电子洁净厂房设计要点分析

电子洁净厂房设计要点分析
作者：张钢
来源：《城市建设理论研究》2013年第15期
摘要：随着电子科技不断发展，生产工艺对建筑本身提出了更高的要求，多工序，综合，洁净超大厂房不断出现，针对此类建筑的自身特点，本文以实际设计项目入手详细探讨了此类超大洁净厂房从方案布局到详细设计阶段所需注意的问题及解决措施。

关键词：洁净厂房；节能设计；功能分区；防火设计
中图分类号：TN305.97文献标识码： A 文章编号：
随着科技不断发展，液晶显示技术的不断发展创新，生产工艺对电子洁净厂房也提出了更新更高的要求。

建筑本身作为一个容器，是保证生产活动正常进行的重要组成部分，如何实现预定的功能，恰当地处理洁净用房和非洁净用房以及不同洁净等级用房之间的相互关系，创造最优综合效果的建筑空间环境，是设计者任务及目标。

本文通过实际项目案例，介绍和分析了电子洁净厂房设计应特别注意的事项及问题的解决办法，为今后类似项目的建设提供一些参考资料。

本项目主要生产的产品为中小尺寸显示器件配套的显示模组。

项目建设场地大致呈长方形，东西长约731米，南北宽374米，按功能分为厂前区、生产区、动力及生产辅助区。

总平面图中将各种动力用房，辅助用房及玻璃库房围绕主生产厂房布置，使各用房之间联系方便，物流及工程线路短捷顺畅，节约运行成本。

各建筑物周围设有环行消防车道，消防通道宽度大于4m，净空大于4.5m，确保消防通道畅通。

本期工程场地设有三个出入口：一个主入口，一个辅助人流入口及一个物流入口,实现货物及人员分流，并满足紧急情况下的人员疏散要求。

此类厂房对外部环境要求较高，交通路网设置，水源的供给，绿化状况，空气质量状况，场地振动状况，配套设施情况，都是在选址过程中需要考虑的因素。

但是有些时候场地是设计师无法选择的，这就需要我们依据现实环境，做好小环境设计，合理利用现有场地，在满足生产流程的基础上，满足工艺及运输等各种需求的前提下，将各个建构筑物、道路、绿化及其它自然景物进行平面和空间的有机组合，使整个厂区既与城市环境相和谐，又自成系统，整齐美观，全面体现适用、安全、美观和长远发展的总体规划要求。

同时要积极布置绿化，增加厂区绿化效果，避免直接暴露地面，采用不起尘的材料铺砌路面，为洁净生产创造良好的外部环境。

主洁净生产厂房位于厂区中部，是项目的核心，该建筑体量及规模巨大，轴线长度506.25m，宽度186.50m。

占地面积74900m2,建筑面积304400m2,洁净生产区为四层钢筋混凝
土框架结构，核心生产区柱网尺寸12mX15.6m,屋面采用钢梁+压型钢板+混凝土屋面结构。

根据平面功能分为核心生产区、技术支持区，办公区，辅助生产区四部分。

根据工艺流程，合理布置各功能分区的位置。

切割区位于整个生产工序的后端，故将其布置在核心生产区的西侧，之间通过走廊连接，使两区既独立又联系方便，技术支持区包含空调机房，水站，变电站，化学品间，暂存间等生产辅助房间，将其布置在核心生产区的南北两侧，使辅助房间与生产使用点靠近布置，节省能源造价。

办公区位于东侧，为公司管理人员及各职能部门用房，面对厂区主入口，背靠生产区，人员进出及与生产区联系便捷。

如此布置将核心生产区置于整个厂房中心，周围有各种用房及走廊环绕，使洁净车间在平面布局上不与外界直接接触，这样布局即满足了工艺生产的要求又使各部分之间有机结合，从整体布局上为恒温恒湿密闭的洁净厂房创造有利条件。

在工业项目设计中，建筑师的能动性再次得到体现。

本设计考虑管理人员和生产线工人入口分开设置，即管理人员从东侧办公楼进入，而生产工人则由南侧支持区进入，这样即方便人员到达自己的工位，也便于管理。

南侧支持区设置两个门厅入口，分别为二层和四层洁净生产车间服务。

生产工人在一层门厅附近需要换鞋及一次更衣，然后乘坐电梯到达二层及四层，再进行二次更衣及吹淋后进入洁净室。

而原材料则是由北侧的支持区进入，同样物料也经过净化处理后进入洁净车间。

成品的出货通道设在厂房的西侧。

本设计充分利用了建筑的四个立面及在厂区中的位置及和各辅助建筑的关系，做到人流物流分离，洁污分离，流线简洁，提高效率。

由于技术不断发展，此类生产厂房功能越来越复杂，面积越来越大，以往的设计常常是将整个工艺生产流程分散布置在若干个单体建筑内，如此就会占用大量用地，增加各种管道费用，浪费能源，故本项目设计之初就考虑避免这些不足，而采用一种更加集中，节能，高效，经济的方式，将他们集中优化在一栋建筑内，我们优化工艺布局，将厂房叠层布置，这样一来占地面积，及屋面面积大大减少，节能效果相当可观。

