湯 毅 王海東 葉世龍 徐一堃 林 嵐

1.上海市安裝工程集團有限公司 上海 200080；2.上海理工大學(xué) 上海 200093；3.上海上安機電設(shè)計事務(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。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)護人員輸出，這就對通風(fēng)系統(tǒng)提出了嚴格的要求。同時，建筑結(jié)構(gòu)和機電管線的嚴密性也不容忽視。此外，為保證及時發(fā)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)隨時可能出現(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)急病房樓的機電建造過程為背景，對機電管線快速安裝的關(guān)鍵工序進行介紹，希望能為類似工程提供借鑒。

本項目總建筑面積9 710 m2，由5棟單體組成，其中：1號樓為主體醫(yī)療綜合樓，面積9 390 m2，地上2層；2號樓為電氣開閉所；3號樓為空氣壓縮機房；4號樓為真空吸引機房、醫(yī)療垃圾房、配電房；5號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)計使用年限為6 a。

1 機電快速建造關(guān)鍵技術(shù)

1.1 深化設(shè)計的重要性

本項目的建設(shè)工期要求非常緊迫，但深化設(shè)計不能省略，深化設(shè)計的過程能有效地優(yōu)化機電系統(tǒng)的各管路，同時盡量將氣流組織合理化，深化設(shè)計的成果可減少后續(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)計意圖，并結(jié)合不斷變化中的現(xiàn)場情況，對本項目的深化設(shè)計管理提出了前所未有的要求。

鑒于本項目深化設(shè)計中，施工圖與深化圖工作周期被嚴重壓縮，造成了部分圖紙存在表達不清晰、專業(yè)互提、專業(yè)拍圖不到位等設(shè)計問題。例如本項目通風(fēng)設(shè)備的控制系統(tǒng)，在施工圖設(shè)計階段，原設(shè)計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)計人員在復(fù)核設(shè)備資料時發(fā)現(xiàn)了這一問題，立即會同設(shè)計院形成暖通與電氣專業(yè)間的對話討論，第一時間提出了小型樓宇設(shè)備自控（BA）系統(tǒng)控制方案，為項目實施爭取了寶貴的時間。此外，本項目實施階段正值農(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，又恰逢啟動公共衛(wèi)生事件一級響應(yīng)的特殊情況，對材料和設(shè)備的采購與核對提出了巨大的挑戰(zhàn)。若遇設(shè)備材料不符合的情況，需及時與生產(chǎn)商進行反復(fù)溝通最終形成解決方案，對原設(shè)計圖紙進行調(diào)整修改后提交業(yè)主及原設(shè)計方審批。最后，本工程屬臨時性建筑，原醫(yī)院項目的建設(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)今真實情況。為此，深化部專門組織人員進行現(xiàn)場管線的排摸和勘探，全程根據(jù)開挖進程，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，確保項目施工順利進行。夾層主要設(shè)備為送、排風(fēng)機，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可視化特點是快速解決問題的有效手段。

1.2 有限元計算對氣流組織的核驗

本項目中病人的氣體污染源是控制的關(guān)鍵對象，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被排走，防止在醫(yī)護人員逗留區(qū)域擴散。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)計提供驗證和參照。

本項目在通風(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，來核算整個樓層的壓力梯度數(shù)值，同時通過仿真計算得到病房在設(shè)計參數(shù)下的溫度場、氣流速度場、污染物傳播范圍等。本項目中借鑒了類似工程的成功仿真經(jīng)驗[1-4]，對設(shè)計采用的風(fēng)口設(shè)置方案進行合理性驗證。

1.3 工業(yè)化建造技術(shù)在機電安裝中的運用

本項目各類機電管線加工因場地所限和工期需要，大部分采用工廠預(yù)制加工，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場拼裝的方案。在場外預(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)場調(diào)試的需求，按照部位和工序的重要性分批下單生產(chǎn)。現(xiàn)場設(shè)置小型風(fēng)管改造作業(yè)間，根據(jù)現(xiàn)場實際情況局部調(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)場的大量焊接和切割作業(yè)不利于安全控制且材料浪費嚴重。另外，本工程建設(shè)過程中，大量的交叉作業(yè)會導(dǎo)致切割后的支吊架碰損嚴重?；诖?，本工程中考慮到機電系統(tǒng)較傳統(tǒng)工程小、管線質(zhì)量輕的特點，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)場焊接的動火作業(yè)，提高了現(xiàn)場施工的安全性，也節(jié)約了大量的施工作業(yè)時間，同時提高了材料重復(fù)利用的可能性。

