行业规范

无尘净化厂房的防火设计要求
作者:寻水的鱼 发布于:2017-11-9 14:28:26 点击量:

无尘净化厂房是以具有洁净室和洁净区作为重要标志的生产厂房。根据《洁净厂房没计规范》GB50073中定义:洁净室是指空气悬浮粒子浓度受控的房间;洁净区是指空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。洁净室和洁净区的建造和使用应减少空间内诱入、产生及滞留粒子。室内或区域空间内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以是开放式也可以是封闭式。洁净室的分类方法很多,但最多的是按洁净室的气流流型和洁净室的使用性质来进行分类。


一、按洁净室的气流流型划分

国内外通常以气流流型划分洁净室类型。


(一)单向流洁净室

单向流洁净室的气流是从室内送风一侧平行、直线、平稳地流向相对应的回风侧,它是将室内污染源散发出的污染物在未向室内扩散之前就被洁净空气压出房间,送入的洁净空气对污染源起到隔离作用。单向流洁净室可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。


(二)非单向流洁净室(乱流洁净室)

非单向流洁净室(乱流洁净室)的气流以不均匀的速度呈不平行流动,伴有回流或涡流。适合用这种洁净室的场合洁净度要求一般。这类洁净室靠送风气流不断稀释室内空气,把室内污染物排出,达到平衡。要保证稀释作用很好地实现,最重要的一点是室内气流扩散得越快越均匀越好。


(三)混合流(局部单向流)洁净室

混合流(局部单向流)洁净室既有单向流又有非单向流。


二、按洁净室的使用性质划分


(一)工业洁净室

例如电子工业、机械工业、化工工业等用的洁净室。

(二)生物洁净室

例如生物制药、食品、实验动物饲养,洁净手术部等。

(三)生物安全实验室

研究高危害性、传染性、病菌病毒等微生物的洁净室。


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,其防火设计不容忽视。一般来说,新建的洁净厂房一般有着严格的消防安全要求控制,往往洁净级别较高对消防安全要求也越高。洁净厂房的防火设计应符合现行消防技术规范标准的要求,但由于洁净厂房内生产工艺的特殊性、洁净室(区)的特殊性,在防火设计上也有一些特殊的要求。


一、火灾危险性分类


《洁净厂房设计规范》(GB50073)把洁净厂房的火灾危险分为甲、乙、丙三类。医药工业洁净厂房中的医药制剂、原料药及药用辅料等化学药剂种类繁多,而集成电路芯片等工业生产也使用多种化学试剂和特殊气体,根据生产所需的原料、工艺、辅助介质的不同,结合生产特点,洁净厂房的火灾危险性应按照《建筑设计防火规范》GB50016确定,分为甲、乙、丙、丁四类,如下表。当同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时,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。

二、建筑材料及其燃烧性能


洁净厂房的耐火等级不应低于二级。

1、洁净室的顶棚和壁板(包括夹芯材料)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,疏散走道顶棚的耐火极限不应低于1.0h。

2、在一个防火区内的综合性厂房,其洁净生产与一般生产区域之间应设置非燃烧体隔墙封闭到顶。隔墙及其相应顶板的耐火极限不应低于1小时,隔墙上的门窗耐火极限不应低于0.6h。穿过隔墙或顶板的管线周围空隙应采用非燃烧材料紧密填塞。

3、技术竖井井壁应为非燃烧体,其耐火极限不应低于1h。井壁上检查门的耐火极限不应低于0.6h;竖井内在各层或间隔一层楼板处,应采用相当于楼板耐火极限的非燃烧体作水平防火分隔;穿过水平防火分隔的管线周围空隙,应采用非燃烧材料紧密填塞。

4、洁净厂房的地面材料的燃烧性能应符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB50354的规定:甲、乙类生产区应采用A级材料,同时应满足不发火、防静电的要求。丙、丁类厂房应采用不低于B2级的材料。


