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4.1.1洁净厂房与其它工业厂房的区别在于洁净厂房内的生产工艺有空气洁净度要求。
因此,设有洁净厂房的工厂厂址宜选在大气含尘浓度较低的地区,如农村、城市远郊、水域之滨等,不宜选择在气候干旱、多风沙地区或有严重空气污染的城市工业区。
根据国内外测试资料,农村空气污染程度较低,其含尘浓度一般只相当于城市含尘浓度的几分之一,甚至低一个数量级。
而城市工业区的含尘浓度又远高于城市市区及市郊。
不同地区含尘浓度也不同,如表1~表3所示。
不同季节的含尘浓度也不相同,表4所列是天津市某地段不同季节室外含尘浓度的实测值。
从表1、表2中可以看出,各地区、场所大气环境质量差别较大,若在环境质量较差的地区建厂,设计中应采取有效的技术措施,以确保洁净厂房的技术要求。
4.1.2洁净厂房内当布置有精密设备和精密仪表,若它们有防微振要求时,为解决防微振问题,在厂址选择或已建工厂内的洁净厂房场地选择过程中,需要对周围振源的振动影响作出评价,以确定该厂址或场地是否适宜建设。
周围振源对精密设备、精密仪器仪表的振动影响,是若干单个振源振动的叠加结果。
这种叠加,目前还没有系统的参考数据及实用的计算方法。
因此,应立足于实测。
过去有的工厂,由于建厂前没有对周围各类振源的振动影响进行实测,建成后发现对精密设备、精密仪器仪表影响很大,有的甚至难以工作,给生产、试验带来很大困难,这说明实测振源振动影响是非常必要的。
4.1.3本条规定仍以规范编制组的科研成果报告《环境尘源影响范围研究》为依据。
根据上述报告,道路灰尘“严重污染区”位于道路下风侧50m范围之内,100m以外为“轻污染区”。
洁净厂房最好离开车辆频繁的干道100m以外,但考虑到厂区总平面布置的可能性以及厂区围墙或厂内路沿绿化的阻尘作用等因素,本条规定洁净厂房与车辆频繁的干道之间的距离宜大于50m。
4.1.6绿化有良好的吸尘、阻尘作用。
洁净厂房周围场地绿化应以种植草坪为主,小灌木为辅,不宜种植观赏花卉及高大乔木。
因为观赏花卉多为季节性一年生植物,需经常翻土、播种、移植,从而破坏植被,使尘土飞扬;
而高大乔木树冠覆盖面积大,其下部难以植被,亦易产生扬尘。
洁净厂房外围宜种植枝叶茂盛的常绿树种。
洁净厂房周围绿化树种应选用不产生花絮、绒毛、粉尘等对大气有不良影响的树种。
4.2工艺平面布置和设计综合协调
4.2.2随生产工艺的不同,洁净厂房内常有多种气体、液体供应管道,如氢、氧、氮、氩、压缩空气和纯水、上水等管道,以及电气管线、净化空调系统的送回风管和局部排风管等,管线交叉复杂。
因此,在进行管线综合布置时,必须在平面和标高上密切配合,综合考虑,才能做到安装、调试、清扫、使用和维修的方便及整齐美观。
对国内已建成的洁净厂房调研中了解到为布置各种管道和高效过滤器等,一般均设置了技术夹层或技术夹道,大多使用效果良好,但有的新建工程把技术夹层设计得过高是不经济的。
改建工程由于空间较小,管线布置比较紧凑,但布置得合理,效果也是不错的。
因此,在进行管线综合布置设计和确定技术夹层层高时,应进行技术经济比较,做到技术上可靠,经济上合理。
4.2.3随着工艺生产技术的发展,生产自动化程度的提高和改进,近年来洁净厂房建设中大都采用大开间,以满足生产工艺要求。
洁净厂房内除去考虑生产安全性需增设隔断外,一般不设隔断。
因此,本次规范修订中仅作两款的规定。
4.3人员净化和物料净化
4.3.1、4.3.2人员与物料进入洁净室会把外部污染物带入室内,特别是人员本身就是一个重要的污染源,不同衣着、不同动作时人体产尘量见表5,从表中数据可见身着普通服装的人走动时的产尘量可达约(≥0.5μm)近300×
