張利群
目????錄
一、高級別潔凈室在電子工廠中的應(yīng)用
二、電子工廠高級別潔凈室的建造特點(diǎn)
（一）電子工廠生產(chǎn)工藝對潔凈室生產(chǎn)環(huán)境的要求非常嚴(yán)格；
（二）電子工廠高級別潔凈室的建造投資費(fèi)用非常高；
（三）電子工廠高級別潔凈室的運(yùn)行管理費(fèi)用非常貴；
（四）電子工廠高級別潔凈室的適應(yīng)性、靈活性要非常強(qiáng)；
（五）電子工廠高級別潔凈室的安全性、可靠性要非常好。
三、電子工廠高級別潔凈室空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)和節(jié)能
（一）潔凈室的空調(diào)負(fù)荷
（二）高級別潔凈室空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)
（三）高級別潔凈凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能
四、電子工廠高級別潔凈室的消防和排煙
（一）高級別潔凈室消防的重要性
（二）潔凈室的消防措施
（三）高級別潔凈室的防排煙
（四）某TFT-LCD高級別潔凈室的消防設(shè)計實(shí)例
一、高級別潔凈室在電子工廠中的應(yīng)用
本文所指的高級別潔凈室是指潔凈室的潔凈度高（ISO-1、2、3、4、5級），生產(chǎn)環(huán)境溫濕度的精度高，其他一些環(huán)境參數(shù)，例如：靜壓差、靜電、微振、電磁、噪聲、照度等參數(shù)都必須按生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行嚴(yán)格控制的潔凈室。這類面積大、環(huán)境參數(shù)要求高的潔凈室廣泛地應(yīng)用在電子工業(yè)廠房中，如：大規(guī)模集成電路（LS1）、超大規(guī)模集成電路（VLS1）等微電子產(chǎn)業(yè)的電子工廠；彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD）；發(fā)光二級管（LED）；等離子技術(shù)（PDP）光電子產(chǎn)業(yè)的電子工廠以及新興的納米技術(shù)等高科技產(chǎn)業(yè)之中。
當(dāng)今世界，微電子和光電子產(chǎn)業(yè)已成為一個國家、一個地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和平臺，也是衡量一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。發(fā)達(dá)國家（美國、日本以及歐洲各國）都極為重視，紛紛投入大量的人力、物力、財力進(jìn)行開發(fā)、研究和生產(chǎn)。我國在“十五”規(guī)劃中也明確指出“重點(diǎn)發(fā)展集成電路、新型元件、器件、計算機(jī)和通信設(shè)備?！睜幦∮?0~15年的時間，把我國建設(shè)成為世界電子信息產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)國。
以超大規(guī)模集成電路為代表的微電子產(chǎn)業(yè)，在今后十年中全世界年平均增長率高達(dá)15%。到2010年全世界微電子產(chǎn)品的銷售額將高達(dá)6?000~8?000億美元。到那時我國將成為全球第二大半導(dǎo)體市場。而光電子是繼微電子技術(shù)之后近十年內(nèi)迅速崛起的新興高科技產(chǎn)業(yè)，它是集固體物理、導(dǎo)波光學(xué)、材料力學(xué)、微細(xì)加工和微電子技術(shù)為一體，是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的結(jié)合和擴(kuò)展。光電子產(chǎn)業(yè)以液晶顯示器（LCD）、等離子技術(shù)（PDP）和發(fā)光二極管（LED）為代表，尤其是彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD）它是微電子技術(shù)與透射式彩色液晶顯示器技術(shù)的完美結(jié)合。它對生產(chǎn)環(huán)境的參數(shù)，原材料的純度以及生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)都等同甚至超過大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)要求。到2010年以光電子產(chǎn)業(yè)為代表的信息產(chǎn)品的總產(chǎn)值將突破50?000億美元。
我國在微電子產(chǎn)業(yè)方面，“八?五”、“九?五”“十。五”期間發(fā)展很快，繼“華越”和“華虹”之后又有“中芯”、“宏力”、“貝嶺”、“先進(jìn)”等超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線相繼建成投產(chǎn)。在光電子產(chǎn)業(yè)方面“LCD”、“PDP”、“LED”、“TFT-LCD”已成為我國光電子產(chǎn)業(yè)的新的增長點(diǎn)，隨著“吉林通海高科”TFT-LCD生產(chǎn)線建成投產(chǎn)后又有更大規(guī)模的“上廣電”、“京東方”等TFT-LCD生產(chǎn)線相繼建成投產(chǎn)。深圳的“深超”和具有第六代TFT-LCD生產(chǎn)線的“京東方”也在建設(shè)之中。
