朱成仁

摘要：與普通的建筑物比較，潔凈廠房空間面積大，空間設(shè)計(jì)復(fù)雜，凈空高，造價(jià)高，有毒易燃物質(zhì)的儲(chǔ)量大。但由于潔凈廠房的大空間需求，其室內(nèi)的物理空間也很難分割開(kāi)來(lái)，所以其消防安全的設(shè)計(jì)常常很難達(dá)到目前的消防標(biāo)準(zhǔn)，消防系統(tǒng)中有很多的問(wèn)題。因此，在消防設(shè)計(jì)中應(yīng)采取哪些措施防止危險(xiǎn)化學(xué)品的傳播，并引導(dǎo)人們進(jìn)行安全撤離，這既是一個(gè)值得討論的問(wèn)題，也是一個(gè)迫切需要研究的問(wèn)題。針對(duì)大型潔凈電器工廠采用了防火分區(qū)、安全疏散通道、特殊氣體容器等多種防火措施，采用了防火特性化的設(shè)計(jì)方案，以減少其火災(zāi)危險(xiǎn)性，提高防火安全性能。

關(guān)鍵詞：大型潔凈工廠；危險(xiǎn)物品；特種氣體容器；功能化設(shè)計(jì)；人員撤離

目前很多世界知名的高科技公司都在中國(guó)設(shè)立了自己的工廠，并在中國(guó)建設(shè)了一批IC、LCD、各種電子器件廠。這些企業(yè)的潔凈廠房都比較封閉，有些車間還沒(méi)有開(kāi)窗戶，通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)空氣循環(huán)的需求量大，有些車間的生產(chǎn)還會(huì)使用特殊易燃易爆、劇毒、化工產(chǎn)品，加之潔凈室的通道又窄又長(zhǎng)，因此必須注意防火問(wèn)題。與傳統(tǒng)的建筑物比較，潔凈廠房的空間面積較大，空間相對(duì)密閉，凈空較高，造價(jià)較高，有毒易燃物質(zhì)的儲(chǔ)量較大[1]。但由于其對(duì)建筑用途的需求，其室內(nèi)的物理空間也很難分割開(kāi)來(lái)，因此其消防安全的設(shè)計(jì)常常很難達(dá)到目前的消防標(biāo)準(zhǔn)，消防設(shè)計(jì)中的問(wèn)題很多。因此，如何正確進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，防止危險(xiǎn)化學(xué)品的蔓延，引導(dǎo)人員從消防通道安全撤離，既是一個(gè)值得討論的問(wèn)題，也是一個(gè)迫切需要研究的問(wèn)題。

1 大型潔凈廠房防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1? 開(kāi)放式辦公室撤離間距

根據(jù)GB50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5.3.3條中所述，從內(nèi)部任意一個(gè)點(diǎn)到最近的安全通道的直線間距不得大于37.5m[2]。因大型潔凈廠房占地面積大，辦公區(qū)域2、3、4層部分區(qū)域的人員進(jìn)出通道難以滿足上述規(guī)定，最長(zhǎng)疏散距離超過(guò)了37.5m。

1.2? 生產(chǎn)區(qū)疏散距離

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》3.7.4條規(guī)定，廠房任何一個(gè)點(diǎn)與最近的安全通道之間的間距不得超過(guò)表1所述的范圍[3]。

該工程屬C級(jí)高層建筑，耐火級(jí)別為一級(jí)，1層、2層回風(fēng)層和3層生產(chǎn)區(qū)最大撤離距離不能超過(guò)40m，現(xiàn)實(shí)中在一層的核心區(qū)域的最大撤離距離為62m；撤離的間距不能滿足規(guī)范的規(guī)定，其他的都能滿足。

1.3? 一層的安全通道

鑒于該工程的主體結(jié)構(gòu)龐大，使得第一層中部的撤離樓梯不能直接通向戶外，因此，在一層的疏散通道上采用了一個(gè)安全的逃生走道，見(jiàn)圖1。

1.4? 通風(fēng)系統(tǒng)消防閥門(mén)的安裝

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》10.3.12條規(guī)定，通過(guò)消防區(qū)域的通氣管必須安裝消防閥門(mén)。實(shí)際工程中有一些排風(fēng)管線必須通過(guò)消防區(qū)域，但由于工藝技術(shù)要求又不能設(shè)置消防閥門(mén)，見(jiàn)圖2。

