三、电子工厂高级别洁净室的空调负荷特点和节能
（一）洁净室的空调负荷
洁净室的净化空调负荷由下面几部分组成：
1、室内负荷
主要包括：
① 室内作业人员的散热、散湿负荷。 ② 室内照明灯具的散热负荷。
③ 洁净室围护结构（墙、顶、地、门、窗）的传热、传湿负荷。 ④ 生产设备和生产过程的散热、散湿负荷。
2、洁净室新风处理的热、湿负荷。夏季是降温去湿；冬季是加热、加湿。 3、空气输配时风机（或FFU）的温升和水泵的温升负荷。
（二）高级洁净室的空调负荷特点
1、高级别洁净室（100级，10级，1级）是垂直单向流洁净室，其送风机的风量非常大，高达400~500次/h换气，而且风机的压头也很高，一般多在1000~1500Pa，因此风机温升的负荷大。按理论计算：在集中送风方式的系统中，风机的温升为1.5℃，仅此一项的负荷就是500~700W/m2；如果采用FFU送风方式，风机温升的负荷也要250~350 W/m2。因此，风机温升的负荷大是其一个负荷特点。
2、服务于微电子和光电子的高级别洁净室因工艺排风量大，所以新风量也很大，新风量一般在10~20次/h换气；因此，处理如此多新风的负荷大约为400~800 W/m2；个别工艺的排风量更大，固新风负荷也还会更大。因此新风负荷大是其第二个负荷特点。
3、生产设备和生产过程的散热、散湿负荷大，是高级别洁净室的第三个负荷特点。生产负荷的大小是与工艺生产本身的性质、生产设备的密闭、保温、通风以及水冷却的情况有关。
4、围护结构的传热、照明灯具的散热以及作业人员的发热这三项负荷相对比较小，三项负荷之和还不足总空调负荷的10%（其中：照明负荷大约25~30 W/m2；围护结构负荷大约20~30 W/m2；作业人员负荷大约10~15 W/m2），这是高级别洁净室第四个负荷特点。
（三）电子工厂高级别洁净室空调净化系统的节能
研究高级别洁净室的空调净化系统节能，应首先从分析其空调负荷特点入手，抓住空调负荷中的主要矛盾，才能事半功倍。从前面可知，高级别洁净室空调负荷中占90%以上的负荷是：新风负荷、风机温升负荷和工艺设备和工艺过程负荷三项。这是它的主要矛盾。
1、降低新风空调负荷的节能措施
① 减少排风量。改进工艺和工艺设备，尽可能不排风，少排风。采取密闭式排风罩在同等的排风效果下尽量减少排风量。
② 减少正压漏风量。加强洁净室围护结构的密封性，既能保持洁净室必要的正压值，又可减少所需的正压漏风量。
③ 提高新风空气处理设备的效率。 2、降低风机温升负荷的节能措施
① 在确保洁净室洁净度的前提下，尽量减少送风量，尽量用局部高净化来替代全面高净化。
② 加强空调设备和空调系统的密闭性，减少漏风量。
③ 采取净化送风与空调送风分离的送风方案，使90%的净化送风量就近循环以减少风机温升负荷。
④ 采用FFU加新风机组加干盘管的送风方式以减少风机温升负荷。 ⑤ 提高风机效率，采取变频措施。
3、工艺设备和工艺过程的发热是工艺生产本身的问题，只能依靠工艺自己来解决。 4、除上述措施之外，还可采取如下措施
① 加强水管和风管的保温。
② 减少冷热源的跑、冒、滴、漏。
③ 采取热回收，充分利用废热。
④ 尽量利用天然能源作空调系统的预冷和预热，如：太阳能、地下水、土壤能等。
⑤ 利用蓄冰和蓄热等优惠政策。
四、电子工厂高级别洁净室的消防和排烟
（一）高级别洁净室消防的重要性
