一、微電子潔凈室為何要煙控
微電子潔凈室設(shè)計(jì)多向高樓層發(fā)展，微電子潔凈室裝修高智慧的技術(shù)人力及昂貴的設(shè)備機(jī)臺集中在廠房內(nèi)，萬一發(fā)生火災(zāi)意外，損失將數(shù)十倍于一般工廠。此外，高科技潔凈室廠房內(nèi)使用許多的易爆性與易燃性氣體，例如SiH4、H2、PH3等，更增加廠房內(nèi)的潛在危險(xiǎn)，若無適當(dāng)?shù)膶Σ吲c措施，因此，為了降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的傷亡與財(cái)物的損失，必須對建筑物進(jìn)行煙流控制，這一點(diǎn)新加坡已強(qiáng)制規(guī)定執(zhí)行，而在鄰近的日本、大陸或香港也有類似煙流控制法規(guī)，其目的都是在降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高溫?zé)熈鲗T工性命及設(shè)備污染的傷害。
二、國內(nèi)現(xiàn)有防排煙模式分析
國內(nèi)目前現(xiàn)有之潔凈室煙控模式共有四種，如圖一所示。其中，圖一(一)的煙控設(shè)計(jì)原理，就是利用在潔凈室下層回風(fēng)區(qū)（ReturnAirPlenum，簡稱RAP，有些廠則稱之為Sub-FAB）的一般排氣風(fēng)管（GeneralExhaust，簡稱GE），在其上安裝閘門，平時(shí)此閘門為關(guān)閉狀態(tài)，以維持一般排氣的運(yùn)作，若遇潔凈室或潔凈室下層回風(fēng)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，則打開閘門以進(jìn)行排煙。此設(shè)計(jì)必須有兩個(gè)假設(shè)成立才能發(fā)揮其功效，第一個(gè)假設(shè)為：若火災(zāi)發(fā)生于潔凈室中，則潔凈室上方的FFU（或HEPA、ULPA）下吹垂直層流速度必須大過火災(zāi)煙塵向上升的速度，才能壓制潔凈室火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵，將其導(dǎo)引向下至下層回風(fēng)區(qū)中，然后經(jīng)由排氣風(fēng)管打開的閘門抽走。第二個(gè)假設(shè)為：若火災(zāi)發(fā)生于下層回風(fēng)區(qū)中，則上升的煙塵會蓄積于下層回風(fēng)區(qū)的上部（高架地板以下），讓煙塵由排氣風(fēng)管打開的閘門抽走。
然而上述兩種假設(shè)在現(xiàn)實(shí)狀況中皆很難成立，因?yàn)閺臐崈羰姨旎ò逑麓档拇怪睂恿魉俣仍?.25-0.5m/s左右，而火災(zāi)的熱釋放率只要大于3kW，煙塵的向上速度就會大于0.5m/s（3kW的火算是很小的火），然后煙塵會在上方蓄積形成蓄煙層，此時(shí)從潔凈室天花板下吹的氣流只會造成煙塵更迅速的擴(kuò)散，產(chǎn)生更大的危害。另外，如果煙塵的溫度過高，則HEAP或ULPA這類濾層有可能被燒穿，使得煙塵危害更形雪上加霜，故而第一種假設(shè)無法成立。其次為蓄煙的問題，高架地板因?yàn)橛虚_洞板的關(guān)系，會使得下層回風(fēng)區(qū)火災(zāi)所產(chǎn)生的煙塵穿過開洞板，向上進(jìn)入潔凈室中而無法在高架地板下蓄積，使得排煙點(diǎn)的有效排煙范圍限于于排煙閘門周圍附近，因此只能抽取到少量的煙塵，故第二種假設(shè)亦難成立。一般而言，此類設(shè)計(jì)模式常見于老舊廠房的潔凈室中，主要是因?yàn)閺那暗陌雽?dǎo)體廠在建立時(shí)極少會考慮到煙控系統(tǒng)，后來因?yàn)樾枰?，只好在一般排氣風(fēng)管上開洞，在加裝控制閘門后做為排煙之用，如此對原來的設(shè)備及廠務(wù)系統(tǒng)影響相當(dāng)少。
利用一般排氣風(fēng)管做為排煙系統(tǒng)亦有些問題需要考慮，如管路是否耐高溫？排煙量是否足夠？風(fēng)機(jī)是否為排煙風(fēng)機(jī)？（依照NFPA130標(biāo)準(zhǔn)，排煙風(fēng)機(jī)須耐250℃高溫達(dá)1小時(shí)）閘門是否為防煙閘門？其泄漏量為UL555S的何種等級？系統(tǒng)如何控制及可靠度問題？（若控制越復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠度越低）故建議使用專用的排煙系統(tǒng)，可以大幅解決上述的許多問題。圖一(二)的煙控設(shè)計(jì)原理是利用回風(fēng)豎井（ReturnAirShaft）做為排煙管道來進(jìn)行排煙，排煙風(fēng)扇位于回風(fēng)豎井的相當(dāng)上端，在排煙的同時(shí)，利用閘門關(guān)閉，切斷回風(fēng)豎井與潔凈室上層閣樓（Truss）之間的連接。此設(shè)計(jì)與圖一(一)一樣，需要以下假設(shè)成立才能發(fā)揮其功效。此假設(shè)為：無論火災(zāi)發(fā)生于潔凈室或下層回風(fēng)區(qū)中，潔凈室上方的FFU下吹垂直層流速度必須大過火災(zāi)煙塵向上升的速度，如此才能壓制潔凈室火災(zāi)所產(chǎn)生的煙塵向下至下層回風(fēng)區(qū)中，或是讓下層回風(fēng)區(qū)火災(zāi)的煙塵無法向上至潔凈室中。無論何處發(fā)生的火災(zāi)，最后煙塵的流動(dòng)方向都是流向回風(fēng)豎井的入口而去，再經(jīng)由回風(fēng)豎井至相當(dāng)上端的風(fēng)機(jī)排出。由上述分析可知，此種假設(shè)只適用于小型火災(zāi)（熱釋放率小于3kW）發(fā)生時(shí)。也許當(dāng)初這種模式的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，在潔凈室中產(chǎn)生大火就無須進(jìn)行控制，因?yàn)闈崈羰抑械脑O(shè)備及產(chǎn)品對煙粒相當(dāng)敏感，稍加污染便可使其損壞及報(bào)廢，所以只需對小型火災(zāi)的煙流進(jìn)行控制即可，但他忽略了即使是小型火災(zāi)，它的熱釋放率所造成的煙塵上升速度仍會大于向下垂直層流速度。