二、電子工廠高級別潔凈室的建造特點(diǎn)
（一）電子工廠生產(chǎn)工藝對潔凈室生產(chǎn)環(huán)境的特點(diǎn)
電子工廠尤其是微電子和光電子產(chǎn)業(yè)電子工廠潔凈室的生產(chǎn)環(huán)境有以下特點(diǎn)：
第一，生產(chǎn)工藝對單體潔凈室面積的要求越來越大，例如，五代線TFT單體潔凈室的面積為38000m2,而六代線單體潔凈室的面積為50000m2,到了八代線單體潔凈室的面積就高達(dá)80000m2。
第二，生產(chǎn)工藝對潔凈室潔凈度的要求越來越高，隨著工藝的發(fā)展?jié)崈羰业臐崈舳扔蒊SO5級提到ISO4級,ISO3級,有的部分甚至要求到ISO2級,ISO1級(>0.1nm的粒子數(shù),<?10Pc/m3)。
第三，生產(chǎn)工藝對潔凈室內(nèi)溫度，相對濕度的精度的要求越來越精，溫度精度從+0.5c提高到+0.2c或+0.1c，而相對濕度從+5%提高到+3%或+2%。第四，生產(chǎn)環(huán)境不僅僅對建筑圍護(hù)、結(jié)構(gòu)、空氣、水以及氣體、溶劑等原材料有要求，而且對聲、光、電、磁、振等各種環(huán)境都有嚴(yán)格的要求。
例如：建筑形式、層高承重、圍護(hù)的裝修材料；空氣的潔凈度、溫濕度、靜壓力；水和氣體的純度和重金屬等含量以及噪聲、照度、靜電、c磁波、微振動等等?？偟膩碚f，微電子和光電子對生產(chǎn)環(huán)境的要求可用“精”、“凈”、“純”、“大”來描寫。第五，電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，還進(jìn)一步要求為其服務(wù)的潔凈室要有極好的另活性，能適應(yīng)電子工業(yè)飛速發(fā)展的需要。
建造電子工廠的高級別潔凈室最重要的是要使建造的潔凈室應(yīng)能滿足生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的嚴(yán)格要求，使之能高效率、高成品率地生產(chǎn)出高質(zhì)量的電子產(chǎn)品。這是建造高級別潔凈室最根本的目的。
下表給出了微電子、光電子生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境所要求的條件和參數(shù)：
超大規(guī)模集成電路對生產(chǎn)環(huán)境污染控制的要求
| ???????????????????集成度
控制參數(shù) |
4M | 16M | 64M | 256M | 1G | 4G | |
| 特征尺寸（μm） | 0.8 | 0.55 | 0.35 | 0.25 | 0.18~0.15 | 0.13 | |
| 控制粒徑（μm） | 0.1 | 0.1 | 0.08 | 0.08 | 0.06 | 0.04 | |
| 控制溫度（21℃~25℃） | ±0.1 | ±0.05 | ±0.05 | ±0.05 | ±0.05 | ±0.05 | |
| 控制相對濕度（35%~45%） | ±2 | ±1 | ±1 | ±1 | ±1 | ±1 | |
| 潔凈度級別
ISO-14644 |
工作區(qū)（級） | 3 | 1~2 | 1~2 | 1~2 | 1 | 1 |
| 通道區(qū)（級） | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| 維護(hù)區(qū)（級） | 5~6 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 下夾層（級） | 7~8 | 7~8 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | |
| 防微振 | 建筑物（μm） | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 設(shè)備（μm） | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.1 | |
| 純水、純氣中的雜質(zhì) | 5×10-9 | 5×10-9 | 1×10-9 | 0.1×10-9 | 0.01×10-9 | ||
| 噪聲?[dB(A)] | <?60 | <?60 | <?60 | <?60 | <?60 | <?60 | |
超大規(guī)模集成電路對生產(chǎn)環(huán)境污染控制的要求
| ??????????????????環(huán)境控制要求
項(xiàng)目名稱 |
控制粒徑
（μm） |
潔凈度
（級） |
溫度
（℃） |
相對濕度
（%） |
| 某IC前工序生產(chǎn)線 | 0.1 | 3 | 22±0.1 | 45±3 |
| 某IC前工序生產(chǎn)線 | 0.1 | 3 | 22±0.1 | 45±3 |
