确,全厂设置自动灭火系统。根据《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472—2008)第6.2.3条和第6.2.7条的规定,“生产区在关键生产设备设有及早期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,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。其安全疏散距离可根据工艺需求确定,但不能超过《建筑设计防火规范》中规定的安全疏散距离的1.5倍”,即为90m。这里需注意的一个设计重点是,如果疏散距离要达到90m,前提条件是防火分区内整个消防系统的覆盖范围内须共用同一套回风系统。高灵敏度火灾探测器是安装在DCC区域,整个分区的空间的回风均经由DCC处,这样才能实现高灵敏度检测。在实际项目中,为了节约成本及现场实际管控方便,常将生产区域外的疏散走道做成一般走道而非洁净走道,这种情况生产区外的走道的回风系统就是常规系统,达不到提高疏散距离的特殊要求。在这种情况下,消防上的疏散距离需按照洁净生产区内到安全出口的疏散距离 90m,且非洁净疏散通道到安全出口的疏散距离须控制在60m之内,这两个条件缺一不可。该项目的安全疏散就是采用 90m,在设计中严格核算相关疏散路线,确保满足 90m和60m的双重要求。
通过总结许多洁净厂房火灾实例发现,设计之初判定并选择合适的建筑物耐火等级十分重要,设计时将厂房的耐火等级定位为一级、二级(体量大的更推荐定位为一级),使其建筑构件的耐火性能满足甲、乙类生产厂房的要求,从而降低部分甲、乙类房间的危险等级,从而降低火灾发生的概率。设置防火分区,一是可以有效控制火灾蔓延,减少火灾损失;二是便于火场扑救,将火灾影响控制在一定范围内,消防人员有针对性地在现场寻找火源,为消灭火灾争取更多的黄金时间。
洁净厂房的安全疏散设计主要考虑安全出口、疏散走道、疏散楼梯的均衡设置。
在疏散距离设计上,结合厂房体量和密闭的特点,充分考虑人员安全疏散的要求,经过严格的模拟和计算,布置最佳疏散线路,对于安全出口和疏散通道的布置也要进行合理规划,满足从生产地点到安全出口不经过曲折的净化路线。洁净厂房的装修根据《洁净厂房设计规范》(GB 50073—2013)第 5.2.3条和第5.2.4条规定,“对洁净室的顶棚、地面、墙面也提出了特殊的要求:洁净室的顶棚和壁板(包括夹芯材料》应为不燃烧体,且不得采用有机复合材料。顶棚的耐火极限不应低于0.4h,疏散走道顶棚的耐火极限不应低于1.0h。洁净生产区与一般生产区域之间应设置不燃烧体隔断措施。隔墙及其相应顶棚的耐火极限不应低于1h,隔墙上的门窗耐火极限不低于0.6h。”
在实际项目中,经常将疏散走道上的参观视窗的玻璃替换为普通玻璃,不能满足消防验收要求和设计要求,后续需强制改造。因此,此处需要特别注意,防火玻璃有隔热型防火玻璃(耐火极限大于60min)和非隔热型防火玻璃(耐火极限不大于60min),在实际设计中要根据设计部位耐火极限的要求选择适当的防火玻璃类型。
三、消防设施的合理选择
根据《洁净厂房设计规范》(GB50073-2013)第7.4.5条规定,在洁净厂房内有贵重设备、仪器的房间设置固定灭火设施时,除应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016)的有关规定,还应符合下列规定:
当设置自动喷水灭火系统时,宜采用预作用式自动喷水灭火系统。当设置气体灭火系统时,不应采用卤代烷1211,以及能导致人员窒息和对保护对象产生二次损害的灭火剂。传统的自动喷水系统很难满足洁净厂房的洁净度要求,同时喷头使用一定时间后容易爆裂,这种现象在北方地区特别明显,也会不可避免地造成水喷的二次污染。但在实际项目中,随着技术的进步和喷头技术的完善提升,考虑特殊情况出现的概率和前期成本投入,许多项目还是会采用常规的自动喷水灭火系统,在选择保证人员安全和预防经济损失方面,二者选其一,保证人员安全。
采用预作用自动喷水灭火系统,人员安全和设备经济损失二者都能兼顾。但在进行消防验收的时候,按照传统方式进行消防系统验收(末端试水动作)难度很大。预作用系统,末端支管在主管之下,末端试水后,端部水的排放需要一个个喷头进行排水,在大体量的FAB厂房内,成本高,且工作量大。故在验收前,需在洁净厂房外另做一路消防支管用于末端试水工作。在验收之前,需与当地消防局进行相关验收验证。洁净室的自动灭火系统的支管与主管的连接,存在一个法规层面的矛盾点:《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084—2017)第8.0.4条规定“消防洒水软管仅适用于轻危险级或中危险级Ⅰ级场所,且系统应为湿式系统”,而《硅芯片芯片工厂设计规范》(GB50809—2012)第8.3.10条规定“洁净区吊顶下喷头宜采用不锈钢柔性接管与自动喷水灭火系统管道相连接”。
在火灾危险性等级为中危Ⅱ级情况下,吊顶下喷头采用不锈钢软性软管连接。软管用于硅芯片芯片生产厂房的喷头连接,可以避免地震时由于吊顶与消防管路的相对位移造成管路和喷头破损而引发的水渍损害。同时由于软管具有一定的长度,在喷头位置需要根据房间分隔变化,便于快捷方便调整喷头布置。软管安装简单快捷,还可有效降低硬管安装误差所造成的吊顶与消防管道间的应力。在实际项目验收中,这个矛盾点经常会对项目的验收产生影响,如果消防提出这个问题,可结合设计与当地消防提前进行相关设计论证,规避后续验收问题。

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