施工场所的因素 建筑施工总是会受到施工场所周围的环境的影响。例如,产生的尘土、越来越多的人、噪声和振动、出入的限制和意外的破坏,都可能会对施工现场造成负面影响。制药工厂和半导体工厂对由传统的施工方法产生的灰尘和碎片尤为敏感,这些东西可能会被人带到其他地方或者被通风口吸进去。 另一个需要考虑的因素是是否有熟练的工人。人员的不稳定性和缺乏适合的建筑材料,会明显地影响到施工预算。例如,在卡特里娜飓风之后,石膏灰胶纸夹板资源严重不足,这是因为所有可供使用的材料都被定购去重建灾区了。而且,那些因此被迫停工的地区的也是一个问题。缺少存放空间有可能会延误施工进度并产生额外的成本。 法规与标准
任何建筑项目,无论与洁净室是否有关系,都必须遵守建筑规范。建筑项目的总体目标都是一致的,这与施工技术无关:洁净室工厂的构成在防火和结构设计上必须达到当地和美国国内的建筑法规的要求。建筑材料必须达到最小的火焰和烟雾扩散要求(A级非燃的要求)或者拥有防火隔离墙(在危险区域达到1到2小时的防火要求)。 洁净室和受控制环境里的建筑表面装饰所使用的设计指南,可以根据空间的类别、空间的用途和所制造的产品而有所不同。因此,必须根据具体的法律法规谨慎地评估建筑表面装饰。建筑表面装饰必需达到建筑法规的要求,并且附有验收证明的书面文件和经核实的数据。可以使用的测试方法包括ASTM E84火焰漫延和烟雾扩散评估。 作为整体设计的一部份,建筑系统和建筑的表面装饰必须达到项目具体的健康和安全要求,符合州和/或者地方的建筑法规和当地地震规范的要求。建筑系统还应该能够通过各种净化空调设备夹墙或者不锈钢设备面板把工艺设备和工艺配管连接起来。 通常,我们根据两种不同的使用分级把洁净室厂房分成F(工厂和工业型)和H(危险性高型)两类。除了沿用主要的规范和程序之外,大多数行政区域都允许修改模式化的规范,以适应当地的需要。设计人员应当熟悉通用规范的要求,并且改进当地的规范,以找出所有可以使用的原则。工程设计方针能够在洁净室和受控环境区域的设计和规划中起到辅助作用,包括美国食品及药物管理局的指导方针文献、美国药典(USP)、欧洲的法例法规和行业指导方针文献(例如,ISPE基线指导虸EST指导方针)。 几乎没有哪一个行业像制药行业这样受到如此的高度监管。实际上,正因为制药行业采取这种严格的管制方法,工厂采用“只要不出问题,就维持现状”的方法开展工作并不算是什么希罕事。只要有可能,就应当在设计厂房时充分考虑质量方面的问题,以避免出现任何对产品本身不利的影响。尽管其他行业也许不会有如此严格的法规限制,但是它们一样必须严格执行质量标准。 项目的进度和成本
每引进一个新产品,就需要新建一个专用的厂房,而且必须尽可能快地完成新厂房的建设。一种缩短建造时间的方法是:尽可能同时进行多项建筑施工。例如,可以在安装夹墙的同时安装生产和公用管线。
我们可以通过两方面来评估项目的成本和是否经济:成本评估——实际施工的成本;财务评估——评估从施工速度和改善现金流获得的好处。 尽管模块化建筑最初的成本要高于常规建筑(干墙的造价大约为每平方英尺10到12美元),而且建造常规建筑可以使用现有的材料,但是,它的缺点有时候可能会更突出。例如,常规建筑是永久性的,任何空间的改动都很昂贵而且相当棘手,甚至还会影响到目前的生产运作。已有的墙壁不能重复利用,而且需要新的材料和新的人员,大大增加了工厂翻新的成本。而且这类建筑在税收方面没有任何优势。 灵活的设计
在微电子工厂和制药工厂中,密集的暖通、动力和工艺设施,例如,暖通空调管道、水电管线、清洁管道,可能会导致空间非常拥挤。因此,扩建和翻新工厂,以及把新装置和工艺设备整合起来时,首先必需考虑的是灵活性。与这种要求同样重要的是,必须迅速完成设备的改造,减少停工时间,从而提高产量、降低成本和减少各种污染的机会。如果在设计时已经把建筑物的扩展性和灵活性考虑进去,那么,就能够降低未来的改造成本。 制药工厂墙壁里的夹道可以容纳暖通风管、电力设施、工艺处理和用作其他的用途。由于许多维护工作都在墙体内进行的,因此,夹墙有厚6英寸、12英寸、18英寸三种深度。首先必须能够进入这些夹墙,将来才能对管道系统进行扩建。 特别是在微电子行业,需要不停地把各种设备搬进和搬出洁净室,因此用户就需要能够通过隔板开洞穿过墙壁,这点非常重要。而正是这些墙壁把工作间隔和夹墙区分开来的。用某些材料能够把这些隔板做成围在设备四周的“盒子”,同时,用密封圈紧紧地压在墙上,把设备密封起来。 功能性是另一个重要因素,它与用来连接墙面板的垂直板条或者无缝型墙壁系统密切相关。无缝型墙壁系统表面光滑而且没有接缝。尽管这看起来非常美观,但不一定总是很实用。因为无缝型墙壁没有裂缝,而有机材料能够在缝隙中生长,所以无缝型墙壁在生物技术和制药等应用中比较重要。在半导体工厂里,这个问题就不那么重要了,在这些工厂里,板条只突出墙体表面1/16英寸。 大多数半导体工厂不仅在洁净室安装好之后甚至是在安装过程中就需要进行改动。大部份设备在项目后期才会运抵施工现场,或者,布置和走线可能会根据工艺要求的变化而改变。无论是哪一种情况,板条墙壁系统更具灵活性,即使在现场根据要求做修改,它的外观也始终如一。 板条墙壁系统的另一个重要特性,是能够支撑和悬挂管道系统,把它们架在墙壁上,这很适合清理夹墙里的地面空间,而不是频繁地通过架空地板下面的空间进行连接。通过把支杆架在垂直的龙骨支柱上,把管线悬挂起来,能够实现这个要求。而其他龙骨支柱内置有一个“支柱空腔”,不需要使用一个分离的支柱框架。 选择一个模块化系统
我们必须搞清楚项目的要求,并把必需的功能从可有可无的功能里剥离出来,这非常重要。设计分级空间要求建筑表面装饰必须光滑、容易清洁、无脱落、凸出部和接缝少。生命科学应用要求使用弧形弯角,它便于清洁,表面必须是无孔的,而且还要能够抑制微生物和真菌的生长。建筑表面还应当能够经受住用不同的化学方法的反复清洁和消毒。 嵌板-立柱式设计 因为嵌板-立柱系统可以干净地而且毫不费力地移动、重新配置和扩建,所以这种设计深受欢迎而且非常常见。它使用一块四英尺宽的墙板和一根龙骨柱子,龙骨柱子分成两部份,这样可以在不影响其他墙板的情况下拆掉任何一块墙板。所有这些组件都可以再次用在新的配置中,而且能够把线槽整合到系统里,这样既不会危及分级或者导致微粒数量的增加,使用起来也很容易。这些系统还可以很轻松地在夹墙和隔板上进行机架式安装。
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