| 某TFT-LCD生產(chǎn)線 | 0.3 | 4 | 23±1 | 55±5 |
| 某TFT-LCD基極生產(chǎn)線 | 0.3 | 3;4 | 23±0.3 | 50±5 |
| 某高密度磁帶生產(chǎn)線 | 0.5 | 5 | 23±1 | 50±5 |
| 某彩色顯示器生產(chǎn)線 | 0.5 | 7（局部5） | 22±1 | 55±5 |
| 某磁頭生產(chǎn)線 | 0.3 | 5 | 21±2 | 60±5 |
| 某光導(dǎo)纖維生產(chǎn)線 | 0.3 | 7（局部5） | 24±2 | / |
電子、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)對生產(chǎn)環(huán)境的要求
| 產(chǎn)品工序 | 空氣潔凈度等級
（級） |
溫度
（℃） |
相對濕度
（%） |
相對低級別
潔凈室的正壓 （Pa） |
|
| 半導(dǎo)體材料 | 拉單晶 | 4~5（0.3μm） | 23±2 | 45±5 | ≥5 |
| 切、磨、拋 | 5~7（0.3μm） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| 清洗 | 4~7（0.3μm） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| 外延 | 3~5（0.3μm） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| 芯片制造（前工序） | 氧化、擴(kuò)散、清洗、刻蝕、薄膜，離子注入 | 2~5
（0.1~0.3μm） |
23±1 | 45±5 | ≥5 |
| 光刻 | 1~4（0.1~0.3） | 22±0.1
23±1 |
45±5 | ≥5 | |
| 檢測 | 3~6（0.1~0.3） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| 設(shè)備區(qū) | 6~8（0.1~0.3） | 23±5 | 45±10 | ≥5 | |
| 封裝
（后工序） |
劃片，鍵合 | 5~7（0.3） | 21±1 | 50±5 | ≥5 |
| 封裝 | 6~8（0.3） | 23±1 | 50±5 | ≥5 | |
| TFT
LCD |
薄膜光刻、
刻蝕、剝離 |
2~3（0.1） | 23±1 | 45±5 | ≥5 |
| 涂復(fù) | 1~3（0.1） | 23±1 | 45±5 | ≥5 | |
| 模塊 | 4~5（0.3） | 23±2 | 45±10 | ≥5 | |
| 組裝 | 6~7（0.3） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| STN-LCD | 6~7（0.3）
（局部5級） |
23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| HDD | 制造區(qū) | 3~4（0.1） | 23±1 | 45±5 | ≥5 |
| 其他區(qū) | 6~7（0.3） | 23±1 | 45±10 | ≥5 | |
| PDP | 核心區(qū) | 5（0.3） | 23±1 | 45±5 | ≥5 |
| 支持區(qū) | 6~7（0.3） | 23±2 | 45~60 | ≥5 | |
| 鋰電
池 |
干工藝區(qū) | 6~7（0.5） | 23±2 | 2 | ≥5 |
| 其他區(qū) | 7~8（0.5） | 23±2 | 15 | ≥5 | |
| 彩色
顯象管 |
涂屏電子槍裝配熒光粉 | 7（0.5） | 23±2 | 45±5 | ≥5 |
| 錐子墨涂復(fù)蔭罩 | 8（0.5） | 23±2 | 45±5 | ≥5 | |
| 電子
儀器 |
微型計算機(jī)裝配 | 8（0.5） | 20~23±2 | / | ≥5 |
| 印制
線路板 |
照像、制版，干膜 | 7~8（0.5） | 22±2 | 40~60 | ≥5 |
| 光導(dǎo)
纖維 |
預(yù)制棒 | 6~7（0.3） | 24±2 | 50±5 | ≥5 |
| 拉絲 | 5~7（0.3） | 22±1 | 50±5 | ≥5 | |
| 光盤制造 | 6~8（0.3） | 23±1 | 50±10 | ≥5 | |
| 高密度磁帶制造 | 6~8（0.5）
（局部5級） |
23±1 | 50±10 | ≥5 | |
| 磁頭生產(chǎn) | 核心區(qū) | 5（0.3） | 23±2 | 60±5 | ≥5 |
| 清洗區(qū) | 6（0.3） | 21±2 | <?70 | ≥5 | |
注：此表摘自《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》
（二）電子工廠高級別潔凈室的建造投資費(fèi)用非常高