三、防火分区和分隔

为缩短管线距离、减少能耗、提高土地利用率、有利于生产管理,医药工业制剂厂房通常将生产、仓储、配套公用工程及生产管理、质监中心有机组合在一栋综合建筑体中。在建筑设计时,应按不同的生产功能、使用功能来划分不同的防火分区。


(一)一般要求

甲、乙类生产的洁净厂房,宜采用单层厂房。其防火墙间最大允许占地面积,单层厂房应为3000㎡,多层厂房应为2000㎡。丙、丁、戊类生产的洁净厂房其防火分区最大允许建筑面积应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的规定。每一防火分区的建筑面积、安全出口、疏散距离均应满足规范要求。


(二)其他要求

1、防火分区之间应采用防火墙分隔。单层厂房(甲、乙类除外)如建筑面积超过上述规定,设置防火墙有困难时,可用防火卷帘并加喷淋保护进行分隔。

2、丙、丁、戊类生产厂房当喷淋保护等级以严重危险级设置时,其防火分区可扩大一倍。

3、丁、戊生产厂房安装自动灭火系统时.防火分区面积不限,如局部安装自动灭火系统时,增加面积可按该局部面积的一倍计算。

4、洁净厂房的技术夹层与其直接服务的生产区域视为同一防火分区。大型集成电子厂房的回风夹层可计入洁净厂房的防火分区面积。带有剧毒、有害菌体、病毒、放射性物料,以及其他不能使用水作为灭火剂灭火的工位区域应设置防火分隔单元。

5、在一个防火分区内,其洁净生产与非洁净生产区域之间应设置非燃烧体隔墙完整分隔。隔墙应为耐火极限不低于1.00h的不燃烧材料。当隔墙上设置观察窗时,窗的耐火极限不应低于0.9h。穿过隔墙或楼板的管线周围空隙应采用非燃烧材料紧密填塞。


四、安全疏散设施

洁净厂房的特点是生产人员岗位固定,熟悉工作场所,熟悉疏散路线,有利于人员的安全疏散。一般来说,洁净厂房设计时应注意合理组织疏散路线、合理设置安全出口,使平面复杂的洁净厂房满足安全疏散要求。


(一)安全出口

为保证安全疏散的可靠性,洁净厂房每一生产层、每一防火分区或每一洁净区的安全出口的数量,均不应少于两个。安全出口应分散均匀布置,从生产地点至安全出口不用经过曲折的人员净化路线。

洁净厂房符合下列要求时,可设置一个安全出口:

1、甲、乙类生产厂房每层的总建筑面积不超过50㎡,且同一时间内的生产人员总数不超过5人;

2、丙类生产区的建筑面积不超过250㎡,且同一时间内生产人数不超过20人时;

3、丁类生产区的建筑面积不超过400㎡,且同一时间内生产人数不超过30人时。

洁净区与非洁净区和洁净区与室外相通的安全疏散门应向疏散方向开启。安全疏散门不得采用吊门、转门、侧拉门以及电控自动门。


(二)疏散距离

洁净厂房的疏散距离应满足《建筑设计防火规范》GB50016的要求。洁净厂房内最远工作地点或洁净区疏散口到外部出口或楼梯的距离应符合下表要求。


洁净厂房内最远工作地点或洁净区疏散口到外部出口或楼梯的距离(m)

生产类别

单层

多层

高层

地下室

30

25



75

50

30


80

60

40

30

丁、戊

不限

不限

50

45


丙类生产的电子工业洁净厂房,在关键生产设备自带火灾报警和灭火装置以及回风气流中设有灵敏度严于0.01%obs/m的高灵敏度早期火灾报警探测系统后,安全疏散距离可按工艺需要确定,但不得大于以上规定的安全疏散距离的1.5倍;对于玻璃基板尺寸大于1500m×1850mm的TFT-LCD厂房,且洁净生产区人员密度小于0.02人/㎡,其疏散距离应按工艺需要确定,但不得大于120m。