1.5? 一層?；穬?chǔ)存和特殊氣體供應(yīng)

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》3.3.9條規(guī)定，在工廠內(nèi)設(shè)置甲類和乙類中間倉(cāng)時(shí)，其儲(chǔ)存的數(shù)量不得超出24h的需要。中間庫(kù)房必須緊挨著外壁設(shè)置，并使用防火墻及不燃材料與其他部位隔離，且該樓板的防火限值不得小于1.5h[4]。所設(shè)計(jì)工程案例的原料和制品是硅晶圓，需要使用A、B類化學(xué)品和特種氣體（下文稱特種氣體）。按照以上要求，必須對(duì)使用A、B類化學(xué)品和特種氣體的面積、體積和化學(xué)品的總數(shù)量進(jìn)行計(jì)算和分析。

2 防火設(shè)計(jì)的目標(biāo)和策略

2.1? 防火設(shè)計(jì)目標(biāo)分析

為了驗(yàn)證防火設(shè)計(jì)方案是否滿足以上所提到的火災(zāi)安全指標(biāo)要求，常使用火災(zāi)安全工程的模擬計(jì)算與分析。人員安全撤離的目的在于發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將人員安全地撤離到大樓外部的安全地帶。通常有兩種確認(rèn)方式：①將項(xiàng)目的具體情況與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的防火技術(shù)規(guī)程進(jìn)行比較；②采用計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)值分析計(jì)算確定火災(zāi)安全性的工程措施。

2.2? 消防安全設(shè)計(jì)目標(biāo)判定

影響人員安全撤離的因素有：煙霧層高度、熱輻射、對(duì)流熱、能見(jiàn)度等。

2.2.1? 煙霧層高度

火災(zāi)煙霧中含有一定熱量、膠質(zhì)、有毒物質(zhì)等，嚴(yán)重阻礙了廠房?jī)?nèi)部人員的安全撤離和消防員的營(yíng)救工作。當(dāng)人員撤離時(shí)，煙霧層必須距離人的頭頂上方有一定高度，這樣人們就可以避免煙霧或者被熱煙霧所帶來(lái)的熱量影響。本文中所給出的量化判定標(biāo)準(zhǔn)是：在撤離期間，煙霧層必須能夠保證離地2.0m。

2.2.2? 熱輻射

根據(jù)國(guó)際權(quán)威組織關(guān)于人類對(duì)熱輻射的耐受性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人體對(duì)煙氣層等火災(zāi)環(huán)境的輻射熱的耐受極限為2.50kW/m2，即相當(dāng)于上部煙氣層的溫度為l80～200℃。

2.2.3? 對(duì)流熱

吸入高熱的氣體會(huì)引起中暑和灼傷。對(duì)呼吸過(guò)程中的熱風(fēng)溫度與人體的忍耐時(shí)限進(jìn)行分析，得到表2相關(guān)數(shù)據(jù)。

表2? 人員對(duì)高溫氣體的容忍限度

溫度和濕度條件 ＜60℃，

水分飽和 60℃，

水分含量＜1% 100℃，

水分含量＜1%

耐受時(shí)間 ＞30min 12min 1min

2.2.4? 能見(jiàn)度

通過(guò)將該項(xiàng)目的具體狀況與上述分析進(jìn)行比較，假設(shè)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大樓仍能保持下列條件，那么，可以推測(cè)出人體是可以承受的：①煙霧層的高度高于身體承受限度的離地2.0m；②熱度、能見(jiàn)度、毒性等不超過(guò)人體所能承受的限度，否則就會(huì)危害人類健康。

在對(duì)建筑物火災(zāi)安全性評(píng)價(jià)的實(shí)務(wù)中，一般都是運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行火災(zāi)安全性評(píng)價(jià)，并運(yùn)用數(shù)值分析和計(jì)算的方式加以檢驗(yàn)。在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，必須對(duì)被評(píng)價(jià)廠房的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并依據(jù)其危險(xiǎn)程度確定合適的防火方案；在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，對(duì)火災(zāi)環(huán)境中的煙氣、溫度等動(dòng)態(tài)特性數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得出火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的可用疏散時(shí)間TASET；然后，在給定的火警環(huán)境中，設(shè)置對(duì)應(yīng)的人員安全撤離方案，通過(guò)仿真程序，求出應(yīng)急疏散條件下的必需疏散時(shí)間TRSET；最終對(duì)比TASET與TRSET的大小。TASET為可用疏散時(shí)間，也就是從火災(zāi)開(kāi)始到人員疏散到安全區(qū)域的可用疏散時(shí)間；TRSET是指必需疏散時(shí)間，也就是從起火開(kāi)始到人員疏散到安全區(qū)域的必需疏散時(shí)間。