高級別潔凈室建造投資的費(fèi)用很高。一般來說，4級（10級）`5級（100級）垂直單向流潔凈室，其室內(nèi)建筑圍護(hù)裝修（包括墻、頂、地、門窗等）和凈化空調(diào)系統(tǒng)（包括制冷和空調(diào)、凈化設(shè)備、管道和配件）其建設(shè)初投資大約為10?000~15?000元/m2；如果再加上純水制備設(shè)備和系統(tǒng)管線配件，純氣的發(fā)生設(shè)備和系統(tǒng)管線配件、廢水廢氣排放設(shè)備和系統(tǒng)管線配件；消防系統(tǒng)設(shè)備管線配件；供配電和自動控制系統(tǒng)的設(shè)備管線配件以及集中式真空清掃系統(tǒng)設(shè)備配件管線等等，其單位面積的初投資可高達(dá)25?000~30?000元/m2。
現(xiàn)以1998年已建成投產(chǎn)的上海某超大規(guī)模集成電路前工序生產(chǎn)線舉例來說，其月投片（8″硅片）30000片，有潔凈室面積約10?000?m2，其中4000?m2?3級（1級）、4級（10級）高潔凈度垂直單向流潔凈室，另外6000?m2為6級（1?000級）、7級（10?000級）非單向流潔凈室?？們艋惋L(fēng)量約6?400?000?m3/h。
該項(xiàng)目總投資約100億人民幣，其中動力設(shè)備和土建部分投資約為20億人民幣。占總投資的20%。其核心部分10?000?m2高級別潔凈室建造投資費(fèi)高達(dá)6000萬美元（不含土建結(jié)構(gòu)部分）折合單位面積投資為6000美元/m2，大約折合人民幣50000元/m2。
再舉目前正在建造即將竣工的深圳某精密光電有限公司建造的TFT-LCD基板生產(chǎn)線，其總面積約800?m2，其中3級（1級）、4級（10級）垂直單向流潔凈室的面積約200?m2；其余為5級（100級）垂直單向流潔凈室。
除了土建結(jié)構(gòu)以外潔凈室的建筑圍護(hù)裝修、冷凍和凈化空調(diào)系統(tǒng)、廢水廢氣的排放系統(tǒng)、純水純氣的制備和輸配系統(tǒng)、供配電和自動控制系統(tǒng)等的總投資約3200萬元人民幣，折合單位面積約40000元/?m2人民幣。
由上述兩個實(shí)例說明建造這樣的微電子、光電子工廠高級別潔凈室的建造投資費(fèi)用是非常高的。這是另一個特點(diǎn)。
（三）電子工廠高級別潔凈室的運(yùn)行管理費(fèi)用非常貴
因?yàn)殡娮庸S高級別潔凈室的凈化送風(fēng)量大、工藝設(shè)備局部排風(fēng)量大、新風(fēng)量大，溫、濕度要求嚴(yán)格，所以送風(fēng)的空氣熱濕處理的冷量、熱量、加濕量也大，空氣輸配的能量消耗量大，運(yùn)行費(fèi)用很貴。
還拿上述兩個項(xiàng)目為例來說明：
上海某超大規(guī)模集成電路前工序生產(chǎn)線10?000?m2潔凈室總送風(fēng)量為6?400?000?m3/h，空氣輸配的風(fēng)機(jī)總耗電量為3840?kw/h，全年電費(fèi)為1659萬元（每度電按0.6元/度計），空氣熱濕處理耗電量約8000?kw/h，全年電費(fèi)為3456萬元。全年凈化空調(diào)系統(tǒng)本身的運(yùn)行費(fèi)用高達(dá)5115萬元人民幣。折合單位面積凈化空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用為5115元/?m2。
而深圳某精密光電的基板生產(chǎn)線高級別潔凈室面積約800?m2，凈化送風(fēng)量1?200?000?m3/h，新風(fēng)量90?000?m3/h，空調(diào)冷量約2?000?kw。其凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣輸配風(fēng)機(jī)（新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)和FFU風(fēng)機(jī)）總耗電量約為300?kw/h，全年電費(fèi)約130萬元人民幣（每度電按0.6元/度計），而空氣熱濕處理的耗電量約760kw/h，（其中：冷凍機(jī)電量為400kW，冷凍水泵電量為本130kW，冷卻水泵電量為160kW，干冷水泵電量為44kW，冷卻塔電量為22kW）全年電費(fèi)約為330萬元人民幣。全年凈化空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行總費(fèi)用高達(dá)約460萬元，折合單位面積年運(yùn)行費(fèi)用約為5750元/?m2。
由上述兩個例子來看，電子工廠高級別潔凈室僅僅保持室內(nèi)的潔凈度、溫濕度每平方米所花的運(yùn)行費(fèi)用就要高達(dá)5000~6000元/?m2人民幣。由此可見它的運(yùn)行管理費(fèi)用相當(dāng)貴。這是第三個特點(diǎn)。
（四）電子工廠高級別潔凈室的適應(yīng)性、靈活性要非常強(qiáng)
微電子集成電路的發(fā)展規(guī)律告訴我們，每隔2~3年就上一個臺階，其芯片的集成度就要增加4倍，特征尺寸（線寬）就要縮小30%，年銷售價格就要下降30%。因?yàn)?，集成電路又是發(fā)展速度十分迅速的產(chǎn)業(yè)，隨之而來的為其服務(wù)的生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)和高級別潔凈室技術(shù)也必須隨之發(fā)展而發(fā)展，才能適應(yīng)微電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。
