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洁净厂房的建筑防火设计浅述

摘要:随着医药、电子、食品等行业的迅速发展,这些行业对厂房、生产工序和生产环境的要求越来越高,洁净厂房作为解决医药、食品、高精密性仪器无菌无尘生产的前提保证,紧随时代步伐应运而生,其防火设计不容忽视。

1、洁净厂房的定义

控制洁净生产厂房的技术也从控制洁净室的空气洁净度扩展到相关工业产品生产过程所涉及的各类工艺介质、化学品、微振动、静电的严格控制,为适应这些要求,洁净室已从一般洁净室形式发展到隧道式洁净室、开放式洁净室加隔离装置、微环境等多种形式。

洁净厂房的定义是指将生产厂房内的温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动、照明、静电等控制在某一需要的范围内,并排除其空气中的有害空气、微粒子、细菌等污染物,使厂房不论外在空气条件如何变化,其内部均能维持原先所设定要求的洁净度、温湿度及压力等。

2、洁净技术的发展

2.1国外洁净技术发展概述

20世纪20年代美国航空业的陀螺仪制造过程最先提出了生产环境的净化要求。20世纪年代初高效空气粒子过滤器(High Efficiency Particulate Airfilter-简称HEPA)在美国问世。

日本从20世纪50年代开始在半导体工业应用了洁净技术。从20世纪70年代开始,美国等发达国家大规模地把以控制空气中尘粒为目的的工业洁净室引入到防止空气中微生物污染的领域,产生了以控制空气中的尘粒、微生物污染为目的的生物洁净室,在医药工业、食品工业、化妆品工业和医院得到了广泛应用。20世纪80年代大规模集成电路和超大规模集成电路的迅速发展,极大促进了洁净技术的发展。20世纪90年代以来,超大规模集成电路每隔两年其关键技术就有一次飞跃。

2.2我国洁净技术发展概述

我国的洁净室技术开始于20世纪60年代初。第一个洁净室由原四机部第十设计院(现中国电子工程设计院)设计,于1965年在电子工厂建成投入使用。70年代设计出垂直层流、水平层流和乱流三种型式的洁净室。80年代我国洁净技术得到了更大发展,建成了一批5级(100级)、6级(1000级)的洁净室,1985年完成了我国第一个隧道式洁净室的设计。1984年我国首部《洁净厂房设计规范》(GBJ73-84)编制完成。90年代大量国外先进技术的引入极大促进了洁净技术的发展。

3、洁净厂房的类别

3.1工业建筑的分类

工业建筑按用途分为主要生产厂房;辅助生产厂房;动力用厂房;储存用房屋;运输用房屋。工业建筑按层数分为单层厂房;多层厂房;混合层次厂房。工业建筑按生产状况分为冷加工车间;热加工车间;恒温恒湿车间;洁净车间。工业建筑按结构类型分为排架结构、刚架、框架结构(砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构)。

3.2洁净厂房的两种分类

根据《洁净厂房设计规范》(G1350073-2001),用每立方米空气中粒径大于等于0.1cm的最大允许粒子数的常用对数值表示空气洁净度。洁净厂房按空气洁净度等级进行分级,一般有十级、百级、千级、万级、十万级、百万级共6级。根据《建筑设计防火规范》第3.1.1条厂房的火灾危险性分类,客分为甲、乙、丙、丁、戊5类。当其中的任一防火分区内存在多个火灾危险性部位时,该厂房或防火分区内的生产火灾危险性分类应按火灾危险性较大的部分确定。

4、洁净厂房的火灾危险性分析

洁净厂房的特殊性使其与一般厂房有不同的特点,而这些特点也给该生产类建筑带来了相应的火灾危险性。首先需要在洁净厂房中生产的产品往往属于高度精细类产品,生产流程尽量避免人员的接触,生产加工设备自动化程度极高且价格昂贵,这使得洁净厂房一旦失火,不易被员工发现,无法及时在在初期阶段发现和扑灭火灾,容易造成火势的扩大,带来重大经济损失。二是产品在洁净厂房生产的过程中,由于每个生产工艺环节所要求的洁净度有差别,这就需要在流程中设计大小形状不同的洁净区间,这样会不自觉的建成结构复杂的通道式生产区域,结构复杂,形成串通的通风管道,一旦失火,烟筒效应会加快火势的蔓延,大空间结构使烟气热量容易积聚,烟气的毒性作用会造成员工逃生困难,造成人员伤亡。为保证整个生产过程的洁净度,洁净厂房车间常设置为密闭状态,无门窗或少门窗,在密闭的环境中,由于个别会使用到易燃易爆危险物品,如果通风换气不及时容易产生可燃蒸气的积聚,一旦遇到明火即可产生轰然现象,破坏力大。

5、洁净厂房的建筑防火设计

5.1建筑设计

5.1.1洁净厂房建筑物耐火等级

根据规范要求,洁净厂房的耐火等级不应低于二级。

5.1.2洁净厂房与其他建筑的防火间距

合理设置厂房和库房的防火间距能有效防止火灾在建筑物之间的蔓延,为消防灭火和紧急疏散提供充裕的场地。根据《建筑设计防火规范》第3.4.1条的规定,一、二级耐火等级建筑,甲类厂房与单层多层厂房之间的防火间距不应小于12米;高层厂房与厂房、民用建筑之间的防火间距不应小于13米;戊类厂房与戊类厂房、库房之间不应小于8米:甲乙类厂房与民用建筑不应小于25米;其他厂房、厂房与民用建筑之间的防火间距不应小于10米。

