高科技廠房消防安全設備
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高科技廠房消防安全設備. 主講人 邱 晨 瑋. 防火工程設計理念. 無塵室製程設備之 財產防護 與無塵室 人命安全防護 並重之防火設計目標 運用空調系統及排煙設備之結合,控制煙流之設計系統 多重消防防護設計 火災緊急應變程序 避難逃生計畫. 聯瑞積體電路 股份有限公司. 天下電子 股份有限公司. 華邦電子 股份有限公司. 發生時間. 86/10/03/ 14 : 59-17 : 38. 86/11/11/ 08 : 15. 85/10/14/ 13 : 00. 人員傷亡. 無. 一人受傷. 無. 損失金額 (直接損失).

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Presentation Transcript

防火工程設計理念

  • 無塵室製程設備之財產防護與無塵室人命安全防護並重之防火設計目標

  • 運用空調系統及排煙設備之結合,控制煙流之設計系統

  • 多重消防防護設計

  • 火災緊急應變程序

  • 避難逃生計畫


聯瑞積體電路

股份有限公司

天下電子

股份有限公司

華邦電子

股份有限公司

發生時間

86/10/03/

14:59-17:38

86/11/11/

08:15

85/10/14/

13:00

人員傷亡

一人受傷

損失金額

(直接損失)

120億以上

30億以上

60億以上

原因類別

機器類

機器類

藥品類

起火原因

排氣管

濕式清洗檯

濕式清洗檯

國內高科技廠房三大災例

場所別

項目


無塵室消防安全設備分級

  • 有供應製程危險氣體(如晶圓廠及光電廠, 潔淨等級較高)

    • SEMI S2-2000

    • FM7-7/17-12

    • NFPA318

  • 無供應製程危險氣體(如生化科技廠及封裝測試廠,潔淨等級較低)

    • NFPA318

    • 各類場所消防安全設備設置標準


晶圓廠消防工程設計---國內外法規差異

  • 1.製程設備及輔助設施之化學系統防護(CO2自

    動滅火系統及FM200)

  • 2.製程設備之警報或撒水系統防護

  • 3.設置極早型預警系統,於RAP回風處設偵

    測點並配合定址式高感度偵煙探測器之警報

    設計

  • 4.排氣風管使用耐腐蝕金屬材質或撒水防護

  • 5.製程氣體供應/儲存系統之氣瓶櫃使用火焰

    式探測器及撒水防護並設置於遠離無塵室之

    DLC防火結構內

  • 6.考量整體氣流空間因子之煙控設計


特殊環境特性

  • 垂直的循環空氣

  • 低溫環境與正壓系統

  • 潔淨室與潔淨室下層間有高架地板相通

  • 空間的密閉性

  • 必須保持class1至class1000等級的高潔淨度


台種類

火災件數

Metalization

4

MEBES

5

EPI Reactor

8

Ion Implanter

10

Etch

12

Stepper

12

Furnace

22

Wet Bench

75

機台發生事件數統計(1977-1997)


火災情境 –消防設備作動流程一

Fab區的Wet Bench起火,應變人員在警報系統,或從監控螢幕取得現場實際狀況,確認火災是否發生

  • 若為誤動作----則現場將設備復歸,關閉火警警鈴,使火警自動警報設備恢復正常使用狀態

  • 若確認為真實火災----即立即以無線電回報應變中心,應變中心人員在指揮官指揮下,進行緊急廣播,請整棟建築物內人員緊急疏散


消防設備作動流程

  • FAB區的Wet Bench發生火災時,自動啟動該製程機台之CO2自動滅火系統;

  • 如無法控制後

    • 則假設火災於無法控制後手動啟動排煙設備

    • 並將起火區FFU降載及相遴區劃FFU增載


消防設備作動流程

  • 撒水設備作動---則依其實際撒水頭之RTI值作動,並依其實際K值放射水量;亦可大量降低熱釋放率。

  • 初期運用室內消防栓及滅火器進行搶救

  • 如廠房火災已無法控制,則由指揮官下令通知消防單位,全力入內救災。


多重消防防護設計

  • 警報系統

    • RAP回風處佈設各類經自動取樣之早期預警系統(VESDA系統)