繼微電子之后發(fā)展起來的光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度比微電子產(chǎn)業(yè)還快。如TFT-LCD技術(shù)每1~2年就更新一代，去年前年還是第五代TFT-LCD；今年就發(fā)展到第六代產(chǎn)品了。因此，為其服務(wù)的生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)、高級別潔凈室技術(shù)必須具有極大適應(yīng)性、靈活性以滿足微電子、光電子技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的要求。因?yàn)椋ㄒ粋€廠房，建造一個高級別潔凈室是百年大計，不是一年二年就能拆掉重建。因此，在設(shè)計和建造這樣高級別潔凈室時，就應(yīng)考慮到生產(chǎn)工藝的發(fā)展、變更，使?jié)崈羰揖哂泻芎玫倪m應(yīng)性和靈活性。多年建造經(jīng)驗(yàn)告訴我們，從潔凈室的靈活性角度可將潔凈室分為三個層次，第一個是不可變的部分，無論怎樣變化這部分是不能變化的。這就是基礎(chǔ)、柱、梁等結(jié)構(gòu)部分；第二個層次是可變便不易改變的部分。如潔凈室的圍護(hù)、裝修等；第三個層次是可變且容易改變的部分。如：電氣、動力、空氣、水、氣體、溶劑等的供給系統(tǒng)和廢氣、廢水、廢液、廢料和排放系統(tǒng)。因此，建造電子工廠的高級別潔凈室時必須考慮到它們對生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展的靈活性和可變性。這是第四個特點(diǎn)。
（五）電子工廠高級別潔凈室的安全性、可靠性要非常好
從前面敘述可以得出這樣一個看法和結(jié)論，即建造和使用高級別潔凈室是要付出極高的代價。但是，為了生產(chǎn)出高可靠、高質(zhì)量、高成品率的高科技電子產(chǎn)品還必須具備這樣的生產(chǎn)環(huán)境。因此，為了滿足生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的嚴(yán)格要求，設(shè)計和建造潔凈室時必須把安全可靠放在第一位，即保證所建造的潔凈室的全部生產(chǎn)環(huán)境：潔凈度、溫濕度、風(fēng)速、壓力、噪聲、照度以及靜電微振、電磁等等都必須百分之百的滿足生產(chǎn)工藝的要求。保證環(huán)境參數(shù)可靠，穩(wěn)定不出差錯。另外，從安全角度上講，即建筑結(jié)構(gòu)承重的安全和防火防爆防毒的安全更是十分重要的，要遵照“以人為本”的方針，保證人員的生命安全和保護(hù)工廠財產(chǎn)的安全更是設(shè)計、建造和使用潔凈室時應(yīng)注意的頭等大事。
因此，努力降低高級別潔凈室的建造投資和運(yùn)行費(fèi)用；努力提高潔凈室的靈活性和適應(yīng)性以滿足生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展的要求和保證高級別潔凈室的安全、可靠是給潔凈室的設(shè)計和建造者提出的重要課題。
三、電子工廠高級別潔凈室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)和節(jié)能
（一）潔凈室的空調(diào)負(fù)荷
潔凈室的凈化空調(diào)負(fù)荷由下面幾部分組成：
1、室內(nèi)負(fù)荷
主要包括：
①?室內(nèi)作業(yè)人員的散熱、散濕負(fù)荷。
②?室內(nèi)照明燈具的散熱負(fù)荷。
③?潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻、頂、地、門、窗）的傳熱、傳濕負(fù)荷。
④?生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的散熱、散濕負(fù)荷。
2、潔凈室新風(fēng)處理的熱、濕負(fù)荷。夏季是降溫去濕；冬季是加熱、加濕。
3、空氣輸配時風(fēng)機(jī)（或FFU）的溫升和水泵的溫升負(fù)荷。
（二）高級潔凈室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)
1、高級別潔凈室（100級，10級，1級）是垂直單向流潔凈室，其送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量非常大，高達(dá)400~500次/h換氣，而且風(fēng)機(jī)的壓頭也很高，一般多在1000~1500Pa，因此風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷大。按理論計算：在集中送風(fēng)方式的系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)的溫升為1.5℃，僅此一項(xiàng)的負(fù)荷就是500~700W/m2；如果采用FFU送風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷也要150~250?W/m2。因此，風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷大是其一個負(fù)荷特點(diǎn)。