此类厂房对生产环境要求极为严格，要求厂房具有洁净、恒温恒湿、防微振、防水、防火、防爆、防腐蚀、防静电等功能，本项目根据生产工艺要求建设ISO5.5级局部4.5/3.5级洁净室，采用超高效过滤器的送风单元，天花板上安装FFU，新风经过集中处理后，送入回风竖井，与回风混合，进入吊顶上部静压箱，经FFU加压过滤进入生产区，回风至下技术层，再至侧面的回风竖井，如此循环实现高洁净度的环境。

针对此空调模式，核心生产区设计为四层钢筋混凝土框架结构，其中第一层和第三层为技术下夹层，第二层和第四层为工艺生产层，技术夹层和其上部的工艺生产层之间为格构梁，梁上铺穿孔架空地板，以利洁净空气流动，工艺生产层设金属板吊顶及FFU，吊顶上部为静压箱，在第二层和第三层之间设混凝土楼板分隔，如此相当于两座洁净厂房竖向叠层布置。

平面布置根据工艺设备布置确定，由于此类生产要求连续不能中断，故此类厂房一般均为大空间，局部有洁净度提高的地方采用隔断分隔，特殊处理。

空间的增大及空气的流动极大的满足了生产的要求，但却对人员的安全疏散及防火提出了更高的要求，和其他厂房比较此类洁净厂房的特点是，洁净单元面积大且空间密闭，内部空气流动性强，例如本项目中一个洁净单元的面积就达52500m2，洁净区两侧设置了宽度6米的回风夹道，生产层与下夹层连通，此类建筑结构增大了火灾水平方向及竖向火灾蔓延的可能。

根据目前执行的相关规范，《建筑设计防火规范》；《洁净厂房设计规范》；《电子工业洁净厂房设计规范》规定，本建筑火灾危险性类别丙类，耐火等级一级，由于工艺生产层和下夹层并未用楼板完全隔开，而是开有许多空气流动的洞口，故按照一个防火分区考虑，核心生产区周围设置防火墙与周围办公，辅助用房完全隔开。

洁净区内部的安全疏散距离则根据《电子工业洁净厂房设计规范》规定：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，但不得大于本条第2款规定的安全疏散距离的1.5倍。

对于玻璃基板尺寸大于1500mm×1850mm的TFT-LCD厂房，当洁净生产区人员密度小于0.02人/m 2时，其疏散距离可按工艺需要确定，但不得大于120m。

如此一来，疏散距离大大提高，当然这需要通风，自控，通信等各专业配合才能够实现。

本设计采用洁净区和支持区共用疏散楼梯间的方式，通过距离计算确定楼梯间位置，疏散楼梯间采用防烟楼梯间，一层设置安全通道直通室外。

由于建筑结构的要求，随着建筑平面尺寸的不断扩大及体型的复杂，结构的变形缝不可避免，这些缝隙均对厂房的洁净环境造成威胁。

如何处理好这些变形缝也是项目的成功关键之一。

本建筑在核心区和支持区之间设置了变形缝，建筑环境对于变形缝的要求是防水，防火，抗震，保温，气密，耐久且易于施工，针对这些要求我们在设计过程中仔细考虑，对变形缝节点做如下处理。

本项目地处严寒地区且多风沙，昼夜温差大，建筑的保温，隔气尤为重要，针对当地气候条件，经过多方案比较及计算，生产车间外墙体做法如下（由内到外）：传热系数满足节能及防止结露要求
1）金属面石膏板墙及龙骨
2）250mm厚加气混凝土砌块墙
3）60厚岩棉保温板
4）防水透气膜
5）金属单板外墙系统
屋面做法如下（由上到下）传热系数：
1）80厚C20细石混凝土保护层配φ6钢筋，双向中距150mm
2）150厚挤塑保温板（抗压强度达到150kPa）
3）3mmSBS双面自粘防水卷材+3mmSBS单面自粘防水卷材
4）水泥基渗透结晶型防水涂料一道
5）DECK钢承板上浇注混凝土表面赶光找平
目前很多现代化高科技厂房采用了金属板保温外墙体系，这种做法施工速度快，没有湿作业，外观效果现代受到很多设计师和业主的亲赖，我们开始也是考虑此方案外墙，但是后来去现场实地考察的时候发现当地经常刮风，且沙尘很大，屋内经常弥漫着土的味道，所以为了提高外墙的密闭性能，外墙上尽量减少开窗，同时我们在金属板的里侧增加一道砌块墙以弥补金属板的不足，增强外墙的热惰性能，有效减缓室内温度与外界环境的波动。

以上是本人在项目实际设计过程中的一点体会，涉及到洁净厂房的选址，总平面布置，厂房的布置，剖面设计，防火疏散设计，细部节点设计等，一个好的设计远不止这些内容，在此仅作抛砖引玉，供大家参考。

参考文献：
晁阳.《科学建筑设计是洁净生产重要保障》中国电子报电子网 2009。