    • 定址式高感度偵煙型探測器

    • 螢幕監控系統

    • 防災中心功能

  • 製程設備之CO2自動滅火系統

  • 潔淨室之密閉濕式自動撒水設備

  • 排氣風管使用耐腐蝕金屬風管之設計


極早期空氣取樣系統

  • NFPA72

    • 一偵測器與連接器延伸至保護區域的管路所組成,偵測器內之抽氣風扇經由空氣取樣孔,取樣管路抽取保護區域內的空氣至偵測器,進而分析是否有火災生成物

  • NFPA318

    • 無塵室應使用空氣取樣式偵煙探測器


系統動作流程

  • 不可見煙霧---incipient stage

  • 可見煙霧---Visible Smoke

  • 火焰---Flaming Fire

  • 熱---Intense Heat

  • Alert /action/Fire1/Fire2



無塵室VESDA系統設置位置

  • 回風區dry coiler前

  • 格子樑下空調主機迴風處

  • Wet bench

  • Implanter


防災中心

  • 提升防災中心人員知識與技術

  • 位置

  • 構造

  • 功能


滅火系統對火源大小之影響(設計火災)

  • 以FAB層的Wet Bench起火

    • 是否為獨立火源

  • CO2自動滅火系統及FM200對熱釋放率的影響

    • CO2自動滅火系統依「各類場所消防安全設備設置標準」第84條規定應於60秒放完畢

    • FM200依NFPA2001規定放射時間最長10 sec

  • 自動撒水設備對熱釋放率的影響

    • 依RTI值及K值


獨 立 火 源

對於其他可燃物距離Wet Bench的大小均大於分隔距離,故為單一可燃物之獨立火源

R = wet Bench到其他可燃物之間的分隔距離

Q = 來自火災的熱釋放率(Btu/sec)

q“= 非引導性點火所需投射的輻射通量


PP熱釋放率曲線圖


Early suppression fast response sprinkler esfr
Early Suppression Fast Response Sprinkler (ESFR)

  • Listed for its capability to provide fire suppression of specific high challenge fire hazards.

  • For storage protection up to 40 ft building high without in-rack sprinklers.

  • Low RTI [ 50 (ft-sec.) 1/2 ]

  • Hydraulic Design 12 [email protected] 70 psi min.

  • K=14.0, Ordinary Temperature Rating

  • To be used in wet-pipe systems only.

  • Limited roof construction and slope.(2 in. per ft max.)

Upright ESFR



Generalized rdd add relationship

Early suppression

achieved

in this zone

Generalized RDD-ADD relationship

RDD(Required Delivered Density)

Density [Gal/min/sq ft (mm/min)]

ADD (Actual Delivered Density)

Time


撒水系統的火災控制與火災制壓概念

Presentation of fire control and fire suppression by sprinklers

火災制壓

(Fire Suppression)

火災控制

(Fire Control)

(heat release rate)

(heat release rate)

By Spray Sprinklers

By ESFR Sprinklers

Q熱釋放率

Q熱釋放率

時間 (Time)

時間 (Time)


製程廢氣排風管防護

  • 是否需要設置撒水裝置,可由下列條件決定:

    • 風管及其所排放物質之可燃性

    • 風管系統之尺寸及其重要性

    • 火災可能造成之損失

    • 火災可能對於生產造成之影響


製程廢氣排風管防護

  • 使用可承受腐蝕性之金屬風管

    • 風管之內含物與風管之材質、其物理及化學特性、和其易燃性等級

  • 或使用耐腐蝕型速動型撒水頭

    • 被覆蠟、鉛、或者先鉛後蠟之撒水頭

    • 輕度腐蝕性的環境,且其溫度不得高於華氏150度(攝氏66度)