人員安全疏散分析的性能判定標(biāo)準(zhǔn)為：可用疏散時(shí)間TASET必須大于必需疏散時(shí)間TRSET?？梢约俣ㄔ谠O(shè)計(jì)好的火災(zāi)環(huán)境，在不危及人身安全的情況下大樓里的所有人都可以撤離到安全地帶。在此基礎(chǔ)上，提出在火災(zāi)發(fā)展和人員撤離過(guò)程中的一般時(shí)間參量的變化規(guī)律。

2.3? 防火設(shè)計(jì)策略

2.3.1? 辦公區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的隔離

采用兩層防火墻將辦公室和工廠隔離開(kāi)來(lái)，因?yàn)楣ぷ鲄^(qū)域和生產(chǎn)車間之間有著完全的、穩(wěn)定的耐火隔離，所以可以將生產(chǎn)區(qū)和辦公區(qū)視為兩個(gè)相鄰的單獨(dú)的建筑物。辦公區(qū)域總高23.373m，屬于多層辦公樓。

對(duì)于2、3、4層不能滿足撤離距離的辦公區(qū)域，不能長(zhǎng)期放置辦公桌和椅子。

在辦公場(chǎng)所設(shè)置智能緊急逃生指示系統(tǒng)，以保證工作場(chǎng)所中的人員在最短的時(shí)間里通過(guò)適當(dāng)?shù)奶由窂竭M(jìn)行撤離。

2.3.2? 生產(chǎn)區(qū)的安全疏散

該潔凈廠房在生產(chǎn)輔助區(qū)域內(nèi)配置了主要設(shè)施，配備了火災(zāi)警報(bào)和消防設(shè)施，并且在回風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置了防眩光指數(shù)小于0.01%/m的高靈敏消防預(yù)警系統(tǒng)。在廠區(qū)1、2、3層都設(shè)有高靈敏的早期火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置，按照《電子工廠潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，安全撤離的距離為60m。

2.3.3? 一層的疏散通道

該潔凈廠房的職工約200人，其中1、2層約50人，3層約100人。支持區(qū)是為工廠內(nèi)的各類儀器和設(shè)備提供服務(wù)，且由主控室進(jìn)行控制，很少有員工能看到，也不需要維修。輔助室的一小段通道與安全疏散通道相連，該通道是為材料和儀器設(shè)備的運(yùn)輸而設(shè)置的，并不是疏散通道。按照第一層的安全疏散通道的面積和有關(guān)技術(shù)規(guī)定，建議如下：①走廊地板耐火極限應(yīng)達(dá)到1.5h以上，兩邊墻體應(yīng)設(shè)置防火墻體；②走廊內(nèi)直接通往戶外的通道應(yīng)至少2個(gè)，并沿各方向布置；③過(guò)道的凈寬不應(yīng)低于各消防分區(qū)進(jìn)入過(guò)道時(shí)的總疏散總凈寬；④室內(nèi)通道裝飾用的防火等級(jí)達(dá)到A級(jí)；⑤通道內(nèi)要設(shè)置消火栓、應(yīng)急照明、應(yīng)急廣播及消防專線；⑥支持區(qū)所有的逃生通道都是直接打開(kāi)的，所有的人都可以從此通道向外面撤離。

2.3.4? 通風(fēng)管道防火閥設(shè)置

目前，芯片加工企業(yè)正處于高速發(fā)展階段，其產(chǎn)品周期較短，設(shè)備配置不穩(wěn)定，對(duì)潔凈廠房的空氣質(zhì)量有較高的需求；在潔凈廠房，排氣管路內(nèi)設(shè)置的消防閥門(mén)不適合潔凈廠房的凈化。由于排氣管廢氣的特性使其容易受到侵蝕。