根据建筑具体的墙面或门窗的耐火等级,洁净厂房间的防火间距可适当减小:如两座丙、丁、戊类厂房相邻两面的外墙均为不燃烧体,当无外露的燃烧体屋檐每面外墙上的门窗洞口面积之和各小于等于该外墙面积的5%,且门窗洞口不正对开设时,其防火间距可按本表的规定减少25%。两座厂房相邻较高一面的外墙为防火墙时,其防火间距不限,但甲类厂房之间不应小于4m。两座一、二级耐火等级的厂房,当相邻较低一面外墙为防火墙且较低一座厂房的屋顶耐火极限不低于1.00h。或相邻较高一面外墙的门窗等开口部位设置甲级防火门窗或防火分隔水幕或按规定设置防火卷帘时,甲、乙类厂房之间的防火间距不应小于6m;丙、丁、戊类厂房之间的防火间距不应小于4m。

5.1.3消防车通道及消防口的设计

洁净厂房四周宜设置环形消防车通道,消防车通道的净宽、净空高均不应小于4米。如有困难,可沿厂房的两个长边设置消防车道,当建筑物沿街道部分的长度大于150米或总长度大于220米时,应设置穿过建筑物的消防车道。

洁净厂房大部分是封闭空间,因此规范要求洁净厂房的外墙应设可供消防队员通往厂房洁净区的专用消防口,消防口的间距不大于80米,其宽度不应小于7.5米,高度不小于19米,消防口平时可封闭但应有明显的标志,使用时由消防队员从室外打开。实际中消防口应尽量开设在楼梯间内或疏散走道上。

5.2防火分区

根据《洁规》5.2.3规定,甲、乙类生产的洁净厂房宜为单层,其防火分区最大允许建筑面积,单层厂房宜为3000平方米,多层厂房宜为2000平方米。丙、丁、戊类生产的洁净厂房的防火分区最大允许建筑面积应执行《建筑设计防火规范》的规定。

5.3洁净厂房的室内装修

洁净厂房的内部装修不可采用有机复合材料,其顶棚和墙壁应为不燃烧体,为避免一旦发生火灾时蔓延过快、损失过大,洁净生产区域与一般区域应使用不燃烧体进行分隔。总之针对不同沽净厂房的特点应对室内装修的防火措施和材料进行专门设计和选择,吊顶、管道等装修材料应尽量采用不燃烧体或经防火处理的材料,起到防火隔热的作用。

5.4防排烟设计注意事项

根据《洁规》第6.5.7条规定:“洁净厂房疏散走廊,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,须采取可靠的防火安全措施,并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》的要求”。

一般洁净厂房使用有循环系统的净化通风空调系统,所以为使烟气全部排出室外,排烟系统不应与净化空调系统合用。同时,为了保证人员安全疏散时不吸入有毒烟气,位于疏散通道上的排烟口应远离安全出口,使排烟系统工作时烟气流动与人员疏散方向相反。

在进行洁净厂房防排烟设计时,排烟系统的形式选择也是考虑的重点,如什么时候必须设置独立的机械排烟系统,什么时候可结合设计使用自然排烟系统,是否可以设置高温消防排烟风机等。按照防排烟系统的一般要求,防排烟系统管道穿过楼板和防火墙时,必须安装防火阀,同时其保温等材料应使用非然或难燃材料,管道必需按规定设置密封阀。

另外需要注意的是采用在洁净走廊设置加压送风的措施不太可取,因为这会使洁净室产生负压,降低建筑物空间密封效果,而恢复生产时,无法达到原有的空气清洁度要求。

6、洁净厂房中消防设施的设计

6.1洁净厂房火灾自动报警系统的设计

目前,已有的火灾自动报警系统主要区别在报警方式和探测器上,对于洁净厂房,我们着重从探测器的选择上分析其设计要求。为保持厂房内空气的洁净度,洁净厂房的通风是有严格要求的,通常采用自上而下或水平的强制气流送风,换气速度较快,因此宜采用快速响应报警探测器(灵敏度高)以保证探测的效果,同时将探测器安装在厂房的回风或空调系统回风口处,但针对较大空间的洁净厂房,针对具体的洁净工段操作室,还需要配合安装如红外线探测器或光电探测器来精确着火区域。在含有易燃易爆气体介质或需要控制易燃易爆蒸气浓度的洁净操作室内宜设置可燃气体警报装置。

6.2洁净厂房灭火系统的设计

消防灭火系统指的是消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等有灭火能力的保护系统。根据规范要求,各类洁净厂房均应考虑室内消火栓系统和自动喷水灭火系统的消防水系统设计,但对一些有二层污染可能的场所如医药行业企业车间等则不宜设置自动喷水灭火设施。针对放有贵重装置的洁净工作室可设置氮气等的气体灭火系统,并应同时安装排风、泄压装置。

洁净厂房的自动喷水灭火系统的设置应考虑到喷头的选型和供水管道的安装位置对空气洁净度的影响,一般一万级、十万级的洁净厂房安装普通喷头即可,而十级、百级由于洁净度的要求仔细斟酌自动喷水灭火系统喷头的选型和安装方式。

7、结束语

随着生产的发展和科技的进步,为服务高精尖的生产技术,洁净厂房会大规模的兴建使用,在此过程中,建筑防火的细节防护方面还需要进一步的推广和改进,如新型灭火系统的应用和新型影像报警系统的应用,只有这样才能保证生产的安全有效。



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