應(yīng)急病房樓項(xiàng)目機(jī)電快速安裝技術(shù)

湯 毅 王海東 葉世龍 徐一堃 林 嵐

1.上海市安裝工程集團(tuán)有限公司 上海 200080；2.上海理工大學(xué) 上海 200093；3.上海上安機(jī)電設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司 上海 200000

新冠肺炎疫情的有效控制，醫(yī)院的作用尤為突出，以武漢火神山和雷神山醫(yī)院的建設(shè)為代表，快速建造是這類醫(yī)院最大的特點(diǎn)。而在建設(shè)的前期，區(qū)別于其他的病房，該類醫(yī)院病房要充分考慮到區(qū)域壓力梯度的形成和病房氣流組織的合理性，避免病毒向外界或向醫(yī)護(hù)人員輸出，這就對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)電管線的嚴(yán)密性也不容忽視。此外，為保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)隨時(shí)可能出現(xiàn)的緊急情況，智能化系統(tǒng)的安裝及控制質(zhì)量必須得到保障。

本文以上海市公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)急病房樓的機(jī)電建造過程為背景，對(duì)機(jī)電管線快速安裝的關(guān)鍵工序進(jìn)行介紹，希望能為類似工程提供借鑒。

本項(xiàng)目總建筑面積9 710 m2，由5棟單體組成，其中：1號(hào)樓為主體醫(yī)療綜合樓，面積9 390 m2，地上2層；2號(hào)樓為電氣開閉所；3號(hào)樓為空氣壓縮機(jī)房；4號(hào)樓為真空吸引機(jī)房、醫(yī)療垃圾房、配電房；5號(hào)樓為污水處理池及投藥房。主要為應(yīng)急病房樓，建設(shè)周期約20 d，設(shè)計(jì)使用年限為6 a。

1 機(jī)電快速建造關(guān)鍵技術(shù)

1.1 深化設(shè)計(jì)的重要性

本項(xiàng)目的建設(shè)工期要求非常緊迫，但深化設(shè)計(jì)不能省略，深化設(shè)計(jì)的過程能有效地優(yōu)化機(jī)電系統(tǒng)的各管路，同時(shí)盡量將氣流組織合理化，深化設(shè)計(jì)的成果可減少后續(xù)的返工，并為調(diào)試工程提供依據(jù)。而盡早地讀懂讀透原施工圖設(shè)計(jì)意圖，并結(jié)合不斷變化中的現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)本項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)管理提出了前所未有的要求。

鑒于本項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)中，施工圖與深化圖工作周期被嚴(yán)重壓縮，造成了部分圖紙存在表達(dá)不清晰、專業(yè)互提、專業(yè)拍圖不到位等設(shè)計(jì)問題。例如本項(xiàng)目通風(fēng)設(shè)備的控制系統(tǒng)，在施工圖設(shè)計(jì)階段，原設(shè)計(jì)按照慣例考慮采用設(shè)備自帶控制箱完成系統(tǒng)控制。然而，本項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備為醫(yī)療專用設(shè)備，為定型產(chǎn)品，設(shè)備自帶控制箱不具備系統(tǒng)控制條件。深化設(shè)計(jì)人員在復(fù)核設(shè)備資料時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一問題，立即會(huì)同設(shè)計(jì)院形成暖通與電氣專業(yè)間的對(duì)話討論，第一時(shí)間提出了小型樓宇設(shè)備自控（BA）系統(tǒng)控制方案，為項(xiàng)目實(shí)施爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。此外，本項(xiàng)目實(shí)施階段正值農(nóng)歷新年，也是建筑行業(yè)及其配套生產(chǎn)加工行業(yè)的傳統(tǒng)休假階段，又恰逢啟動(dòng)公共衛(wèi)生事件一級(jí)響應(yīng)的特殊情況，對(duì)材料和設(shè)備的采購(gòu)與核對(duì)提出了巨大的挑戰(zhàn)。若遇設(shè)備材料不符合的情況，需及時(shí)與生產(chǎn)商進(jìn)行反復(fù)溝通最終形成解決方案，對(duì)原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行調(diào)整修改后提交業(yè)主及原設(shè)計(jì)方審批。最后，本工程屬臨時(shí)性建筑，原醫(yī)院項(xiàng)目的建設(shè)始于2004年，其中經(jīng)歷數(shù)次改造，導(dǎo)致竣工圖紙無法全面反映現(xiàn)今真實(shí)情況。為此，深化部專門組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管線的排摸和勘探，全程根據(jù)開挖進(jìn)程，梳理了復(fù)雜管線體系（給水、排水、污水、消防水、醫(yī)用氣體、照明和通風(fēng)等）的構(gòu)架，并測(cè)量了管線與周圍建筑道路的距離。

