中文摘要
積體電路產業而言，過去幾年因火災而損失的金融即高達約200億台幣，面對如此高額的損失，對半導體業者與產險業者而言，都是慘痛的經驗。現有高科技產業都是應用有限的土地設置精密而昂貴的設備，製程中處處可見可燃性、易燃性之氣體與液體，半體技術不斷的在進步，為了減少人員的污染，因此生產設備逐漸的自動化，但是在半導體廠房中，存在許多危害的因子，而這些危害因子，以火災造成的危害最大，若無法及時的控制，必然造成重大的損失。為了減少這方面的危害，除了增加更多的消防設備外，更重要的是如何利用有效的方式，減少此方面的損害。而過去的消防法規是屬於功能性法規，而這種法規對於半導體並不是很適當的。因此，最好的方式是根據廠房是狀況，建構消防安全設備。而建立這方面法規需要許多令人信服的工程計算方法作基礎，而利用CFD的方式是目前最有效率的。
本研究之主要以CFD的方式分析，內容主要可分為四部份，第一部份利用Fluent套裝軟體進行半導體廠房流場的數值模擬，模擬出無塵室動態氣流、正負壓的特性。第二部分以暫態跟穩態的方式分析發生火災之後，火源大小、濾網送風速度及火源高度對溫度場變化和裝置於天花板高度的撒水器作動的影響，提供在裝設撒水器作一參考；第三部分模擬煙霧粒子，在火災初期，煙霧粒子的運動狀況，從中了解煙霧粒子運動軌跡，然後在適當的位置裝設極早型偵煙器，以及早發現火災；第四部分針對目前半導體廠房，常見的排煙模式進行模擬，分析哪一種排煙模式對於半導體廠房是恰當的。

This thesis studies the following four topics by CFD simulation. First, the detailed airflow patterns and pressure characteristics of a semiconductor fab were analyzed and verified by available experimental data. Second, both transient and steady state simulations of a fire incidence were conducted to study the influences of fire source volume, fire source altitude, and clean room filter face velocity on the temperature distribution around the vicinity of fire source. Note the temperature distribution at the altitude of fire distinguisher (close to the height of ceiling) is very related to the action mechanism of fire distinguisher. Third, the mean trajectories of various particle sizes in the very early stage of a fire occurrence were simulated to provide substantial information to properly locate the VESADs (very early smoke detect active). Fourth, the performances of three commonly adopted smoke control/exhaust systems for semiconductor fabs were evaluated. An appropriate smoke control/exhaust system is provided and discussed.

目 錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅶ
符號說明 Ⅷ
第一章 緒論 1
1.1 研究動機……………………………………………………………………..1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………………..2
1.3 研究內容……………………………………………………………………..4
第二章 半導體廠房之火災探討 5
2.1 無塵室火災特性……………………………………………………………..5
2.2 濕式清洗台之火災特性……………………………………………………..6
2.3 無塵室之消防設備…..………………………………………………………7
2.4 消防設備作動原理…..………………………………………………………9
2.5 國內外消防法規比較……………………………………………………10
2.6半導體廠房之煙控模式 …………………………………………………… 12
第三章 理論分析 16
3.1 基本假設…………………………………………………………………….16
3.2 統御方程式………………………………………………………………….16
3.3 紊流模式…………………………………………………………………….19
3.4 牆函數探討………………………………………………………………….20
3.5 煙霧粒子之理論模式……………………………………………………….21
3.6 火災模擬之邊界條件……………………………………………………….23


第四章 數值模擬方法 26
4.1 數值模擬軟體簡介………………………………………………………….26
4.2 SIMPLE演算法則 …………………………………………………………27
4.3 上風差分法………………………………………………………………….29
4.4 鬆弛因子與離散化……….…………………………………………………31
4.5 數值穩定度………………………………………………………………….32
第五章 數值模擬結果與分析 36
5.1 半導體廠房氣流場之模擬………………………………………………….36
5.1.1 邊界條件設定 ……………………………………………………36
5.1.2 結果與討論..………………………………………………………36
5.2 火災溫度場模擬…………………………………………………………….38
5.2.1 縮小尺寸數值模擬……………………………………………….38
5.2.2 全尺寸穩態模擬………………………………………………….41
5.2.3 全尺寸暫態模擬………………………………………………….52
5.3 煙霧粒子之運動分析 ………………………………………………………57
5.3.1 邊界條件設定…………………………………………………….57
5.3.2 結果與討論……………………………………….……………..58
5.4 排煙模式比較……………………………………………………………….66
5.4.1 煙柱上升速度……………………………………………………. 66
5.4.2 國內外煙控法規比較…………………………………………….67
5.4.3 排煙量比較……………………………………………………….69
5.4.4 邊界條件設定…………………………………………………….70
5.4.5 結果與討論……………………………………………………….70
第六章 結論與建議 78
6.1結論 ………………………………………………………………………… 78
6.2 建議 …………………………………………………………………………79
參考文獻 …………………………………………………………………………80

參 考 文 獻
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