关键词:净化车间 洁净度 温度 设计与施工
1 工程概况该项目位于江苏省昆山市,是TFT-LCD液晶显示面板生产厂房项目,该项目建筑占地面积为281102㎡,计容总建筑面积为500762㎡,实际总建筑面积为684021㎡,包括三座洁净车间生产厂房(A栋、B栋、C栋),一座餐厅(R栋)、两座综合动力站(U栋、G栋)、气体站(Y栋)、变电站(E栋)、燃气调压站(P栋)、废弃物暂存(S栋)、警卫室1~3(M栋)等建筑单体。(见下图1)
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本文以B栋(见上图1中斜线阴影处)净化生产厂房为例,详细分析洁净车间施工完成后,进行洁净度及温度测试时,室内参数不达标的情况,以及给出问题的解决方案。
TFT-LCD液晶显示面板工艺流程主要分为四个阶段:阵列工艺、彩膜工艺、成盒工艺和模组工艺,如图2。
从工艺简介可以看出,TFT-LCD液晶显示面板生产工艺对环境的洁净度要求十分严格,如果生产区内洁净度不达标,对产品质量有很大破坏,产品合格率将严重下降。
B栋二层净化生产车间洁净度要求不同,分为十万级区(ISO 8)、万级区(ISO 7)和千级区(ISO 6),如下图4所示。
二层净化车间施工完成后,业主对其进行洁净度测试(空态),发现某个stocker区的洁净度不达标,进而检讨B栋二层整个净化车间的洁净度,发现千级区(ISO 6)洁净度和十万级区(ISO8)的洁净度都达不到设计标准,要求改进。
净化车间的洁净度是由车间内循环空气的换气次数决定的,本项目气流组织为上送下回,空气循环由空气过滤单元(FFU)及回风墙上百叶实现。(详见下图3)
首先对原FFU设计图纸(如下图5)进行分析检查,根据GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》第6.3.3条[1]规定,千级(ISO 6)无尘室换气次数为50~60次,同时因为此项目为台湾业主,按照台湾地区设计经验,千级(ISO 6)无尘室FFU覆盖率须达到16.7%以上。
空气洁净度等级 | FFU覆盖率 | ||
国标 | 工程 | 简称 | |
ISO1~3 | 一级 | 1 | 100% |
ISO4 | 十级 | 10 | 50% |
ISO5 | 百级 | 100 | 25% |
ISO6 | 千级 | 1K | 12.50% |
ISO7 | 万级 | 10K | 6.25% |
ISO8 | 十万级 | 100K | 3.13% |
ISO9 | 百万级 | 1000K | 1.56% |
经校核,原设计方案中,净化车间内FFU布置均匀,FFU覆盖率及车间换气次数均能满足设计要求,故排除设计原因,继续查找施工原因。
将FFU的设计图纸与现场施工图纸(如下图6)进行对比,发现千级(ISO 6)净化区域和十万级(ISO 8)净化区域内的生产机台上方的FFU的布置有缺失,经过与现场施工人员讨论后,得出原因,施工前,由于进行管线空间综合布置工作的套图人员考虑不周,预留FFU的安装空间不足(预留FFU安装高度为300mm,实际采购FFU安装高度约为400mm,如下图7),洁净室内部分区域的FFU位置被静压箱层内的空调新风管、工艺排气风管及排烟风管挡住,无法安装,施工人员在没有和设计师及业主协商的情况下,直接把无法安装的FFU取消,或者移位到其他区域可安装的位置。此过程也涉及到将若干FFU从千级区移位万级区域。
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图4 B栋二层净化车间洁净等级划分图
图5 B栋二层净化车间FFU设计布置图
图6 B栋二层净化车间FFU现场实际布置图
由上图6可以看出,图中红色框线处均缺少FFU的布置,千级净化区和十万级净化区内循环风换气次数不足,进而测试洁净度达不到设计要求,同时,因FFU布置不均匀,导致洁净室内气流组织不好,若干区域缺乏足够换气次数的循环风经过,形成气流死角。
