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    微電子潔凈室設(shè)計(jì)裝修如何更好煙控

    發(fā)布時(shí)間:2018-09-29 瀏覽次數(shù): 來自:金利凈化

    微電子潔凈室設(shè)計(jì)裝修如何更好煙控


    微電子潔凈室設(shè)計(jì)裝修如何更好煙控
     
    一、微電子潔凈室為何要煙控  
     
    微電子潔凈室設(shè)計(jì)多向高樓層發(fā)展,微電子潔凈室裝修高智慧的技術(shù)人力及昂貴的設(shè)備機(jī)臺(tái)集中在廠房內(nèi),萬一發(fā)生火災(zāi)意外,損失將數(shù)十倍于一般工廠。此外,高科技潔凈室廠房內(nèi)使用許多的易爆性與易燃性氣體,例如 SiH4、H2、PH3等,更增加廠房內(nèi)的潛在危險(xiǎn),若無適當(dāng)?shù)膶Σ吲c措施,因此,為了降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的傷亡與財(cái)物的損失,必須對建筑物進(jìn)行煙流控制,這一點(diǎn)新加坡已強(qiáng)制規(guī)定執(zhí)行,而在鄰近的日本、大陸或香港也有類似煙流控制法規(guī),其目的都是在降低火災(zāi)發(fā)生時(shí),高溫?zé)熈鲗T工性命及設(shè)備污染的傷害。



    二、國內(nèi)現(xiàn)有防排煙模式分析  
    國內(nèi)目前現(xiàn)有之潔凈室煙控模式共有四種,如圖一所示。其中,圖一 (一) 的煙控設(shè)計(jì)原理,就是利用在潔凈室下層回風(fēng)區(qū)(Return Air Plenum,簡稱 RAP,有些廠則稱之為 Sub-FAB)的一般排氣風(fēng)管(General Exhaust,簡稱 GE),在其上安裝閘門,平時(shí)此閘門為關(guān)閉狀態(tài),以維持一般排氣的運(yùn)作,若遇潔凈室或潔凈室下層回風(fēng)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí),則打開閘門以進(jìn)行排煙。此設(shè)計(jì)必須有兩個(gè)假設(shè)成立才能發(fā)揮其功效,第一個(gè)假設(shè)為:若火災(zāi)發(fā)生于潔凈室中,則潔凈室上方的 FFU(或 HEPA、ULPA)下吹垂直層流速度必須大過火災(zāi)煙塵向上升的速度,才能壓制潔凈室火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵,將其導(dǎo)引向下至下層回風(fēng)區(qū)中,然后經(jīng)由排氣風(fēng)管打開的閘門抽走。第二個(gè)假設(shè)為:若火災(zāi)發(fā)生于下層回風(fēng)區(qū)中,則上升的煙塵會(huì)蓄積于下層回風(fēng)區(qū)的上部(高架地板以下),讓煙塵由排氣風(fēng)管打開的閘門抽走。
      


    然而上述兩種假設(shè)在現(xiàn)實(shí)狀況中皆很難成立,因?yàn)閺臐崈羰姨旎ò逑麓档拇怪睂恿魉俣仍?nbsp;0.25-0.5 m/s 左右,而火災(zāi)的熱釋放率只要大于 3 kW,煙塵的向上速度就會(huì)大于 0.5 m/s(3 kW 的火算是很小的火),然后煙塵會(huì)在上方蓄積形成蓄煙層,此時(shí)從潔凈室天花板下吹的氣流只會(huì)造成煙塵更迅速的擴(kuò)散,產(chǎn)生更大的危害。另外,如果煙塵的溫度過高,則 HEAP 或 ULPA 這類濾層有可能被燒穿,使得煙塵危害更形雪上加霜,故而第一種假設(shè)無法成立。其次為蓄煙的問題,高架地板因?yàn)橛虚_洞板的關(guān)系,會(huì)使得下層回風(fēng)區(qū)火災(zāi)所產(chǎn)生的煙塵穿過開洞板,向上進(jìn)入潔凈室中而無法在高架地板下蓄積,使得排煙點(diǎn)的有效排煙范圍限于于排煙閘門周圍附近,因此只能抽取到少量的煙塵,故第二種假設(shè)亦難成立。一般而言,此類設(shè)計(jì)模式常見于老舊廠房的潔凈室中,主要是因?yàn)閺那暗陌雽?dǎo)體廠在建立時(shí)極少會(huì)考慮到煙控系統(tǒng),后來因?yàn)樾枰缓迷谝话闩艢怙L(fēng)管上開洞,在加裝控制閘門后做為排煙之用,如此對原來的設(shè)備及廠務(wù)系統(tǒng)影響相當(dāng)少。 