潔凈廠房在制造中必須采用易燃易爆、劇毒、特殊化學(xué)物質(zhì)，在發(fā)生火情時(shí)，仍然存在著有毒、有害的特殊氣體和化學(xué)物質(zhì)，所以必須保證工藝排氣裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)潔凈工廠發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排氣管路的消防閥門(mén)會(huì)關(guān)閉排氣裝置，從而造成各種易燃易爆、有毒化學(xué)品的含量增加，對(duì)工廠的滅火和救援工作不利。由于生產(chǎn)技術(shù)要求和工藝排氣的可靠度要求，在排風(fēng)口處不得設(shè)置消防閥門(mén)。如果必須通過(guò)防火隔斷（防火墻、樓板），則通風(fēng)管線的耐火極限不應(yīng)低于3.00h。

2.3.5? 廠房一層?；穬?chǔ)存和特殊氣體供應(yīng)

為保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)的消防分隔完整有效，建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，對(duì)貫通一層的燃?xì)夤芫€周邊裂縫采用阻燃物質(zhì)封閉，管道貫通部位沒(méi)有焊接點(diǎn)。

通過(guò)液體供給箱和特種氣體供給體系對(duì)危險(xiǎn)物品和特種氣體進(jìn)行供給。按照危險(xiǎn)物質(zhì)的理化性質(zhì)，并與生產(chǎn)過(guò)程相聯(lián)系，將其按類別、分組貯存。A類可燃、爆炸類危險(xiǎn)性氣體、液體布置于靠近外墻的隔離室；B級(jí)以下危險(xiǎn)性氣體或液體，可以在核心區(qū)域內(nèi)設(shè)置特氣柜、特氣間；通過(guò)閥門(mén)箱、輸配管道輸送到所需的生產(chǎn)裝置。

在氣體和化學(xué)品控制間設(shè)有氣體泄漏警報(bào)控制裝置。在化工儲(chǔ)藏室、生產(chǎn)車間溶劑室、易燃?xì)怏w室中，氣體檢測(cè)器在有毒氣體室、氣體閥門(mén)盒和氣體柜內(nèi)的排氣管道周圍設(shè)置。

為防止室內(nèi)易燃的化學(xué)蒸汽積聚，在整個(gè)室內(nèi)，除了配備全室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)之外，還必須設(shè)有緊急排氣系統(tǒng)，并與氣體密度探測(cè)警報(bào)設(shè)備相配合。在氣體密度警報(bào)裝置工作時(shí)，會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟意外排放。

3 結(jié)語(yǔ)

在大型潔凈廠房的一層設(shè)有一條安全的疏散通道，它能保證大樓每一樓層的人員在發(fā)生火災(zāi)時(shí)到達(dá)一層后安全撤離；在一層，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，所有的人都可以從工廠外墻設(shè)置的逃生通道中逃生；支撐區(qū)域通往安全撤離通道的大門(mén)為一級(jí)消防閘門(mén)，通常是關(guān)閉的，只有輸送、運(yùn)輸材料和設(shè)備時(shí)開(kāi)啟。由于潔凈廠房要求持續(xù)排風(fēng)，所以有些通過(guò)消防區(qū)域的通風(fēng)管線沒(méi)有安裝消防閥門(mén)。排風(fēng)口是由阻燃的材料制成，其燃燒極限為3h，排風(fēng)管是一個(gè)單獨(dú)的消防裝置，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以將廢氣和高溫氣體直接送入屋頂排氣裝置（跨越鄰近的消防區(qū)域），從而避免因沒(méi)有設(shè)置消防閥門(mén)而造成的火災(zāi)擴(kuò)散到鄰近的消防分區(qū)。

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Analysis of fire protection design of large electronic industry clean workshop

Zhu Chengren

（Lingang Fire and Rescue Section of Pudong New Area， Shanghai 201306）

Abstract： Compared with ordinary buildings， clean workshops have a large space area， complex space design， high headroom， high cost， and large reserves of toxic and flammable substances. However， due to the large space requirements of clean workshops， the indoor physical space is also difficult to separate， so its fire safety design is often difficult to meet the current fire protection standards， and there are many problems in the fire protection system. Therefore， what measures should be taken in fire protection design to prevent the spread of hazardous chemicals and guide people to evacuate safely is both a question worthy of discussion and an urgent need for research. For large clean electrical appliance factories， a variety of fire prevention measures such as fire compartments， safe evacuation passages， and special gas containers are adopted， and a fire protection characteristic design scheme is adopted to reduce fire risk and improve fire safety performance.

Keywords： large clean factory; dangerous goods; special gas container; functional design; personnel evacuation