某电子厂生产车间建筑设计问题浅析

2021-01-07曾定文

河南建材 2021年2期

曾定文

中国轻工业广州工程有限公司（510000）

1 工程概况

某电子厂生产基地总占地面积为7.8 万m2，总建筑面积为12 万m2。项目采用分期设计、分期建设的方式，总投资约4 亿元。拟在现有厂区内新建生产车间，生产车间为4 层建筑，建筑占地1.2 万m2，建筑面积约 5 万 m2，年产封装基板 12 万 m2、刚饶电路板6 万m2、刚性电路板 12.36 万m2，项目建设内容包括机加工中心、中转仓库、废水处理系统、刚饶线路板和刚性线路板生产线及配套公用设施、设备和环保设施等。产品采用铜箔基板等原料，经裁板、磨边、烘干、压合等工序加工而成。电路板车间的特点是对洁净度要求较高，布局和综合管线较复杂，其中无尘车间要求为万级洁净度，采用FFU洁净方式。

2 生产车间建筑设计分析

2.1 建筑设计

本项目为生产电路板车间。项目场地大致呈正方形，东西长100 m，南北长约120 m。项目单体各功能区为:1 层分为三大区域，北面主要为物流暂存区，中间为钻孔设备区，南面为环保处理区；2 层为刚饶电路板生产车间；3 层为刚性电路板生产车间；4 层为预留车间。

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，原有生产车间位于核心生产区的东侧，将二者之间通过走廊连接，以方便新旧生产区之间的人、物流通；办公区位于新建车间的东南角，也是通过连廊连接。这种布局将核心生产区布置在整个厂区的中心，各种用房及走廊环绕在其周围，使洁净车间在平面布局上不与外界直接接触，即满足了工艺生产的要求，又使各部门之间有机结合，从整体布局上为恒温恒湿密闭的洁净厂房创造有利条件。

本次车闸入口设计方案:管理人员从2 楼走廊进入车间；生产人员从1 层北侧入口进入车间；原料从1 层西侧进入车间。

由于技术不断发展，此类生产厂房的功能越来越复杂。以往的设计常常将整个工艺生产流程分散布置在若干单体建筑内，如此会占用大量用地，对于本项目也不现实。故本项目在设计之初经过充分考虑，采用更加集中、节能、高效、经济的方式，将整个工艺流程集约在一个建筑内，这样虽然管线布置更加复杂，但是经济和节能效果非常可观。

此类厂房对生产环境的要求非常严格，必须具有洁净、恒温恒湿、防微振、防水、防爆、防腐蚀、防静电等功能，同时如果设计不正确，则会出现房间结露、新风回风带入雨水、温度不稳定等一系列问题。为了规避此类问题，在设计之初便列出了问题表，让各专业逐一核对，以确保建筑能够有效地满足生产需求。

本项目根据生产工艺要求建设ISO5.5 级局部4.5/3.5 洁净室。送风单元采用超高过滤器，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，然后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，再至侧面的扶风竖井，竖井安装100 mm 厚的玻镁板，以满足防结露的要求，利用此循环实现高洁净度的环境。针对空调模式，核心生产区设计为4 层钢筋混凝土框架结构，其中第1 层和第3 层为技术下夹层，第2 层和第4层为生产层。技术夹层和其上部的工艺生产层之间为格构梁，梁上铺设不锈钢穿孔地板，以利于洁净空气流动；工艺生产层设金属板吊顶及FFU，吊顶上部为静压箱，以保证风压稳定；在第2 层和第3 层之间设混凝土板分隔，如此相当于两座洁净厂房竖向叠层布置。平面布置根据工艺布置确定，由于此类工艺要求连续生产，不能中断，故此类厂房一般均为大空间；对于洁净度要求较高的局部，采用隔断分隔，特殊处理。地坪一般采用环氧涂料地面，无尘车架采用聚氨酯地面；隔断采用玻镁夹心板、硫镁夹心板等满足耐火和洁净要求的板材；洁净恒温车间采用中空玻璃窗，部分对光线有要求的房间采用黄光玻璃。部分机电专业的管线会穿越FFU 夹层（无法避免），但FFU 回风夹层温度低，经常会引起车架内冷凝现象，故在设计上要求穿FFU 夹层的管线必须全部包裹保温材料。

空间的增大及空气的流动极大地满足了生产的要求，但却对人员的安全疏散及防火提出了更高的要求。与其他厂房相比，此类洁净厂房的特点是:洁净单元面积大且密闭，内部空气流动性强。如本项目中一个洁净单元的面积就达4 000 m2，洁净区两侧设置了宽度为6 m 的回风夹道，生产层与下层夹层连通，此类建筑结构增大了火灾向水平方向及竖向蔓延的可能。根据目前执行的《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为丙类、耐火等级为一级。将建筑高度控制在23.9 m，以此将车间定性为丙类多层生产车间，将建筑消防等级降低在一个更加经济合理的范围内。由于工艺生产层和下夹层并未用楼板完全隔开，而是开有许多用于空气流通的洞口，故按照一个防火分区考虑。在核心生产区周围设置防火墙，使其与周围辅助用房完全隔开。洁净区内部的安全疏散距离，根据《电子工业洁净厂房设计规范》中“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置灵敏度严于0.01%obs/mde 高灵敏度早期火灾探测系统后，安全距离可按照工艺需求确定，但不得大于本条第2 款安全规定的安全疏散距离的1.5 倍”的规定进行设计。对于玻璃基板尺寸 1 500～1 850 mm 的 TFT-LCD 厂房，当洁净生产区人员密度小于0.02 人/m2时，其疏散距离可按工艺需要确定，但不得大于120 m。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实现。本设计采用加压通风的封闭疏散楼梯间的方式，可将楼梯间布置在车间靠内侧区域，同时也增大了安全疏散距离。

2.2 结构设计

对于此类大型电子洁净车间，另外一个很难避免的问题就是变形缝问题。由于建筑结构的规范要求，随着建筑平面尺寸的不断扩大及体型的复杂，通常需要设置变形缝，非常不利于满足此类洁净车架对洁净度和温度的要求，且车间本身管线复杂，如何处理此类关系也是项目难点。本项目混凝土部分采用结构分缝，其长度约为60 m，每个60 m 区段采用添加膨胀剂及膨胀加强带等措施。通过项目完工后的实际观察，取得了理想效果，能有效减少收缩开裂问题。

2.3 消防设计

对于电子洁净车间来说，车间平面面积比较大，而内部房间功能分隔很多，但是在实际生产中也不希望增加太多的安全疏散门，此为生产与消防的矛盾。在设计过程中，总结出两种方法，一种是在车间轻质隔墙上安装固定的安全逃生窗，旁边设置逃生锤；另一种办法是在生产工艺要求的推拉门上设置小尺寸的平开逃生门，在推拉门关闭的时候可以单独开启逃生门，以满足逃生需求。

对于因生产洁净工艺需要而设置的FFU 夹层，因其中设置了大量的管线，且层高也较高，故按照规范也设置了喷淋装置。