根据现场实际情况,与设计经理、施工经理及业主方技术顾问共同讨论后,给出以下几个处理方案:
图8 B栋二层净化车间新增FFU及RCU布置图
图9 天花下吊装FFU示意图
在按照3.2中给出的处理方案进行改进后测试,二层净化车间内各等级无尘室内的洁净度均能达到设计要求,且原死角处的气流组织得到明显改善,问题得以解决。
此次问题产生的后果有:
净化车间洁净度测试不合格,严重影响整厂完工进度及交付业主进程;
改进施工是在洁净室已完成后进行,使得施工难度加大,施工成本增加;
严重影响施工企业在业主心中的印象。
空调系统主要是为满足生产工艺的要求,是生产工艺的一部分,尤其不能擅自改动!施工单位对此没有意识和概念,所以也就没有重视。
施工图设计应该在说明中特别强调这一点,以免再发生此类问题!这是设计院应该引起重视和汲取教训的方面。
B栋二层净化车间建造完成后,业主对室内温湿度进行监测,发现某洁净室内温度不均匀,局部区域温度偏高(25~26℃),局部区域温度偏低(20~21℃)。
设计值要求为:22~24℃。
适逢暑期高温天气,温度偏高的区域内,工作人员反应身穿无尘服工作时,有较强的热闷感,很不舒适,业主要求分析室内空调温度分布不均的原因并提出改善室内温度环境的解决方案。
本项目二层净化车间内空调系统由组合式新风空调箱(MAU)+干盘管(DCC)+风机过滤单元(FFU)构成,气流组织为上送下回,室内回风经由回风墙上的回风百叶,由回风墙上部的干盘管处理后进入静压箱层,与来自新风空调箱的新风混合后再由FFU均匀送至生产车间内,完成循环。
净化车间内的洁净度由室内循环风的换气次数来保证,湿度由处理到露点温度的新风来调节,而温度则由回风墙上的干盘管来调节。
现业主反映某洁净室内局部温度分布不均,首先从回风墙布置、FFU的布置及干盘管的设计方面查找原因,通过查阅施工图纸及现场勘查后发现,室内温度不均有以下几个原因:
图10 洁净室内温度分布不均区域示意图
首先采用方案5),对FFU转速进行调整,发现室内温度分布不均的情况有改善,但改善效果不明显;
其次,同时选择方案1)、方案2)和方案4)进行改进,且与业主协商,因此区域设备机台及生产工艺对温度要求不敏感,调整室内温度检测范围,由23±1℃放宽至23±2℃。
施工完成后,对室内温湿度进行检测,达到业主要求,室内水平方向上温度分布均匀,改造成功。
影响生产车间内工作人员的舒适度,业主方不满意,影响企业在业主心中的印象;
室内温度精度达不到设计要求,很可能会对生产工艺造成影响,虽然本案出问题的区域,设备及生产工艺对温度要求不敏感,但也应该引起关注,在后续工程中高度重视;
用新风来改善室内温度,新风量较大,需校核原设计新风空调箱风量,对二期设计产生影响;
本次改进工作是在洁净室已完成后施工,使得施工难度加大,施工成本增加;
严重影响整厂完工进度及交付业主进程。
通过本案分析,在解决净化车间内洁净度及温度测试不达标的问题时,可以发现,洁净度和温度是否达标,决定性的因素是空气处理和气流组织!
在施工过程中,任何对此产生影响的修改都应该通知设计院对系统进行相应的修改!生产厂房净化空调系统最终能否顺利运行,与设计同现场施工的配合密切相关。
电子生产厂房往往工艺调整频繁,边施工、边做调整设计的现象时有发生,这就需要施工单位与设计单位保持紧密联系,一旦业主方调整建筑隔间,需要及时反馈给设计师进行校核,从而变更空调设计;
同时,施工人员也应及时把现场施工碰到的问题(如FFU安装不下等)及调整方案反馈给设计师校核,而不能做擅自调整;设计人员在做设计时,也应站在施工人员的角度考虑问题,如充分考虑设备及管道的安装空间是否足够等。
总之,设计与施工二者的关系是相辅相成、同等重要。
参考文献
[1] 中国电子工程设计院.净化厂房设计规范:GB50073—2013[S].北京:中国计划出版社,2013:19-24
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