圖一(三)為潔凈室中無排煙系統(tǒng)，目前國內(nèi)某些老舊廠房內(nèi)仍無排煙系統(tǒng)。
圖一(四)的煙控設(shè)計(jì)原理為在潔凈室上方FFU處開洞裝設(shè)排煙閘門，再連接排煙管路至排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙。此設(shè)計(jì)與本研究室認(rèn)為的理想煙控模式相當(dāng)接近，主要是利用煙塵因熱浮力而上升的自然現(xiàn)象，在FFU處進(jìn)行蓄煙，然后利用上方裝設(shè)的排煙閘門來排煙。除了適當(dāng)?shù)呐艢庀到y(tǒng)外，一些相關(guān)設(shè)備，如偵煙器、空調(diào)系統(tǒng)、撒水系統(tǒng)、防煙垂壁或隔間亦要有良好之搭配，再加上整體的緊急應(yīng)變程序，就可以有效的控制火災(zāi)成長期范圍內(nèi)的煙流，若火災(zāi)可以實(shí)時(shí)撲滅的話，就可以完全達(dá)到火災(zāi)煙流控制的目的。依據(jù)工研院環(huán)安中心工程組數(shù)年來對這三種主要煙控模式（無排煙系統(tǒng)除外）所做的分析研究，將其特性與優(yōu)劣點(diǎn)整理于表一中。
目前國內(nèi)多數(shù)潔凈室廠房之煙控設(shè)備屬圖一(一)與圖一(二)的煙控模式，至于圖一(三)的煙控模式僅占10%，且并非完整的設(shè)計(jì)。因此，工研院環(huán)安中心工程組提出一理想的煙控模式，配合整體設(shè)備的作動(dòng)，期盼能正確與有效地解決潔凈室中煙塵所造成問題，以功能性設(shè)計(jì)（Performance-BasedDesign）的觀念來取代法規(guī)條文式的設(shè)計(jì)。
三、有效之煙控模式
經(jīng)由多年研究與實(shí)廠經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為理想的潔凈室煙控模式如圖二所示。主要概念是在潔凈室上方開口排煙，開口處使用UL555S認(rèn)證之防排煙閘門（SmokeDamper），用以承受排煙時(shí)之高溫?zé)焿m，如果要考慮防火區(qū)劃的問題，可改用防火及防煙風(fēng)門（FireandSmokeDamper）。潔凈室必須先進(jìn)行防煙區(qū)劃，利用現(xiàn)有隔間或額外加設(shè)防煙垂壁的方式，劃分潔凈室區(qū)域。當(dāng)某一區(qū)劃中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，關(guān)閉該區(qū)的空調(diào)（即垂直層流），并且打開該區(qū)的排煙閘門，啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，但是非火災(zāi)區(qū)的區(qū)劃之空調(diào)仍然存在，如此可讓排煙區(qū)形成負(fù)壓力區(qū)，而非火災(zāi)區(qū)形成正壓力區(qū)，此正負(fù)壓設(shè)計(jì)對阻止大顆粒煙塵的擴(kuò)散有一定程度的幫助，而且潔凈室為一密閉空間，必須維持壓力平衡，否則排煙系統(tǒng)的排氣力量會因阻力愈來愈大而使效能愈來愈差?；仫L(fēng)豎井中必須利用防煙風(fēng)門切斷回風(fēng)系統(tǒng)，防止被污染的空氣透過回風(fēng)系統(tǒng)再循環(huán)進(jìn)入其它的區(qū)劃中，此時(shí)位于潔凈室上方的外氣MA（Make-upAir）補(bǔ)充系統(tǒng)仍提供新鮮空氣，維持空調(diào)系統(tǒng)仍打開的區(qū)劃能持續(xù)送風(fēng)。排煙閘門的開啟與排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)可以手動(dòng)或由偵煙器連動(dòng)，偵煙器可用尋址的離子式偵煙器或是及早型偵煙器VESDA（VeryEarlySmokeDetectorActive）。在舊有的潔凈室廠房中，多于回風(fēng)道采用軸流式風(fēng)機(jī)，并且搭配HEPAFilter或ULPAFilter之回風(fēng)形式，此種方式的廠房較不利于采用防煙區(qū)劃來分區(qū)關(guān)閉回風(fēng)系統(tǒng)并形成正負(fù)壓之防煙模式，亦即當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí)，只有將回風(fēng)系統(tǒng)之風(fēng)機(jī)完全關(guān)閉或繼續(xù)開啟之選擇。但在新的潔凈室廠房中，多改用FFU回風(fēng)方式，如此一來，若預(yù)先設(shè)計(jì)好FFU電路分區(qū)開關(guān)，即可有效利用防煙區(qū)劃分區(qū)關(guān)閉FFU，形成所謂的正負(fù)壓區(qū)劃防煙。