洁净厂房内火灾探测器的选择和应用研究

洁净厂房内火灾探测器的选择和应用研究

摘要：国务院发布的《中国制造2025》中提出了要把我国建设成为制造强国的

宏伟目标，特别是要大力发展高端制造业。电子高科技属于高端制造业的重要组

成部分，而要发展电子高科技制造领域，必然会建设大量的洁净厂房。对于造价

高昂的洁净厂房来说，设置科学完备的火警系统，建立完善的消防体系是至关重

要的。作者从事电子高科技洁净厂房的设计、校对工作多年，本文从作者的实际

工作经验出发，针对洁净厂房内火警系统的火灾探测器的选型、设置部位等实际

应用问题进行探讨。本文的研究内容，对各类洁净等级的食药卫生生产厂房、实

验室、手术室等亦有借鉴意义。

关键词：洁净厂房；洁净室；火灾探测器，消防；火灾自动报警系统

1、相关背景介绍

1.1 消防给水系统设计的重要性洁净厂房的发展前景

2018年，中兴通信受到美国商务部的制裁禁令，给中国的高端制造业敲响了

警钟。早在2015年，国务院就发布了国发（2015）28号《中国制造2025》一文，明确提出了我国要实施制造强国的战略。积极发展以电子高科技行业为代表，例

如生产晶圆、芯片、半导体的为代表的高端制造业，是我国高端制造业工业面临

的当午之急。而晶圆、芯片、半导体的生产都必须在洁净厂房内进行，这就可以

预期我国在未来一定时期内会涉及大量的洁净厂房的建设工程。

1.2 洁净厂房火灾探测的重要性

在洁净厂房的建设工程中，消防工程是其中的一个重要组成部分。从洁净

厂房的建筑构造和运营管理特点来看，其发生火灾通常有如下特点：（1）洁净厂房内部生产自动化程度高，生产人员较少，火灾发生后在厂房

内部人为发现异常的可能性较低。

（2）洁净厂房的密闭性较高，厂房外部的人很难发现内部发生了火灾，消

防人员也难以接近，实施灭火有一定难度。而且高密闭性的空间还会导致火灾时

产生大量的烟尘，热量也无处泄漏，使得火灾扩散的速度非常快。

（3）洁净厂房内通常设有极为复杂的送风、回风、空调系统，各洁净室之

间通过诸多风管彼此串联。发生火灾后，一旦未能及时发现并采取相应措施，风

管将成为烟火迅速外传的有利通道，殃及其余相关房间和场所。

而洁净厂房的建设，特别是高端制造业的洁净厂房的建设，通常涉及十分巨

大投资。例如2017年，合肥长鑫集成电路有限责任公司启动的长鑫12吋储存器

晶圆制造基地项目，预估总投资就高达494亿元人民币。其中，厂房的建设工程

投资就高达约80亿元，内部生产设备的投资更是高昂。这样的厂房一旦发生火灾，所造成的直接经济损失和附带产业效应是无法估量的。而企业停产造成的损

失的和后期恢复生产所需的投资更是巨大。

由此可见，

预防火灾的发生，当然显然是洁净厂房运营和管理首当其冲的安全任务，需

要从多方面进行综合考虑。工程设计人员需要重点考虑的，是而火灾一旦发生，

如何在第一时间发现险情、，从而是消防相关人员能够迅速的控制险情、最大程

度降低损失，是工程设计人员必须重点关注的消防设计内容。

2、洁净厂房火灾探测器的选择

2.1 洁净厂房火灾探测器选择的原则

（1）注重火灾探测器的灵敏度。如前所述，基于洁净厂房发生火灾会造成

极大的损失，因此选择火灾探测器时，必须以能够尽早发现火情作为首要考虑因素。一般来说，火灾可分为四个阶段：第一阶段是火灾的初始阶段，会产生肉眼

不可见的烟；第二阶段，人们可以发现明显的烟雾存在；而第三阶段，阴燃聚集

的热量导致物质出现明火；最后一个阶段属于高温强热阶段，火灾会释放大量的

热量。因此，洁净厂房内使用的火灾探测器应具备较高的灵敏度，在火灾第一阶

段就做出报警，最大限度降低火灾造成损失。

（2）注重火灾探测器的误报率。通常情况下，伴随火灾探测器高灵敏度特

性的就是高误报率。在洁净厂房的日常生产中，误报可能会导致人员恐慌、生产

线暂停等情况。而很多生产线一旦暂停，重新启动需要现场长的时间，也会伴随

产生相当数量的废品，同样也会造成经济损失。因此应该选择那些极低误报率的

产品。

（3）注重设备的智能化程度。火灾的探测是一种特殊类型的信号检测，除

去火灾探测器本身在现场利用自身的探测原理和结构进行探测外，其系统应能有

相关的智能芯片提供微处理技术对火灾信号进行计算、处理和确认。系统的智能

化程度对火灾探测器的探测结果的准确性提供保证。

（4）注重火灾探测器的安装和维护便利程度。选择便于安装的火灾探测器，能够大量节省施工安装和系统调试的时间，从而降低施工成本。而由于洁净厂房

的高度防尘要求，显然不具备经常对设备进行维护的条件，所以要尽可能选择便

于维护的火灾探测器。

2.2 传统的火灾探测器的缺陷

传统火灾探测器常见于以下几种：光电感烟火灾探测器、感温火灾探测器、

火焰探测器等等。如同前文2.1.（1）中所述，光电感烟火灾探测器能够在火灾的

第二阶段发出警报，感温火灾探测器则要到火灾的第四阶段才能发出警报，火焰

探测器也至少要到火灾的第三阶段才能发出警报。由此可见，即便是能够在火灾

第二阶段就能实现警报的光电感烟火灾探测器，亦不能满足洁净厂房火灾探测器

的要求。

此外，这几种传统的火灾探测器，全部属于被动式探测器。以光电感烟火灾

探测器为例，其探测的对象为烟雾中的固体颗粒，当烟雾飘至探测器，并达到探

测器的探测下限时，探测器才会发生报警。但在洁净厂房中，为满足工艺生产对

环境洁净度要求，对气流流型、风速、换气量都做了详细规定（可参见《洁净厂

房设计规范GB50073-2013》）。很多洁净厂房常采用“上送下回”或“上送侧回”的

风系统，加上不同于普通房间的气体流速和换气次数，将极大减少甚至完全消除

火灾烟雾颗粒抵达光电感烟火灾探测器的几率。这样一来，探测器的探测功能几

乎丧失，无法适用。

2.3 适用于洁净厂房的特种火灾探测器

（1）吸气式感烟火灾探测器

吸气式感烟火灾探测器已在发达国家电子高科技洁净厂房内广泛运用多年。

此前在我国被称为“极早期烟雾探测器”、“极早期火灾报警系统探测器”等等，直

到2008年才在《特种火灾探测器GB15631-2008》中才正式命名为吸气式感烟火

灾探测器，并在2013年列入《火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013》，规

定了相关设计细则，并在条文中写明宜用于“具有高速气流的场所”、“需要进行火

灾早期探测的重要场所”，又在条文解释中注明了适用于“无尘室”（即洁净室），