深化中將現(xiàn)有占位管線與本工程管線進(jìn)行綜合疊加，在不影響現(xiàn)有管線使用功能的情況下重新調(diào)整出合理排面方案，確保項(xiàng)目施工順利進(jìn)行。夾層主要設(shè)備為送、排風(fēng)機(jī)，而經(jīng)過合模發(fā)現(xiàn)絕大部分碰撞均發(fā)生在設(shè)備接管處與桁架的干涉，因此，利用BIM可視化特點(diǎn)是快速解決問題的有效手段。

1.2 有限元計(jì)算對(duì)氣流組織的核驗(yàn)

本項(xiàng)目中病人的氣體污染源是控制的關(guān)鍵對(duì)象，因此病房中應(yīng)具備合理的氣流組織以保證病人呼出的氣體及時(shí)被排走，防止在醫(yī)護(hù)人員逗留區(qū)域擴(kuò)散。此外，不同壓力梯度的形成有助于控制氣體污染物向外泄出，計(jì)算流體力學(xué)的仿真模擬可為通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證和參照。

本項(xiàng)目在通風(fēng)與空調(diào)專業(yè)建設(shè)前期，通過在軟件中搭建病區(qū)和病房的模型，來核算整個(gè)樓層的壓力梯度數(shù)值，同時(shí)通過仿真計(jì)算得到病房在設(shè)計(jì)參數(shù)下的溫度場(chǎng)、氣流速度場(chǎng)、污染物傳播范圍等。本項(xiàng)目中借鑒了類似工程的成功仿真經(jīng)驗(yàn)[1-4]，對(duì)設(shè)計(jì)采用的風(fēng)口設(shè)置方案進(jìn)行合理性驗(yàn)證。

1.3 工業(yè)化建造技術(shù)在機(jī)電安裝中的運(yùn)用

本項(xiàng)目各類機(jī)電管線加工因場(chǎng)地所限和工期需要，大部分采用工廠預(yù)制加工，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)拼裝的方案。在場(chǎng)外預(yù)制加工的過程中，將屋面風(fēng)管系統(tǒng)分解，本工程因工期要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的需求，按照部位和工序的重要性分批下單生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置小型風(fēng)管改造作業(yè)間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況局部調(diào)整。

若采用傳統(tǒng)作業(yè)模式來加工、安裝各類管線的支吊架，現(xiàn)場(chǎng)的大量焊接和切割作業(yè)不利于安全控制且材料浪費(fèi)嚴(yán)重。另外，本工程建設(shè)過程中，大量的交叉作業(yè)會(huì)導(dǎo)致切割后的支吊架碰損嚴(yán)重?；诖?，本工程中考慮到機(jī)電系統(tǒng)較傳統(tǒng)工程小、管線質(zhì)量輕的特點(diǎn)，管線大量采用了經(jīng)過預(yù)制的支吊架，將支吊架的切割、鉆孔、焊接、刷漆等作業(yè)也一并交給后方工廠處理，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接的動(dòng)火作業(yè)，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性，也節(jié)約了大量的施工作業(yè)時(shí)間，同時(shí)提高了材料重復(fù)利用的可能性。

1.4 機(jī)電系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性措施與測(cè)試

負(fù)壓病房的建設(shè)包括了建筑結(jié)構(gòu)、通風(fēng)和空調(diào)、給水排水、電氣及智能化等專業(yè)。對(duì)負(fù)壓病房在施工過程中容易產(chǎn)生的漏點(diǎn)，項(xiàng)目組總結(jié)了以往在各類醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中的經(jīng)驗(yàn)，按照建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)電各個(gè)專業(yè)進(jìn)行分析應(yīng)用，并選用合適的封堵材料與封堵方法，保證建筑結(jié)構(gòu)的密閉性。