2、服務(wù)于微電子和光電子的高級別潔凈室因工藝排風(fēng)量大，所以新風(fēng)量也很大，新風(fēng)量一般在10~20次/h換氣；因此，處理如此多新風(fēng)的負(fù)荷大約為400~800?W/m2；個別工藝的排風(fēng)量更大，固新風(fēng)負(fù)荷也還會更大。因此新風(fēng)負(fù)荷大是其第二個負(fù)荷特點(diǎn)。
3、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的散熱、散濕負(fù)荷大，是高級別潔凈室的第三個負(fù)荷特點(diǎn)。生產(chǎn)負(fù)荷的大小是與工藝生產(chǎn)本身的性質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備的密閉、保溫、通風(fēng)以及水冷卻的情況有關(guān)。
4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱、照明燈具的散熱以及作業(yè)人員的發(fā)熱這三項(xiàng)負(fù)荷相對比較小，三項(xiàng)負(fù)荷之和還不足總空調(diào)負(fù)荷的10%（其中：照明負(fù)荷大約25~30?W/m2；圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷大約20~30?W/m2；作業(yè)人員負(fù)荷大約10~15?W/m2），這是高級別潔凈室第四個負(fù)荷特點(diǎn)。
（三）電子工廠高級別潔凈室空調(diào)凈化系統(tǒng)的節(jié)能
研究高級別潔凈室的空調(diào)凈化系統(tǒng)節(jié)能，應(yīng)首先從分析其空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)入手，抓住空調(diào)負(fù)荷中的主要矛盾，才能事半功倍。從前面可知，高級別潔凈室空調(diào)負(fù)荷中占90%以上的負(fù)荷是：新風(fēng)負(fù)荷、風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷和工藝設(shè)備和工藝過程負(fù)荷三項(xiàng)。這是它的主要矛盾。
1、降低新風(fēng)空調(diào)負(fù)荷的節(jié)能措施
①?減少排風(fēng)量。改進(jìn)工藝和工藝設(shè)備，盡可能不排風(fēng)，少排風(fēng)。采取密閉式排風(fēng)罩在同等的排風(fēng)效果下盡量減少排風(fēng)量。
②?減少正壓漏風(fēng)量。加強(qiáng)潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性，既能保持潔凈室必要的正壓值，又可減少所需的正壓漏風(fēng)量。
③?提高新風(fēng)空氣處理設(shè)備的效率。
2、降低風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷的節(jié)能措施
①?在確保潔凈室潔凈度的前提下，盡量減少送風(fēng)量，盡量用局部高凈化來替代全面高凈化。
②?加強(qiáng)空調(diào)設(shè)備和空調(diào)系統(tǒng)的密閉性，減少漏風(fēng)量。
③?采取凈化送風(fēng)與空調(diào)送風(fēng)分離的送風(fēng)方案，使90%的凈化送風(fēng)量就近循環(huán)以減少風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷。
④?采用FFU加新風(fēng)機(jī)組加干盤管的送風(fēng)方式以減少風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷。
⑤?提高風(fēng)機(jī)效率，采取變頻措施。
3、工藝設(shè)備和工藝過程的發(fā)熱是工藝生產(chǎn)本身的問題，只能依靠工藝自己來解決。
4、除上述措施之外，還可采取如下措施
①?加強(qiáng)水管和風(fēng)管的保溫。
②?減少冷熱源的跑、冒、滴、漏。
③?采取熱回收，充分利用廢熱。
④?盡量利用天然能源作空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)冷和預(yù)熱，如：太陽能、地下水、土壤能等。
⑤?利用蓄冰和蓄熱等優(yōu)惠政策。
四、電子工廠高級別潔凈室的消防和排煙
（一）高級別潔凈室消防的重要性
1、潔凈室尤其是高級別潔凈室，多居于建筑的中心部位，是無外墻、無外窗、無外門又極為密閉的無窗廠房或密閉廠房。這樣的建筑一旦發(fā)生火災(zāi)給人員的疏散帶來極大的困難，處理不好會給人員和財產(chǎn)帶來極大的損失。