    利用一般排氣風(fēng)管做為排煙系統(tǒng)亦有些問題需要考慮,如管路是否耐高溫?排煙量是否足夠?風(fēng)機(jī)是否為排煙風(fēng)機(jī)?(依照 NFPA 130 標(biāo)準(zhǔn),排煙風(fēng)機(jī)須耐 250℃高溫達(dá) 1 小時(shí))閘門是否為防煙閘門?其泄漏量為 UL 555S 的何種等級(jí)?系統(tǒng)如何控制及可靠度問題?(若控制越復(fù)雜,系統(tǒng)的可靠度越低)故建議使用專用的排煙系統(tǒng),可以大幅解決上述的許多問題。圖一 (二) 的煙控設(shè)計(jì)原理是利用回風(fēng)豎井(Return Air Shaft)做為排煙管道來進(jìn)行排煙,排煙風(fēng)扇位于回風(fēng)豎井的相當(dāng)上端,在排煙的同時(shí),利用閘門關(guān)閉,切斷回風(fēng)豎井與潔凈室上層閣樓(Truss)之間的連接。此設(shè)計(jì)與圖一 (一)一樣,需要以下假設(shè)成立才能發(fā)揮其功效。此假設(shè)為:無論火災(zāi)發(fā)生于潔凈室或下層回風(fēng)區(qū)中,潔凈室上方的 FFU 下吹垂直層流速度必須大過火災(zāi)煙塵向上升的速度,如此才能壓制潔凈室火災(zāi)所產(chǎn)生的煙塵向下至下層回風(fēng)區(qū)中,或是讓下層回風(fēng)區(qū)火災(zāi)的煙塵無法向上至潔凈室中。無論何處發(fā)生的火災(zāi),最后煙塵的流動(dòng)方向都是流向回風(fēng)豎井的入口而去,再經(jīng)由回風(fēng)豎井至相當(dāng)上端的風(fēng)機(jī)排出。由上述分析可知,此種假設(shè)只適用于小型火災(zāi)(熱釋放率小于 3 kW)發(fā)生時(shí)。也許當(dāng)初這種模式的設(shè)計(jì)者認(rèn)為,在潔凈室中產(chǎn)生大火就無須進(jìn)行控制,因?yàn)闈崈羰抑械脑O(shè)備及產(chǎn)品對煙粒相當(dāng)敏感,稍加污染便可使其損壞及報(bào)廢,所以只需對小型火災(zāi)的煙流進(jìn)行控制即可,但他忽略了即使是小型火災(zāi),它的熱釋放率所造成的煙塵上升速度仍會(huì)大于向下垂直層流速度。  

    圖一 (三) 為潔凈室中無排煙系統(tǒng),目前國內(nèi)某些老舊廠房內(nèi)仍無排煙系統(tǒng)。  

    圖一 (四) 的煙控設(shè)計(jì)原理為在潔凈室上方 FFU 處開洞裝設(shè)排煙閘門,再連接排煙管路至排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙。此設(shè)計(jì)與本研究室認(rèn)為的理想煙控模式相當(dāng)接近,主要是利用煙塵因熱浮力而上升的自然現(xiàn)象,在 FFU 處進(jìn)行蓄煙,然后利用上方裝設(shè)的排煙閘門來排煙。除了適當(dāng)?shù)呐艢庀到y(tǒng)外,一些相關(guān)設(shè)備,如偵煙器、空調(diào)系統(tǒng)、撒水系統(tǒng)、防煙垂壁或隔間亦要有良好之搭配,再加上整體的緊急應(yīng)變程序,就可以有效的控制火災(zāi)成長期范圍內(nèi)的煙流,若火災(zāi)可以實(shí)時(shí)撲滅的話,就可以完全達(dá)到火災(zāi)煙流控制的目的。依據(jù)工研院環(huán)安中心工程組數(shù)年來對這三種主要煙控模式(無排煙系統(tǒng)除外)所做的分析研究,將其特性與優(yōu)劣點(diǎn)整理于表一中。  