結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性是保證房間壓力形成的關(guān)鍵，通過仿真預(yù)測(cè)壓力梯度合理后，在機(jī)電各系統(tǒng)調(diào)試展開前，首先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)密性測(cè)試。測(cè)試過程使用了專用的適合于大面積密封性能測(cè)試的裝置，結(jié)合舞臺(tái)發(fā)煙裝置來觀測(cè)各類漏點(diǎn)。對(duì)于房間的壓力梯度測(cè)試，在高效過濾器未安裝的情況下先調(diào)整各個(gè)風(fēng)口風(fēng)量至設(shè)計(jì)范圍，然后進(jìn)行單系統(tǒng)運(yùn)行下壓力梯度的初調(diào)；接著采用系統(tǒng)平衡的原理模擬高效過濾器的阻力，進(jìn)行模擬狀態(tài)下的壓力梯度調(diào)試；最后進(jìn)行系統(tǒng)清潔后高效過濾器的安裝。

2 項(xiàng)目實(shí)施過程中的合理化建議

2.1 智能化系統(tǒng)實(shí)施過程的不足與改進(jìn)

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中，由于類似快速建造工程案例的缺乏，在病床呼叫系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)病床呼叫播報(bào)聲音無法滿足穿防護(hù)服醫(yī)護(hù)人員所需的要求，并且現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)于醫(yī)護(hù)人員的遠(yuǎn)程呼叫聯(lián)絡(luò)不便捷。因此，只能通過在走道內(nèi)增設(shè)有源音箱，以滿足穿防護(hù)服的人員能清晰聽到播報(bào)聲音的要求。同時(shí)又增加了手持式呼叫主機(jī)，便于醫(yī)生與護(hù)士的遠(yuǎn)程呼叫通話。

而有源音箱設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)以下問題：

1）病床呼叫主機(jī)輸出錄音信號(hào)接口與有源音箱接口不匹配，需要重新人工制作接頭，導(dǎo)致信號(hào)干擾問題，影響播報(bào)聲音。

2）現(xiàn)場(chǎng)增加的有源音箱需就近取電，由于前期規(guī)劃未考慮有源音箱的電源問題，導(dǎo)致部分有源音箱無法得到供電。

3）各點(diǎn)位有源音箱播報(bào)聲音不同步，播報(bào)效果不佳。

故在今后類似工程中，病床呼叫系統(tǒng)在核對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)突發(fā)應(yīng)急臨時(shí)用房?jī)?nèi)關(guān)于醫(yī)護(hù)人員與病人、醫(yī)生與護(hù)士的實(shí)際需求進(jìn)行深化，充分考慮聲音聲壓、通話便捷、系統(tǒng)電源等細(xì)節(jié)性的功能需求。同時(shí)建議采用病床呼叫主機(jī)外接功率放大器與揚(yáng)聲器，以實(shí)現(xiàn)各分區(qū)護(hù)士站的語(yǔ)音播報(bào)功能。病床呼叫主機(jī)宜設(shè)置于分區(qū)護(hù)士站，并配置多個(gè)移動(dòng)手持呼叫主機(jī)。充分考慮醫(yī)護(hù)人員身著防護(hù)服的特點(diǎn)，根據(jù)分區(qū)護(hù)士站的管理病區(qū)范圍合理設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器布置的距離與密度，匹配足夠容量的功率放大器。原則上，通過揚(yáng)聲器的合理布點(diǎn)保證播報(bào)聲音的均勻、清晰。

2.2 智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的不足與改進(jìn)

本項(xiàng)目智能化系統(tǒng)包含病房呼叫系統(tǒng)、Wi-Fi、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。其中，BA系統(tǒng)采用獨(dú)立的專用設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸，其余系統(tǒng)共用一套核心交換機(jī)，各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無物理隔離，網(wǎng)絡(luò)調(diào)試穿插進(jìn)行，既有安全隱患，又不利于調(diào)試。