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国外有关资料报导,洁净室中的灰尘来源分析见表6,来源于人员因素的占35%。
对洁净室空气抽样分析也发现,主要的污染物有人的皮肤微屑、衣服织物的纤维与室外大气中同样性质的微粒。
由此可见,要获得生产环境所需要的空气洁净度,人员与物料的净化是十分必要的。
雨具存放、换鞋、管理、存外衣、更洁净工作服是人员净化用室的基本组成部分,也是人员净化必须的。
生活用室及其它用室应视车间所在地区的自然条件、车间规模及工艺特征等具体情况,根据实际需要设置。
例如:
车间规模较大、人员集中或工艺为暗室操作的洁净室应设必要的休息室。
4.3.3
1净鞋的目的在于保护人员净化用室入口处不致受到严重污染。
国内多数洁净厂房人员入口前设有擦鞋、水洗净鞋、粘鞋垫、换鞋、套鞋等净鞋措施。
为了保护人员净化用室的清洁,最彻底的办法是在更衣前将外出鞋脱去,换上清洁鞋或鞋套。
现有洁净厂房工作人员都执行更衣前换鞋的制度,其中不少洁净厂房对换鞋方式作了周密考虑,换鞋设施的布置考虑了外出鞋与清洁鞋接触的地面有明确的区分,避免了清洁鞋被外出鞋污染,例如跨越鞋柜式换鞋,清洁平台上换鞋等都有很好的效果。
2外出服在家庭生活及户外活动中积有大量微尘和不洁物,服装本身也会散发纤维屑,更衣室将外出服及随身携带的其它物品存放于专用的存衣柜内,避免外出服污染洁净工作服。
关于衣柜的数量,考虑到国内洁净厂房当前的管理方式和习惯,外出服一般由个人闭锁使用,按在册人数每人一柜计算是必要的;
洁净工作服柜一般也可按每人一柜设计,但也有集中将洁净工作服存放于洁净柜中的,置于洁净柜中更为理想,条文中按置于洁净柜中规定。
3手是交叉污染的媒介,人员在接触工作服之前洗手十分必要。
操作中直接用手接触洁净零件、材料的人员可以戴洁净手套或在洁净室内洗手。
洗净的手不可用普通毛巾擦抹,因为普通毛巾易产生纤维尘,最好的办法是热风吹干,电热自动烘手器就是一种较好的选择。
考虑到进入洁净室的人员,要在较短的时间内完成一系列人净程序,每道程序耗费的时间必须加以控制。
因此,对于每个设备使用人数,在参考《工业企业设计卫生标准》(TJ36)中有关规定的基础上,根据洁净厂房上述使用特点,适当提高了标准。
4洁净区内设置厕所不仅容易使洁净室受到污染,还会影响洁净区的压力控制。
条文中规定洁净区内不宜设厕所。
人员净化用室内的厕所应设在盥洗室之前,厕所设前室作为缓冲,前室还应放置供人员入厕穿用的套鞋。
5工业洁净室设置空气吹淋室的理由是:
1)在一定风速、一定吹淋时间的条件下,空气吹淋室对清除人员身上的灰尘有明显效果。
规范编制组关于“吹淋室效果的测定”科研成果,对于经吹淋与不经吹淋两种情况的人员散尘量作了大量的测试对比。
结果表明吹淋室的吹淋效果,对于大于等于0.5μm的尘粒约为10%~30%,对于大于等于5μm的尘粒约为15%~35%。
2)吹淋室具有气闸的作用,能防止外部空气进入洁净室,并使洁净室维持正压状态。
3)吹淋室除了有一定净化效果外,它作为人员进入洁净区的一个分界,还具有警示性的心理作用,有利于规范洁净室人员在洁净室内的活动。
4)国内洁净厂房的现状是:
在统计的38个洁净厂房中,约80%设有空气吹淋室。
关于吹淋室的使用人数,主要取决于每人吹淋所需时间和上班前人净的总时间。
参考计算方法:
假定洁净室自净时间为30min,换鞋、更衣占去10min,上班人员总吹淋时间为20min。
设每人吹淋30s,另加准备时间10s,则一个单人吹淋室可供30人使用。
当最大班使用人数超过30人时,可将2个或多个单人吹淋室并联布置。