1.4 機電系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的嚴密性措施與測試

負壓病房的建設(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)。對負壓病房在施工過程中容易產(chǎn)生的漏點，項目組總結(jié)了以往在各類醫(yī)院和實驗室建設(shè)過程中的經(jīng)驗，按照建筑結(jié)構(gòu)和機電各個專業(yè)進行分析應(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)的嚴密性是保證房間壓力形成的關(guān)鍵，通過仿真預(yù)測壓力梯度合理后，在機電各系統(tǒng)調(diào)試展開前，首先對結(jié)構(gòu)進行了嚴密性測試。測試過程使用了專用的適合于大面積密封性能測試的裝置，結(jié)合舞臺發(fā)煙裝置來觀測各類漏點。對于房間的壓力梯度測試，在高效過濾器未安裝的情況下先調(diào)整各個風(fēng)口風(fēng)量至設(shè)計范圍，然后進行單系統(tǒng)運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，進行模擬狀態(tài)下的壓力梯度調(diào)試；最后進行系統(tǒng)清潔后高效過濾器的安裝。

2 項目實施過程中的合理化建議

2.1 智能化系統(tǒng)實施過程的不足與改進

本項目在實施過程中，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，發(fā)現(xiàn)病床呼叫播報聲音無法滿足穿防護服醫(yī)護人員所需的要求，并且現(xiàn)有系統(tǒng)對于醫(yī)護人員的遠程呼叫聯(lián)絡(luò)不便捷。因此，只能通過在走道內(nèi)增設(shè)有源音箱，以滿足穿防護服的人員能清晰聽到播報聲音的要求。同時又增加了手持式呼叫主機，便于醫(yī)生與護士的遠程呼叫通話。

而有源音箱設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試時，出現(xiàn)以下問題：

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

2）現(xiàn)場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）各點位有源音箱播報聲音不同步，播報效果不佳。

故在今后類似工程中，病床呼叫系統(tǒng)在核對設(shè)計時應(yīng)根據(jù)突發(fā)應(yīng)急臨時用房內(nèi)關(guān)于醫(yī)護人員與病人、醫(yī)生與護士的實際需求進行深化，充分考慮聲音聲壓、通話便捷、系統(tǒng)電源等細節(jié)性的功能需求。同時建議采用病床呼叫主機外接功率放大器與揚聲器，以實現(xiàn)各分區(qū)護士站的語音播報功能。病床呼叫主機宜設(shè)置于分區(qū)護士站，并配置多個移動手持呼叫主機。充分考慮醫(yī)護人員身著防護服的特點，根據(jù)分區(qū)護士站的管理病區(qū)范圍合理設(shè)計揚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，通過揚聲器的合理布點保證播報聲音的均勻、清晰。

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

本項目智能化系統(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)自動報警系統(tǒng)等。其中，BA系統(tǒng)采用獨立的專用設(shè)備網(wǎng)進行信息傳輸，其余系統(tǒng)共用一套核心交換機，各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無物理隔離，網(wǎng)絡(luò)調(diào)試穿插進行，既有安全隱患，又不利于調(diào)試。

為了排除技防隱患，本項目后期增設(shè)了1臺核心交換機用于單獨設(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。然而，對于應(yīng)急臨時用房項目，病房呼叫系統(tǒng)為重要的醫(yī)用系統(tǒng)，需要納入醫(yī)院總部內(nèi)網(wǎng)，與其他系統(tǒng)共用信息網(wǎng)仍然有安全隱患。

應(yīng)急臨時用房項目計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計時，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，保證計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。梳理重要的專用系統(tǒng)，設(shè)置單獨的核心交換機與專用網(wǎng)絡(luò)，以便安全接入醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)。本項目可設(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)自動報警系統(tǒng)、Wi-Fi等），各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)熱備1臺核心交換機，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)獨立設(shè)置核心交換機，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 機電設(shè)備成品保護建議

機電設(shè)備安裝成品保護難度大，如因為工期緊張，外圍腳手架尚未完全拆除時已經(jīng)開始進行空調(diào)外機安裝就位，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，外機與冷媒管接駁位置為喇叭口，強力搬動造成折斷。建議施工中加強各類施工成品保護，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)閥采購質(zhì)量有所保證、管線和設(shè)備安裝嚴密性較佳，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，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)整將會變得尤為困難。而對于變風(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，因為精確的風(fēng)量往往存在于兩擋位之間。

3 結(jié)語

作為傳染性疾病控制的場所，臨時醫(yī)院的快速建造對施工企業(yè)的技術(shù)儲備、管理協(xié)調(diào)、采購能力、深化設(shè)計等各方面都帶來了極大的考驗。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，對機電安裝前的深化設(shè)計工作重點、有限元通風(fēng)系統(tǒng)仿真、工業(yè)化機電建造和通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試等關(guān)鍵工藝進行了介紹。同時結(jié)合本項目的不足，對類似項目的建設(shè)提出了合理化的建議。