為了排除技防隱患，本項(xiàng)目后期增設(shè)了1臺(tái)核心交換機(jī)用于單獨(dú)設(shè)置安防設(shè)施網(wǎng)（供視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)使用），其他系統(tǒng)使用原有核心交換機(jī)。然而，對(duì)于應(yīng)急臨時(shí)用房項(xiàng)目，病房呼叫系統(tǒng)為重要的醫(yī)用系統(tǒng)，需要納入醫(yī)院總部?jī)?nèi)網(wǎng)，與其他系統(tǒng)共用信息網(wǎng)仍然有安全隱患。

應(yīng)急臨時(shí)用房項(xiàng)目計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，建議分別設(shè)置安防網(wǎng)（門禁、監(jiān)控）、信息網(wǎng)（醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)、Internet外網(wǎng)）、設(shè)備網(wǎng)（BA系統(tǒng)），設(shè)置冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)建議采取物理分割，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。梳理重要的專用系統(tǒng)，設(shè)置單獨(dú)的核心交換機(jī)與專用網(wǎng)絡(luò)，以便安全接入醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)。本項(xiàng)目可設(shè)置安防網(wǎng)（視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)）、設(shè)備網(wǎng)（BA系統(tǒng)）、專用信息網(wǎng)（病房呼叫系統(tǒng)）以及其他專網(wǎng)（火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、Wi-Fi等），各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)熱備1臺(tái)核心交換機(jī)，保證網(wǎng)絡(luò)通信的安全。醫(yī)用專業(yè)系統(tǒng)（如病房呼叫系統(tǒng)）應(yīng)獨(dú)立設(shè)置核心交換機(jī)，需預(yù)留接口以便信息互聯(lián)傳送至?。ㄊ校┛傇旱臄?shù)據(jù)中心。

2.3 機(jī)電設(shè)備成品保護(hù)建議

機(jī)電設(shè)備安裝成品保護(hù)難度大，如因?yàn)楣て诰o張，外圍腳手架尚未完全拆除時(shí)已經(jīng)開始進(jìn)行空調(diào)外機(jī)安裝就位，后期腳手架拆除過程中，造成空調(diào)冷媒管的管線破壞較多。冷媒管為薄壁銅管，外機(jī)與冷媒管接駁位置為喇叭口，強(qiáng)力搬動(dòng)造成折斷。建議施工中加強(qiáng)各類施工成品保護(hù)，以防止設(shè)備和管線在投入使用后的質(zhì)量隱患，從而避免引發(fā)更大的安全問題。

2.4 風(fēng)閥的選擇建議

本工程鑒于采購(gòu)周期、工程成本、安裝工藝等考慮，在送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)中大量采購(gòu)了定風(fēng)量閥門?？紤]到本工程中不存在大量的工程變更、風(fēng)閥采購(gòu)質(zhì)量有所保證、管線和設(shè)備安裝嚴(yán)密性較佳，故調(diào)試過程中未發(fā)生較大的風(fēng)量不足而導(dǎo)致壓力不足的問題。但根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，定風(fēng)量閥門的使用無法改變系統(tǒng)的風(fēng)量，一旦出現(xiàn)較大的風(fēng)量不足而導(dǎo)致壓力不足的情況，風(fēng)口流量及房間壓力的調(diào)整將會(huì)變得尤為困難。而對(duì)于變風(fēng)量閥門的使用，特別是有微壓力梯度的工程，一般不推薦使用擋位調(diào)節(jié)的閥門，因?yàn)榫_的風(fēng)量往往存在于兩擋位之間。

3 結(jié)語(yǔ)

作為傳染性疾病控制的場(chǎng)所，臨時(shí)醫(yī)院的快速建造對(duì)施工企業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備、管理協(xié)調(diào)、采購(gòu)能力、深化設(shè)計(jì)等各方面都帶來了極大的考驗(yàn)。本文以上海市公共衛(wèi)生臨床中心的應(yīng)急病房樓快速建造工程為背景，對(duì)機(jī)電安裝前的深化設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)、有限元通風(fēng)系統(tǒng)仿真、工業(yè)化機(jī)電建造和通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試等關(guān)鍵工藝進(jìn)行了介紹。同時(shí)結(jié)合本項(xiàng)目的不足，對(duì)類似項(xiàng)目的建設(shè)提出了合理化的建議。