垂直层流洁净室由于自净能力强,无紊流影响,人员散尘能迅速被回风带走而不致污染产品,鉴于这种有利条件,也可不设吹淋室而改设气闸室。
吹淋室旁设通道,可使下班人员和卫生清扫或检修人员的进出不必通过吹淋室,起到保护吹淋设备的作用,同时也方便检修期间设备、工具等进出。
4.3.4人员净化应当循序渐进,有一个合理的程序,在净化过程中,避免已清洁部分被脏的部分所污染。
根据目前国内洁净厂房常用的人员净化程序,本规范提出了一次更衣(盥洗前存外衣)、一次吹淋的人净程序。
4.3.5关于人净用室建筑面积控制指标,主要是参考了有关资料提出的面积指标和部分洁净厂房实际采用的指标,进行统计后得出的。
原规范提出的人净用室面积可控制在5~6m2/P之内。
规范修编组通过对主要人员净化用室、设施在几种柱网不同面积房间内进行设备的排列布置所推算出的面积指标,其上下值大致与上述资料分析所得出的指标相接近。
但根据近年实践发现原规范面积指标偏大,本次修订规范改为2~4m2/P计算。
当人员较多时,面积指标采用下限;
人员较少时,面积指标采用上限。
国内现有的洁净厂房,一些洁净工作服更衣室够不上空气洁净度等级,也没有为工作服配带洁净送风的衣柜;
还有一些洁净厂房虽然没有对洁净工作服更衣室提出空气洁净度等级要求,但室内采用空气高效过滤送风系统,或将洁净室内的净化空气部分地引入更衣室。
本次规范修订时对洁净工作服更衣室的空气洁净度等级提出了“宜低于相邻洁净区1~2级”的要求。
4.3.6鉴于我国当前的实际情况,本次修订规范中明确规定了洁净工作服洗涤室的室内空气洁净度等级不宜低于8级。
4.4噪声控制
4.4.1洁净室的噪声一般不算高,但调查数据差异较大,相差近10dB(A)。
国内关于噪声对健康影响的研究表明,低于80dB(A)的一般工业噪声,对健康的影响不太大。
因此,洁净室噪声标准的制订主要考虑噪声的烦恼效应、语言通讯干扰和对工作效率的影响。
国外洁净室噪声标准的研究工作开始于20世纪60年代。
1966年制定的美国联邦标准209a和1974修订的209b规定:
“洁净室的噪声控制在可能进行必要的通话,满足操作或产品的要求,并使人员保持在舒适和安全的范围内”。
在ISO/DIS14644-4标准(草案)中规定:
“应依据洁净室内人的舒适和安全要求及环境(如其它设备)的背景声压级来选择适宜的声压级。
洁净室的声压级范围为40~65dB(A)”。
从收集的国内外洁净室噪声标准来看,有以下几个特点:
洁净室的噪声标准一般均严于保护健康的标准。
在洁净室的环境下,噪声条件主要在于保障正常操作运行,满足必要的谈话联系,提供舒适的工作环境。
绝大多数标准给出的允许值在65~70dB(A)范围,医疗行业则更低。
现行的大多数标准均以A声压级作为评价指标,也有少数标准对各频带声压级提出了限制。
少数标准按不同的空气洁净度等级分别给出了噪声容许值,而大多数标准对不同的空气洁净度等级洁净室提出了一个统一的容许值。
根据“洁净厂房噪声评价与标准的研究”所得到的成果,我国59个洁净厂房平均噪声级的分布,电子工业216个洁净室的噪声分布状况和不同声级下各种效应的主观评价指标如图1所示。
由图1可见,若以65dB(A)作为洁净室噪声允许值标准,工人感到高烦恼的百分率低于30%,对集中精神感到有较高影响的百分率不到10%,而对工作速度、动作准确性的影响则可忽略,从主观评价调查看,语言通讯干扰可以属于轻微的等级。
如按这一限值来衡量现有洁净室的噪声,则有75%超过标准,就电子工业而言,也有47%的洁净室超过标准。
近年来我国的洁净室环境技术有了一定的发展,但对噪声的控制技术还相对滞后,从1996~1997年对国内部分行业的部分洁净室进行的调研还有相当一部分的洁净室噪声在65dB(A)以上,就电子工业而言,还有约35%的洁净室超过标准。