    • 直徑六英吋以上( FM7-7/17-12)

    • 直徑十英吋以上( NFPA318 )


製程廢氣排風管防護

  • 如風管之寬度或直徑超過12呎(3.7米),應另設一配管裝置撒水頭

  • 撒水裝置的管線應設於風管外

  • 設有分支風管之系統,每一分支風管,在其匯入主風管系統距離3呎(0.9米)以內處,應設撒水頭

  • 垂直風管

    • 撒水密度至少應有0.20 gpm/ft2

    • π x 風管直徑x風管長度= 應防護內部表面積

  • 水平風管

    • 撒水密度至少應有0.20 gpm/ft2

    • 風管直徑x風管長度= 應投射面積


煙控設計理念

  • 國內排煙規範

    • 依樓地板面積作為火載量與發煙量之估算原則

    • 適用一般3-4公尺樓高之建築物

    • 各類場所消防安全設備設置標準第188至第190條及建築技術規則第101條


煙控設計

  • 對於必須達無塵狀態使用之場所,依各類場所消防安全設備設置標準第二十八條規定,應設排煙設備時,有塵埃侵入無法使該居室保持無塵狀態,將影響製造過程及破壞儀器設備之顧慮,擬申請免設排煙設備者,得擬具適當替代方案,依前揭設置標準第二條規定檢具具體證明經中央消防主管機關認可


美國性能設計法之流程

訂定計畫範圍

確立目標

定義目標

設計大綱

發展性能要求

發展火災情境

與設計火災

發展試驗設計

評估試驗設計

修改設計目標

選擇符合性能要求的設計

選擇最終設計

性能式

設計報告

採行方案,規格,

運轉及維修手冊

準備文件


Nfpa92 b 2 1
煙控防護目標----NFPA92-B\2-1

  • 1.將煙層交界面維持在預定的高度

  • 2.維持可維生的狀態充分的時間

  • 3.火及煙侷限於起火/防煙區劃內

  • 4.可見度

  • 5.排煙量

  • 6.抑制煙層的溫度


定義目標------財產防護

  • 在火災發生時,我們希望能早期發現並將煙流侷限在單一區域域避免擴散,進而將煙流排出室外

  • 控制無塵室內起火區劃產生之煙流,使其侷限於起火區內,並經由空調系統及排煙設備之煙控設計,使其煙流經由排煙風管及回風管道,排至室外大氣中



定義目標------人命避難安全

  • 將煙侷限於起火區域之時間,如可大於避難所需時間,則可滿足人命安全之避難安全


NO

Fire Scenario

Desmoke

In fire Area

FFUs

In Fire Area

FFUs In other Area

A

Wet Bench in FAB

×

B

Wet Bench in FAB

×

×

×

C

Wet Bench in FAB

降載

增載

  • ○:啟動或維持不變;×:表示關閉。

  • 循環空氣RA(Re-circulated Air)及補充外氣OAC(make-up Outdoor Air)的增載或降載等不同變因以及配合排煙設備作動等氣流影響因子並將回風閘門關閉並打開通往大氣之閘門以控制煙流不再循環

發展及評估試驗設計


Downward exhaust system

The return air shaft exhaust system

Upward exhaust system

return


建議一

  • Wet Bench建議可使用金屬材質,以降低熱釋放率值及煙產生率,更易煙控。

  • 考量增設防煙垂壁之可能性

  • 設置密閉濕式速動型撒水頭

  • 建議運用FDS軟體或其他field model CFD軟體運算,找出無塵室可允許之熱釋放率最大值,供日後煙控設計參考

  • 進行上排煙及下排煙之煙控分析比較

  • 縮小無塵室面積


建議二-----強化警報系統

  • ■警報設備

    • 高感度

    • 定址式

    • 極早型警報系統於RAP回風處設偵側點

    • 各管路管線洩漏之偵測。

  • ■防災中心通報體系

    • 螢幕監控系統

    • 緊急電話

    • T型報警機

    • 無線電手機



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