1、洁净室尤其是高级别洁净室，多居于建筑的中心部位，是无外墙、无外窗、无外门又极为密闭的无窗厂房或密闭厂房。这样的建筑一旦发生火灾给人员的疏散带来极大的困难，处理不好会给人员和财产带来极大的损失。
2、微电子和光电子用的高级别洁净室在生产过程中使用和产生大量的有毒有害、易燃、易爆的特气、烷类、有机物质和酸碱气体（如上节所述），这些物质不仅是助燃、爆炸的物质而且还会伤及人员的生命。一旦产生火灾，后果不堪设想。
3、如前所述，高级别洁净室的初投资十分昂贵，单就其基建本身单位造价要25000~50000元/m2；其中的生产设备价格贵得更加惊人，有的设备一台就数百万美元，因此，消防对保护这样建筑的财产损失就更加重要了。
4、洁净室内的静电也是诱发火灾的隐患，因此要重视静电的消除。
（二）洁净室的消防措施
按“洁净厂房设计规范”GB 50073-2001规定：
1、在洁净室的建筑和装修上面规定：“洁净厂房的耐火等级不应低于二级”。洁净室的顶棚和壁板（包括夹心材料）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，疏散走道的顶棚的耐火极限不应低于1.0h，在同一个防火分区内洁净区与非洁净区之间应设置不燃烧体隔断，其墙和顶棚的耐火极限不应低于1h，其墙上门、窗的耐火极限不应低于0.6h。”
2、在消防条文中还规定，“在洁净室的生产层、上技术夹层和下技术夹层均应设室内消火栓灭火系统。消火栓用水量≥10 l/S，洁净厂房内各场所必须设置灭火器”。并且还规定，“洁净厂房宜设置预作用式自动喷水灭火系统”。“洁净厂房的疏散走廊，应设置机械防排烟设施。”“洁净室机械防排烟系统宜与通风和净化空调系统合用，但必须采取可靠的防火安全措施。”
3、还规定，“洁净室使用可燃气体处应设可燃气体的报警装置和事故排风装置，报警装置应与相应的事故排风机联锁”，“洁净室的地面应具有导静电性，地面表层应采用静电耗散性材料制作，其表面电阻率应为105~1012欧姆，并且设置有导电泄放和接地措施。对地的泄放电阻值应为105~109欧姆”。“洁净室的净化空调系统应采取防静电接地措施”等。
（三）高级别洁净室的防排烟
前面已叙述过，在“洁净厂房设计规范”GB 50073-2001中明确规定：“洁净厂房的疏散走廊应设置机械防排烟设施”。“洁净室机械防排烟系统宜与通风、净化空调系统合用，但必须采取可靠的防火安全措施，并应符合现行的国家标准“建筑设计防火规范（GBJ-16）”。而在两规范中均没有明确要求洁净室一定要设置机械排烟系统。而且，这样的洁净室净化级别高，顶棚满布高效过滤器（HEPA），面积很大（大多在4000m2 ~ 10000m2），又因生产工艺的原因，不可能划分成若干个防烟分区，因此排烟量极大，设置排烟系统的难度很大。而且各地方的消防部门对这一要求的掌握也不尽一致。但这一类型的洁净室往往都投保于国外的保险公司，这些保险公司为了自身的利益都要求对洁净室设置排烟系统，否则就要提高投保费用。一般对这样的洁净室设置排烟系统，目前常用的有下排烟和上排烟的两种方式：
1、下排烟方式：下排烟一般是在洁净室的回风技术夹层（下技术夹层）或回风竖井内设置排烟口，当洁净室发生火灾时，开启排烟口，联锁启动排烟风机进行排烟。此时新风机组继续进行补充新风，新风由FFU送入洁净室。但是，采用下排烟方式时应特别注意，FFU向下送风的风速应大于烟气上升的速度排烟效果好，否则烟气就会在洁净室的顶部集聚，影响烟气的排除。一般情况下，FFU的送风速度为0.25~0.5m/s，而火灾的热释放只要大于3Kw时烟气的上升速度就会大于0.5m/s。故一般下排烟的方式只有在火灾刚刚发生时排烟效果才好。下排烟方式在国外的集成电路生产厂采用的较多，但国内的消防部门一般不容易接受。