同样由图1得知,若以70dB(A)为噪声允许值标准,工人感到高烦恼的百分率将达到39%,对于集中精神感到有较高影响的百分率为12.4%,对工作速度和动作准确性影响仍不显著,对语言通讯的干扰则属于较高的等级。
如按70dB(A)的限值来衡量现有洁净厂房的噪声,则多数可以满足标准。
目前国内的相当一部分洁净室的隔墙使用的是进口或国产的金属壁板,由于壁板的隔声量存在着某些薄弱环节而造成隔声不理想,且室内的噪声仍过高,例如上海某公司使用的是进口壁板,其室内噪声平均值达69dB(A);
上海某公司使用的也是进口壁板光刻间测得其室内平均噪声值为70dB(A),其它的一些洁净室的生产环境的噪声也是偏高,也就是说从噪声的效应来看,标准低于65dB(A)为好。
对国内几个行业不同气流流型洁净室的静态和动态噪声所进行的分析表明,不同气流流型的静态噪声有较大差异。
非单向流洁净室的静态噪声实测值在41~64dB(A)范围内,平均为54dB(A);
单向流、混合流洁净室的静态噪声实测值在51~75dB(A)范围内,平均为65dB(A)。
非单向流洁净室较之单向流洁净室的静态噪声平均值约低11dB(A)。
非单向流洁净室和单向流、混合流洁净室静态噪声的差异与其送风量(或换气次数)和净化空调系统的特征有关。
4.4.4~4.4.6控制设备噪声首先应从声源上着手。
设计时应选用低噪声设备。
在某些情况下,由于技术或经济上的原因而难于做到时,则应从噪声传播途径上采取降噪措施,例如把高噪声工艺设备迁出洁净室或隔离布置于隔声间内。
有些由于与生产联系密切,必须置于洁净区内的高噪声设备,亦可采用隔声罩隔绝噪声。
国内现有洁净厂房中,不少洁净室将机械泵一类高噪声设备置于洁净室外套间或技术夹道或服务区内,洁净室内噪声有明显降低。
洁净室的静态噪声主要来源于净化空调系统和局部净化设备运行噪声,静态噪声的大小与洁净室气流流型、换气次数等因素有关。
但关键在于净化空调系统的布置及合理的降噪措施,不合理的设计方案必然导致较高的静态噪声。
关于降低洁净室净化空调系统噪声的措施,国内外有关资料提出了一些有效的措施:
如《现代洁净室概念》一文中强调“选择那种能满足气流要求的噪声最低的风机,还应该采用弹性减振基础”。
关于消声器的使用,文中说:
“管道消声器在中频和高频范围内降低噪声是有效的,当风管敷设长度在15m以内时,就应考虑采用消声器”。
关于风管的连接,文中又说:
“通风机和送风管道与回风管道之间,应采用柔性连接管隔开”。
还要求“将通风机外壳、静压箱和管道等加上衬里”。
如北京某大学微电子研究所回风管道在未处理前噪声高达83.5dB(A),经过加设衬垫处理后噪声降到66.2dB(A),使光刻间的室内环境噪声平均下降了7~9dB(A)左右。
由此可见,只要对风道系统采取消声和防止管道固体传声等措施,洁净室噪声可以大幅度地降低。
国内还有不少洁净室,由于系统设计合理,并采取了降噪措施,室内噪声得到有效控制。
排风系统噪声对洁净室影响极大。
以集成电路生产为例,在生产过程中,外延、扩散、腐蚀、清洗等多种工序都需设排风系统,近年来,对于洁净厂房排风系统噪声治理日益受到重视,注意选用低噪声风机等。
由于洁净室内的工作环境要求比较安静。
洁净室的密封性能较好,噪声不易衰减。
按规定限制风管风速,既减小了净化空调系统的阻力,降低风机压头和转速,减弱了风机的噪声,又防止风速过大而产生附加噪声。
4.5微振控制
4.5.1有微振控制要求的洁净厂房,设计应考虑建筑结构的选型及地面(楼面)的构造做法,如增加基础及上部结构垂直及横向刚度,增加地面(楼面)刚度,能有效减小振动影响。