(三)疏散楼梯

洁净厂房各疏散楼梯均应出屋面,楼梯间的首层设置直接对外的出口。当疏散楼梯在首层无法设置直接对外的出口,应设置直通室外的安全通道(如有开向安全通道房间的门应为乙级防火门),安全通道内设置正压送风。


(四)疏散通道

部分洁净厂房的平面布置因洁净度要求,每一工序都在单独的较小的空间内进行,使平面布置错综复杂。转折的生产流线和多重进出房门影响了人员安全疏散的时间。疏散通道的设置是保证洁净厂房安全疏散的重要措施。

在医药工业制剂厂房中,疏散走道的确定应尽量结合工艺要求,将工艺中已采取防火分隔措施的主通道作为安全疏散通道。


对于洁净区域相对较大的制剂生产厂房,人、物流通道往往由两部分组成,即洁净区外部的人、物流通道及洁净区内部的人、物流通道。洁净区各个生产用房往往由内部通道相连以满足不同的生产工序的需要,这些内部通道同时也作为洁净区人员的安全疏散路线,通过安全疏散门与外部非洁净通道相连,人员通过外部通道到达室外安全出口或疏散楼梯间。建筑平面设计时应合理构筑人员安全疏散体系,洁净区外部通道尽可能环通,达到多向疏散的目的,尽可能避免袋型走道,同时也有利于消防扑救。


(五)专用消防口

专用消防口是消防人员为灭火而进入建筑物的专用入口,平时封闭,火灾时由消防人员从室外打开。洁净厂房通常是个相对封闭的空间,一旦发生火灾,给消防扑救带来困难。洁净厂房与洁净区同层外墙应设可供消防人员通往厂房洁净区的门窗,其洞口间距大于80m时,在该段外墙的适当部位设置专用消防口。专用消防口的宽度不小于750mm,高度不小于1800mm,并应有明显标志。楼层专用消防口应设置阳台,并从二层开始向上层架设钢梯。

洁净厂房外墙上的吊门、电控自动门以及宽度小于750mm、高度小于1800mm或装有栅栏的窗,均不应作为火灾发生时提供消防人员进入厂房的入口。


五、消防设施配置

由于洁净厂房的建筑造价及工艺设备都比较昂贵,发生火灾带来的直接和间接的经济损失都十分惨重,因此建立行之有效的消防保障体系是洁净室建造和运行必须解决的重要问题。目前被广泛使用于洁净厂房的灭火设施有:室内外消火栓系统,自动喷水灭火系统和灭火器。另外,还应根据具体的条件和要求,有针对性地选用其他必要的消防设备,如气体灭火系统等。


(一)室内外消火栓系统

洁净厂房设置的室内、外消火栓系统应符合现行规范的要求。洁净厂房室、内外消防给水可采用高压、临时高压或低压给水系统,如采用高压或临时高压给水系统,管道的压力应保证用水量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处时,水枪的充实水柱仍不小于10m;如采取低压给水系统,管道的压力应保证灭火时最不利点消火栓的水压不小于10m水柱(从地面算起)。洁净厂房的消火栓的设置尚应符合下列规定:


1、洁净室(区)的生产层及上下技术夹层(不含不通行的技术夹层),应设置室内消火栓;

2、室内消火栓的用水量不应小于10L/S,同时使用水枪数不应少于2支,水枪充实水柱不应小于10m,每只水枪的出水量不应小于5L/S。

3、洁净厂房室外消火栓的用水量不应小于15L/S。


(二)自动灭火设备

1、自动喷水灭火系统

目前,自动喷水灭火系统已成为洁净厂房消防系统的首选配置。设置在洁净室或洁净区的自动喷水灭火系统,宜采用预作用自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统的设计应符合现行国家标准的《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084的要求。按照《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084的要求,其喷水强度一般不宜小于8.0L/(min.㎡),作用面积不宜小于160㎡。