2、上排烟方式：上排烟一般是在洁净室吊顶上设置排烟口，当洁净室发生火灾时，开启排烟口，联锁启动排烟机，此时新风机组照常运行，补充新风。因排烟气流方向与烟气上升方向一致，因此排烟效果好。但最大的问题是排烟口的设置问题，对于非单向流洁净室高效过滤器在吊顶上不是满布的，这一问题还容易解决，但对于高级别垂直单向流洁净室而言， 吊顶上满布了高效过滤器或FFU，排烟口的设置就成了一个大问题。还好，目前已有一些净化设备公司已经开发了FFU和排烟口相结合的产品，这就很巧妙地解决了这一难题。
还有一个由于工艺的要求不能将整个大面积的洁净室划分为若干个防烟分区的问题，目前还只能将4000~10000m2的洁净室看做一个防烟分区。因此排烟量非常大，为了减少排烟量，通常把工艺设备的局部排风系统也兼作排烟系统来满足偌大的排烟量的要求。
（四）我国某TFT-LCD高级别洁净室消防的设计实例
1、设计前与当地消防主管部门联系，提前汇报，加强沟通，介绍工程情况和消防设计方案并申诉道理，征求消防主管部门意见，如有困难，分析原因，取得理解，找到出路，保证安全。消防的设计原则是以防为主，及时发现火情，将火灾消灭在初期，尽量减少损失。
2、具体消防措施
① 报警措施：
● 重要的工艺设备本身自带消防设备和温感、烟感探头，能做到及时报警，及时灭火。
● 实现早期报警。采用空气采样器和温感探头联合报警，能作到对明火和阴火都能早期预测，早期报警。
因为，采用空气采样器的探测来采集空气中的粒子来进行分析，对于阴火要比烟感和温感早预知、早报警。对于明火温感探头要比空气采样器和烟感探头早预知、早报警。
② 采用自动喷淋灭火系统和消火栓灭火系统
● 在洁净室和上下技术夹层内均设消火栓灭火系统。 ● 在洁净室和上下技术夹层内均设预作用自动喷淋灭火系统。
③ 设防排烟系统
● 疏散走廊设置机械防排烟系统，保证人员疏散安全。
● 利用工艺设备的局部排风兼作火灾时的排烟系统，并采用双速排风机。
④ 对于工艺生产用的易燃易爆的火灾危险物品（特气、烷类、有机物质„„）做到火灾时能迅速撤离现场，有毒有害的全部迅速排空，一般排风不间断运行，及时启动事故排风系统。
⑤ 对于易燃易爆、有毒有害气体而言，在气源和使用气体的生产设备之间设中间分配箱。分配箱与气源和设备之间均设有切断阀门。在正常状态下，分配箱内的气体与气源是断开的，即使发生事故也不致于造成危险气体的大量泄漏。火灾时还要切断分配箱与使用设备之间的联系，以利灭火和排空。
⑥ 火灾时的自动控制程序
● 早期工作一切正常
● 火灾发生，即空气采样器和温感探头提前感知和报警后：
▲ 组织人员立即疏散。
▲ 关闭着火处的FFU，防止火灾时烟气顺气流到处漫延。非着火处的FFU
继续运行，HEPA可过滤烟尘冷盘管可降低烟气温度。
▲ 预作用喷淋灭火系统排气、充水，但不立即喷淋，当着火处的玻璃泡碎后，
自动喷淋灭火，这样可提早作用2分钟，以保护不着火处的生产设备。 ▲ 停止新风机组的运行。
▲ 启动排烟系统，有助人员疏散。
▲ 火灾起来了，明火出现了，停止全部通风、空调、净化设备运行，采用其
他方法救火，此时人员已全部疏散完毕。
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