2、微電子和光電子用的高級別潔凈室在生產(chǎn)過程中使用和產(chǎn)生大量的有毒有害、易燃、易爆的特氣、烷類、有機(jī)物質(zhì)和酸堿氣體（如上節(jié)所述），這些物質(zhì)不僅是助燃、爆炸的物質(zhì)而且還會傷及人員的生命。一旦產(chǎn)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。
3、如前所述，高級別潔凈室的初投資十分昂貴，單就其基建本身單位造價要25000~50000元/m2；其中的生產(chǎn)設(shè)備價格貴得更加驚人，有的設(shè)備一臺就數(shù)百萬美元，因此，消防對保護(hù)這樣建筑的財產(chǎn)損失就更加重要了。
4、潔凈室內(nèi)的靜電也是誘發(fā)火災(zāi)的隱患，因此要重視靜電的消除。
（二）潔凈室的消防措施
按“潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”GB?50073-2001規(guī)定：
1、在潔凈室的建筑和裝修上面規(guī)定：“潔凈廠房的耐火等級不應(yīng)低于二級”。潔凈室的頂棚和壁板（包括夾心材料）應(yīng)為不燃燒體，且不得采用有機(jī)復(fù)合材料”。“頂棚的耐火極限不應(yīng)低于0.4h，疏散走道的頂棚的耐火極限不應(yīng)低于1.0h，在同一個防火分區(qū)內(nèi)潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間應(yīng)設(shè)置不燃燒體隔斷，其墻和頂棚的耐火極限不應(yīng)低于1h，其墻上門、窗的耐火極限不應(yīng)低于0.6h?！?/p>
2、在消防條文中還規(guī)定，“在潔凈室的生產(chǎn)層、上技術(shù)夾層和下技術(shù)夾層均應(yīng)設(shè)室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)。消火栓用水量≥10?l/S，潔凈廠房內(nèi)各場所必須設(shè)置滅火器”。并且還規(guī)定，“潔凈廠房宜設(shè)置預(yù)作用式自動噴水滅火系統(tǒng)”?！皾崈魪S房的疏散走廊，應(yīng)設(shè)置機(jī)械防排煙設(shè)施。”“潔凈室機(jī)械防排煙系統(tǒng)宜與通風(fēng)和凈化空調(diào)系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施?！?/p>
3、還規(guī)定，“潔凈室使用可燃?xì)怏w處應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w的報警裝置和事故排風(fēng)裝置，報警裝置應(yīng)與相應(yīng)的事故排風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖”，“潔凈室的地面應(yīng)具有導(dǎo)靜電性，地面表層應(yīng)采用靜電耗散性材料制作，其表面電阻率應(yīng)為105~1012歐姆，并且設(shè)置有導(dǎo)電泄放和接地措施。對地的泄放電阻值應(yīng)為105~109歐姆”?！皾崈羰业膬艋照{(diào)系統(tǒng)應(yīng)采取防靜電接地措施”等。
（三）高級別潔凈室的防排煙
前面已敘述過，在“潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”GB?50073-2001中明確規(guī)定：“潔凈廠房的疏散走廊應(yīng)設(shè)置機(jī)械防排煙設(shè)施”。“潔凈室機(jī)械防排煙系統(tǒng)宜與通風(fēng)、凈化空調(diào)系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施，并應(yīng)符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑設(shè)計防火規(guī)范（GBJ-16）”。而在兩規(guī)范中均沒有明確要求潔凈室一定要設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。而且，這樣的潔凈室凈化級別高，頂棚滿布高效過濾器（HEPA），面積很大（大多在4000m2?~?10000m2），又因生產(chǎn)工藝的原因，不可能劃分成若干個防煙分區(qū)，因此排煙量極大，設(shè)置排煙系統(tǒng)的難度很大。而且各地方的消防部門對這一要求的掌握也不盡一致。但這一類型的潔凈室往往都投保于國外的保險公司，這些保險公司為了自身的利益都要求對潔凈室設(shè)置排煙系統(tǒng)，否則就要提高投保費(fèi)用。一般對這樣的潔凈室設(shè)置排煙系統(tǒng)，目前常用的有下排煙和上排煙的兩種方式：