2、其他灭火设施

除设置水灭火系统之外,在SiH4配送区域应当设置直接作用于各个气瓶的水喷雾系统,该系统的动作信号应当来自感光探测器,如在远离建筑物的区域设计的开放式配送系统且采取了有效措施减轻爆轰影响后,可以不设置水喷雾系统。另外目前较为广泛使用的还有二氧化碳、IG541、三氟甲烷和七氟丙烷等洁净气体灭火系统。


二氧化碳具有毒性,使用不当会使人窒息,不能用于有人的场所,而且其冷却作用较大,对精密仪器会产生一定影响。IG54l气体灭火机理为物理灭火,灭火较慢,它的储存压力较高,被保护的区域较大,但钢瓶的用量多,钢瓶间储存空间较大,而且对系统管网要求高,计算复杂。七氟丙烷气体灭火机理为化学灭火,灭火较快,一般输送距离不宜大于35m,但被保护对象体积较大时,需配置2套系统,会增加投资造价。综上所述,在洁净厂房存放贵重设备和仪器、物料的洁净室设置气体灭火系统时,不应采用会导致人员窒息和对保护对象产生二次损害的灭火剂,应进行方案比较,选择最合适的系统设计。


(三)火灾自动报警系统

洁净厂房应设置火灾自动报警系统及消防联动控制,其防护等级应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。当防火分区面积超过现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016规定的最大建筑面积允许值时,保护等级应为一级。硅烷储存、分配间(区)应设置红外线-紫外线火焰探测器。洁净生产区、走道和技术夹层(不包括不通行的技术夹层)应设置手动报警按钮和声光报警装置。控制设备的控制及显示功能应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。


火灾自动报警系统的设计在满足现行规范要求的同时,还应根据洁净厂房的特殊要求合理选择,充分优化。下面以医药类洁净厂房和电子类洁净厂房等为例进行说明。


1、医药类洁净厂房火灾自动报警系统的设计

医药洁净厂房生产区应设置火灾探测器,生产区与走道还应设置手动火灾报警按钮。高活性药物生产洁净室由于生产过程中使用或产生致敏性药物、生物活性药物或一般致病菌,容易造成污染,因此设置在该类洁净室内的火灾自动报警装置设备应具备密闭性、耐用性、高灵敏度和表面光洁的特点。点式探测器可选用温感探测器或火焰探测器,如需要烟感探测器,建议选用红外光束型线型感烟探测器。对于安装在吊顶或夹层内比较隐蔽的电缆或电气设备发热可能导致的火灾的探测,可选用缆式线型感温探测器。探测器可直接接触或邻近被探测目标安装,及早发现火灾隐患。


2、电子类洁净厂房火灾自动报警系统的设计

电子类洁净厂房应根据生产工艺布置和公用动力系统的装备情况设置火灾报警装置。洁净生产区、技术夹层、机房、站房等均应设火灾探测器,其中洁净生产区、技术夹层应设智能型探测器。在洁净室(区)空气处理设备的新风或循环风的出口处宜设火灾探测器。当厂房内防火分区面积超过现行规定要求时,在洁净室内净化空调系统混入新风前的回风气流中应设置高灵敏度早期报警火灾探测器。当洁净室(区)顶部安装探测器不能满足《火灾自动报警系统设计规范》GB50116要求时,在洁净室内净化空调系统混入新风前的回风气流中应设置高灵敏度早期报警火灾探测器。


3、洁净厂房内特种气体和化学品泄漏探测系统

洁净厂房由于使用了多种易燃、易爆、毒性和腐蚀性气体以及易燃、易爆、腐蚀性溶剂.其中任何一种气体和溶剂泄漏都会带来很大的火灾危害、设备毁坏或人员伤害,因此在各易燃、易爆和腐蚀性特种气体间、气瓶柜内部、溶剂间、溶剂输送柜内部、SUBFAB、阀门箱和生产区均应按输送介质以及介质危险性的不同安装不同类型、不同灵敏度的探测器,常用的探测器有电化学探测器、真空泵抽气式探测器、UV/IR探测器等。