此外,还应考虑隔振缝设置及其有效的构造措施,壁板与地面及顶棚采用柔性连接等,均能减小振动传递。
即减小了对精密设备、仪器仪表的振动影响。
在洁净厂房设计中,应首先考虑对强振源采取隔振措施,以减小强振源对精密设备、仪器仪表的振动影响,在此基础上,精密设备、仪器仪表再根据各自的容许振动值采取被动隔振措施,就比较能够达到预定目的。
4.5.4精密设备、仪器仪表的被动隔振措施,由隔振台座及隔振器(或隔振装置)组成。
根据隔振设计计算需要,设定隔振台座为不变形刚体,为此应对隔振台座的形状、几何尺寸及材质选用等方面加以考虑,使之具有足够的刚度。
某些精密设备、仪器仪表在运行时,由于移动部件位置变化或加工、测试件的质量及质心位置变化,使各隔振器的变形量不相等,隔振台座发生倾斜,导致精密设备、仪器仪表难以正常工作。
为此,应设置校正倾斜装置,使隔振台座保持原有的水平度,以保证精密设备、仪器仪表的正常运行。
隔振系统阻尼过小,会产生较大的自振,以及受外界突发干扰(如对隔振台座的冲击、室内气流的扰动影响等),造成隔振台座幌动,这种振动值有时会大于精密设备、仪器仪表的容许振动值,影响其正常运行。
为此应增大隔振系统阻尼值,才能减小此类振动。
通过多项工程实践,认为隔振系统阻尼比不小于0.15,是比较恰当的。
4.5.5空气弹簧的垂直向、横向刚度很低,使隔振系统具有很低的固有振动频率,同时它具有可调节阻尼值的特性,隔振系统可获得需要的阻尼,因此,隔振系统具有良好的隔振效果。
当配用高精度控制阀时,可自动校正隔振台座的倾斜。
由于空气弹簧具有其它隔振材料及隔振器不可替代的优越性,已被我国及国际工程界普遍采用作为精密设备、仪器仪表的隔振元件。
用于被动隔振措施的空气弹簧隔振装置由空气弹簧隔振器、高精度控制阀、仪表箱及气源组成。
由于空气弹簧隔振装置在校正隔振台座倾斜时,会排出气体(如压缩空气、氮气等)。
因此对气源应进行净化处理,使其达到洁净室的空气洁净度等级,才能保证排出的气体不致对洁净室造成污染。
5建筑
5.1一般规定
5.1.1洁净厂房的建筑平面和空间布局应具有适当的灵活性,为生产工艺的调整创造条件。
本条文是指在不增加面积、高度的情况下,进行局部的工艺和生产设备调整,在这种情况下,厂房内墙的可变性就是一个重要的措施,为此,本条规定不宜采用内墙承重体系。
5.1.3主体结构要具备同建筑处理及其室内装备和装修水平相适应的等级水平。
若室内装备与装修水平高,而主体结构为临时性,就会形成严重的浪费。
本条规定着重于使洁净厂房在耐久性、装修与装备水平、耐火能力等几个方面相互协调,使投资长期发挥作用。
此外,温度或沉陷不但可能影响安全,而且还会破坏建筑装修的完整性及围护结构的气密性,故须对主体结构采用相应措施。
5.1.5对兼有一般生产和洁净生产的综合性厂房,在考虑其平面布局和构造处理时,应合理组织人流、物流运输及消防疏散线路,避免一般生产对洁净生产带来不利的影响。
当防火方面与洁净生产要求有冲突时,应采取措施,在确保消防疏散的前提下,减少对洁净生产的不利影响。
5.2防火和疏散
洁净厂房虽不同于一般工业厂房,但在材料与构造的耐火性能以及火灾的火势形成、发展与扩散等基本特性方面,两者都基本一致。
所以《建筑设计防火规范》(GBJ16)(以下简称防火规范)中不少条文同样适用于洁净厂房。
本节主要结合洁净厂房的下列特点,对于防火规范尚未包括或者不全适合的部分作必要的补充:
1空间密闭,火灾发生后,烟量特大,对于疏散和扑救极为不利。
同时由于热量无处泄漏,火源的热辐射经四壁反射室内迅速升温,大大缩短全室各部位材料达到燃点的时间。
当厂房外墙无窗时,室内发生的火灾往往一时不容易被外界发现,发现后也不容易选定扑救突破口。