    表一 國內(nèi)現(xiàn)有三種排煙方式之特性與優(yōu)劣比較表  

    排煙量 排煙效果 污染范圍 回風(fēng)用軸  
    流式風(fēng)機(jī)  
    整體評估  
    第一種  
    RAP 層地板  
    中  
    差  
    大  
    關(guān)  
    不適用  
    第二種  
    回風(fēng)道頂部  
    大  
    極差  
    極大  
    開  
    不可用  
    第三種 FAB 層天花板  
    小  
    好  
    小  
    關(guān)  
    可用  
    目前國內(nèi)多數(shù)潔凈室廠房之煙控設(shè)備屬圖一 (一)與圖一 (二)的煙控模式,至于圖一 (三)的煙控模式僅占 10%,且并非完整的設(shè)計(jì)。因此,工研院環(huán)安中心工程組提出一理想的煙控模式,配合整體設(shè)備的作動(dòng),期盼能正確與有效地解決潔凈室中煙塵所造成問題,以功能性設(shè)計(jì)(Performance-Based Design)的觀念來取代法規(guī)條文式的設(shè)計(jì)。  

    TRUSS  
    RAP  
    排煙  
    排煙  
    RAP  
    C/R  
    排煙  
    RAP  
    C/R  
    TRUSS  
    排煙  
    排煙  
    (一) 利用 G.E.排煙  
    (二) 于回風(fēng)道排煙  
    C/R  
    RAP  
    (三) 無排煙  
    (四) 于潔凈室上方排煙  

    圖一 國內(nèi)現(xiàn)有之煙控模式  
    三、有效之煙控模式  
    經(jīng)由多年研究與實(shí)廠經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為理想的潔凈室煙控模式如圖二所示。主要概念是在潔凈室上方開口排煙,開口處使用 UL 555S 認(rèn)證之防排煙閘門(Smoke Damper),用以承受排煙時(shí)之高溫?zé)焿m,如果要考慮防火區(qū)劃的問題,可改用防火及防煙風(fēng)門(Fire and Smoke Damper)。潔凈室必須先進(jìn)行防煙區(qū)劃,利用現(xiàn)有隔間或額外加設(shè)防煙垂壁的方式,劃分潔凈室區(qū)域。當(dāng)某一區(qū)劃中發(fā)生火災(zāi)時(shí),關(guān)閉該區(qū)的空調(diào)(即垂直層流),并且打開該區(qū)的排煙閘門,啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙,但是非火災(zāi)區(qū)的區(qū)劃之空調(diào)仍然存在,如此可讓排煙區(qū)形成負(fù)壓力區(qū),而非火災(zāi)區(qū)形成正壓力區(qū),此正負(fù)壓設(shè)計(jì)對阻止大顆粒煙塵的擴(kuò)散有一定程度的幫助,而且潔凈室為一密閉空間,必須維持壓力平衡,否則排煙系統(tǒng)的排氣力量會(huì)因阻力愈來愈大而使效能愈來愈差。回風(fēng)豎井中必須利用防煙風(fēng)門切斷回風(fēng)系統(tǒng),防止被污染的空氣透過回風(fēng)系統(tǒng)再循環(huán)進(jìn)入其它的區(qū)劃中,此時(shí)位于潔凈室上方的外氣 MA(Make-up Air)補(bǔ)充系統(tǒng)仍提供新鮮空氣,維持空調(diào)系統(tǒng)仍打開的區(qū)劃能持續(xù)送風(fēng)。排煙閘門的開啟與排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)可以手動(dòng)或由偵煙器連動(dòng),偵煙器可用尋址的離子式偵煙 器或是及早型偵煙器 VESDA(Very Early Smoke Detector Active)。在舊有的潔凈室廠房中,多于回風(fēng)道采用軸流式風(fēng)機(jī),并且搭配 HEPA Filter 或 ULPA Filter 之回風(fēng)形式,此種方式的廠房較不利于采用防煙區(qū)劃來分區(qū)關(guān)閉回風(fēng)系統(tǒng)并形成正負(fù)壓之防煙模式,亦即當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí),只有將回風(fēng)系統(tǒng)之風(fēng)機(jī)完全關(guān)閉或繼續(xù)開啟之選擇。但在新的潔凈室廠房中,多改用 FFU 回風(fēng)方式,如此一來,若預(yù)先設(shè)計(jì)好 FFU 電路分區(qū)開關(guān),即可有效利用防煙區(qū)劃分區(qū)關(guān)閉FFU,形成所謂的正負(fù)壓區(qū)劃防


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