(四)防烟排烟

1、防烟设施

鉴于洁净厂房建筑结构封闭的特点,设置有效的防烟设施有利于保证火灾时人员的疏散。

当疏散楼梯间布置在建筑的外墙侧,可以采用可开启外窗进行自然排烟。当疏散楼梯布置在建筑内部或楼梯间有洁净要求不具备自然排烟条件时,应设置机械加压送风系统。机械加压送风系统的设计应符合国家有关消防技术规范和标准。洁净避难区设置的机械加压送风系统一般利用新风空调机组进行加压,火灾时,维持避难区正压,正压值相对于相邻区域为25-30Pa。


2、排烟系统

丙类厂房中建筑面积大于300㎡地上洁净室和建筑面积大于200㎡的地下洁净室应设排烟设施。洁净厂房疏散走道应设置机械防排烟设施。

目前洁净室设计的排烟形式主要有上排烟模式、上排烟和下排烟相结合模式、利用回风通道设置排烟风机进行排烟形式、排烟风机兼作火灾时排烟形式。


洁净厂房每个防烟分区的排烟支管上均应设置排烟防火阀,排烟口采用常开型风口。排烟风机入口处设置280℃关闭的排烟防火阀,并与排烟风机连锁。为维持洁净室内部空气压力,服务于净化区域内的排烟系统管路上应采用低泄漏的排烟阀和排烟防火阀。排烟口宜采用低泄漏常闭型板式排烟口,在排烟风机入口处采用低泄漏常闭型排烟防火阀并能接受消防中心的信号自动开启阀体。

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,并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的要求。


(五)灭火器配置

洁净厂房内各场所应配置灭火器,并应符合现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定。灭火器的配置,其关键在于正确选择和使用灭火剂。灭火剂选择时,应考虑配置场所的火灾类型,灭火剂的灭火能力,对保护对象污损程度,使用的环境温度以及灭火剂之间、灭火剂与可燃物的相容性。在洁净室内通常不宜选用化学干粉灭火剂、泡沫灭火剂等灭火后会对工艺设备和洁净室环境产生一定污染和腐蚀作用的灭火剂。二氧化碳灭火剂灭火后不留痕迹.不污损、腐蚀保护物品,在洁净室内得到普遍使用。


(六)疏散标志和应急照明

洁净厂房内应设置供人员疏散用的应急照明。在安全出口、疏散口和疏散通道转角处应按现行国家标准设置疏散标志,在专用消防扑救口处应设置红色应急照明灯。


六、气体管道的安全措施

洁净厂房气体管道的干管,应敷设在上、下技术夹层或技术夹道内,当与水、电管线共架时,应设在其上部。与本房间无关的管道不应穿过。气体管道应按不同介质设明显的标识。


各种气瓶库应集中设置在洁净厂房外。当日用气量不超过1瓶时,气瓶可设置在洁净室内,但必须采取不积尘和易于清洁的措施。


(一)可燃气体报警装置和事故排风装置

可燃气体易燃易爆,危险性大,可能发生燃烧爆炸事故,而且发生事故时波及面广,危害性大,造成的损失严重,下列部位应设可燃气体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:

1、甲类火灾危险生产的气体入口室。

2、管廊,上、下技术夹层或技术夹道内有可燃气体管道的易积聚处。
3、洁净室内使用可燃气体处。

(二)管道安全技术措施

1、可燃气体管道应设下列安全技术措施:

(1)接至用气设备的支管和放散管,应设置阻火器。

(2)引至室外的放散管,应设防雷保护设施。

(3)应设导除静电的接地设施。


2、氧气管道应设下列安全技术措施:

(1)管道及其阀门、附件应经严格脱脂处理。

(2)应设导除静电的接地设施。






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