2平面布置曲折,增加了疏散路线上的障碍,延长了安全疏散的距离和时间。
3若干洁净室都通过风管彼此串通,当火灾发生,特别是火势初起未被发现而又继续送风的情况下,风管成为烟、火迅速外窜,殃及其余房间的重要通道。
4室内装修使用了一些高分子合成材料,这些材料在燃烧时产生浓烟,散发毒气,有的燃烧速度极快。
5某些生产过程使用易燃易爆物质,火灾危险性高。
甲醇、甲苯、丙酮、丁酮、乙酸乙脂、乙醇、甲烷、二氯甲烷、硅烷、异丙醇、氢等,都是甲、乙类易燃易爆物质,对洁净厂房构成潜在的火灾威胁。
此外,洁净厂房内往往有不少极为精密、贵重的设备,建设投资十分昂贵,一旦失火,损失极大。
鉴于以上几方面的特点,为了保障生命、财产的安全,尽量减少火灾中的损失,本规范分别从防止起火与燃烧,便利疏散与抢救这两个方面补充提出若干条文,强调了建筑耐火等级与防火分隔,对于防火墙间占地面积与疏散路线提出较严格的要求。
这部分规范编制工作在公安部有关部门指导下进行。
本部分规定不包括防爆措施。
5.2.1分析洁净厂房火灾实例可以发现,严格控制建筑物的耐火等级十分必要。
本规定将洁净厂房耐火等级定为二级及二级以上,使建筑构配件耐火性能与甲、乙类生产相适应,从而减少成灾的可能性。
5.2.3
1限制防火墙间的面积,一是可以控制火灾蔓延,减少损失;
二是便于扑救,使消防人员既容易在现场寻找火源,也容易安全撤离。
防火墙间允许面积的大小,应视厂房的情况与生产火灾危险性确定。
2据调查统计,甲、乙类洁净厂房多数情况下,其占地面积,单层厂房在2500m2以下,多层厂房不超过1500m2。
考虑略留余地,则将防火墙间允许占地面积上限宜为3000m2(单层)和2000m2(多层);
与防火规范甲类生产的二级耐火建筑物允许占地面积相吻合。
由于甲、乙类生产往往混杂一处,故本规定不再予以严格区分。
本条规定为“宜为3000m2(单层)和2000m2(多层)”,此规定既考虑洁净厂房的特点作了较严格的规定,又为执行中因具体情况确有困难时,应在确保疏散距离的前提下仍可放宽按现行《建筑设计防火规范》(GBJ16)的规定执行。
3丙、丁、戊类洁净厂房的防火分区最大允许面积,本次修订中规定应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ16),不再作较严格的规定,这是因为:
①本规范第5.2.1条规定“洁净厂房耐火等级不应低于二级”。
已作了较严格的规定,可减少成灾的可能性。
②近年来,随着科学技术的发展,一些生产高新技术产品的洁净厂房,为了提高生产效率、产品质量,采用了大体量、大跨度的厂房布局,虽然其厂房占地面积时有接近或超过规范规定的“防火分区最大允许面积”的情况发生,但是,规范修编组认为,目前,突破现行国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ16)的有关规定的理由尚不充分,今后应不断总结经验,为作出新规定做好准备。
对于与洁净生产区空间连通的下夹层(主要作为回风空间),其面积可不计入洁净生产区防火分区面积。
5.2.4洁净室的顶棚和壁板,为避免因室内或室外一方发生火灾殃及另外一方,须规定其燃烧性能,即虽不能要求它与土建式顶棚或隔墙具有同样耐火极限,至少也须要求它的燃烧性能同建筑物相一致,即采用不燃烧体,且不得采用有机复合材料,以避免燃烧时产生窒息性气体、有害气体等。
目前国内外制造厂家生产的洁净室用金属壁板,大部分均能满足上述要求。
5.2.5控制了防火墙间占地面积后,还需要在一个防火分区内洁净区与非洁净区之间设防火分隔,本条规定防火分隔应为不燃烧体,并规定了耐火极限,主要是从保护洁净区的财产