1、下排煙方式：下排煙一般是在潔凈室的回風(fēng)技術(shù)夾層（下技術(shù)夾層）或回風(fēng)豎井內(nèi)設(shè)置排煙口，當(dāng)潔凈室發(fā)生火災(zāi)時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙。此時新風(fēng)機(jī)組繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)充新風(fēng)，新風(fēng)由FFU送入潔凈室。但是，采用下排煙方式時應(yīng)特別注意，F(xiàn)FU向下送風(fēng)的風(fēng)速應(yīng)大于煙氣上升的速度排煙效果好，否則煙氣就會在潔凈室的頂部集聚，影響煙氣的排除。一般情況下，F(xiàn)FU的送風(fēng)速度為0.25~0.5m/s，而火災(zāi)的熱釋放只要大于3Kw時煙氣的上升速度就會大于0.5m/s。故一般下排煙的方式只有在火災(zāi)剛剛發(fā)生時排煙效果才好。下排煙方式在國外的集成電路生產(chǎn)廠采用的較多，但國內(nèi)的消防部門一般不容易接受。
2、上排煙方式：上排煙一般是在潔凈室吊頂上設(shè)置排煙口，當(dāng)潔凈室發(fā)生火災(zāi)時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙機(jī)，此時新風(fēng)機(jī)組照常運(yùn)行，補(bǔ)充新風(fēng)。因排煙氣流方向與煙氣上升方向一致，因此排煙效果好。但最大的問題是排煙口的設(shè)置問題，對于非單向流潔凈室高效過濾器在吊頂上不是滿布的，這一問題還容易解決，但對于高級別垂直單向流潔凈室而言，
吊頂上滿布了高效過濾器或FFU，排煙口的設(shè)置就成了一個大問題。還好，目前已有一些凈化設(shè)備公司已經(jīng)開發(fā)了FFU和排煙口相結(jié)合的產(chǎn)品，這就很巧妙地解決了這一難題。
還有一個由于工藝的要求不能將整個大面積的潔凈室劃分為若干個防煙分區(qū)的問題，目前還只能將4000~10000m2的潔凈室看做一個防煙分區(qū)。因此排煙量非常大，為了減少排煙量，通常把工藝設(shè)備的局部排風(fēng)系統(tǒng)也兼作排煙系統(tǒng)來滿足偌大的排煙量的要求。
（四）我國某TFT-LCD高級別潔凈室消防的設(shè)計實(shí)例
1、設(shè)計前與當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T聯(lián)系，提前匯報，加強(qiáng)溝通，介紹工程情況和消防設(shè)計方案并申訴道理，征求消防主管部門意見，如有困難，分析原因，取得理解，找到出路，保證安全。消防的設(shè)計原則是以防為主，及時發(fā)現(xiàn)火情，將火災(zāi)消滅在初期，盡量減少損失。
2、具體消防措施
①?報警措施：
●?重要的工藝設(shè)備本身自帶消防設(shè)備和溫感、煙感探頭，能做到及時報警，及時滅火。
●?實(shí)現(xiàn)早期報警。采用空氣采樣器和溫感探頭聯(lián)合報警，能作到對明火和陰火都能早期預(yù)測，早期報警。
因?yàn)?，采用空氣采樣器的探測來采集空氣中的粒子來進(jìn)行分析，對于陰火要比煙感和溫感早預(yù)知、早報警。對于明火溫感探頭要比空氣采樣器和煙感探頭早預(yù)知、早報警。
②?采用自動噴淋滅火系統(tǒng)和消火栓滅火系統(tǒng)
●?在潔凈室和上下技術(shù)夾層內(nèi)均設(shè)消火栓滅火系統(tǒng)。
●?在潔凈室和上下技術(shù)夾層內(nèi)均設(shè)預(yù)作用自動噴淋滅火系統(tǒng)。
③?設(shè)防排煙系統(tǒng)
●?疏散走廊設(shè)置機(jī)械防排煙系統(tǒng)，保證人員疏散安全。
●?利用工藝設(shè)備的局部排風(fēng)兼作火災(zāi)時的排煙系統(tǒng)，并采用雙速排風(fēng)機(jī)。
④?對于工藝生產(chǎn)用的易燃易爆的火災(zāi)危險物品（特氣、烷類、有機(jī)物質(zhì)……）做到火災(zāi)時能迅速撤離現(xiàn)場，有毒有害的全部迅速排空，一般排風(fēng)不間斷運(yùn)行，及時啟動事故排風(fēng)系統(tǒng)。
⑤?對于易燃易爆、有毒有害氣體而言，在氣源和使用氣體的生產(chǎn)設(shè)備之間設(shè)中間分配箱。分配箱與氣源和設(shè)備之間均設(shè)有切斷閥門。在正常狀態(tài)下，分配箱內(nèi)的氣體與氣源是斷開的，即使發(fā)生事故也不致于造成危險氣體的大量泄漏?；馂?zāi)時還要切斷分配箱與使用設(shè)備之間的聯(lián)系，以利滅火和排空。
⑥?火災(zāi)時的自動控制程序
●?早期工作一切正常
●?火災(zāi)發(fā)生，即空氣采樣器和溫感探頭提前感知和報警后：
▲?組織人員立即疏散。
▲?關(guān)閉著火處的FFU，防止火災(zāi)時煙氣順氣流到處漫延。非著火處的FFU繼續(xù)運(yùn)行，HEPA可過濾煙塵冷盤管可降低煙氣溫度。
▲?預(yù)作用噴淋滅火系統(tǒng)排氣、充水，但不立即噴淋，當(dāng)著火處的玻璃泡碎后，自動噴淋滅火，這樣可提早作用2分鐘，以保護(hù)不著火處的生產(chǎn)設(shè)備。
▲?停止新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行。
▲?啟動排煙系統(tǒng)，有助人員疏散。
▲?火災(zāi)起來了，明火出現(xiàn)了，停止全部通風(fēng)、空調(diào)、凈化設(shè)備運(yùn)行，采用其他方法救火，此時人員已全部疏散完畢。
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