应急病房楼项目机电快速安装技术

汤 毅 王海东 叶世龙 徐一堃 林 岚

1.上海市安装工程集团有限公司 上海 200080；2.上海理工大学 上海 200093；3.上海上安机电设计事务所有限公司 上海 200000

新冠肺炎疫情的有效控制，医院的作用尤为突出，以武汉火神山和雷神山医院的建设为代表，快速建造是这类医院最大的特点。而在建设的前期，区别于其他的病房，该类医院病房要充分考虑到区域压力梯度的形成和病房气流组织的合理性，避免病毒向外界或向医护人员输出，这就对通风系统提出了严格的要求。同时，建筑结构和机电管线的严密性也不容忽视。此外，为保证及时发现医院内随时可能出现的紧急情况，智能化系统的安装及控制质量必须得到保障。

本文以上海市公共卫生临床中心应急病房楼的机电建造过程为背景，对机电管线快速安装的关键工序进行介绍，希望能为类似工程提供借鉴。

本项目总建筑面积9 710 m2，由5栋单体组成，其中：1号楼为主体医疗综合楼，面积9 390 m2，地上2层；2号楼为电气开闭所；3号楼为空气压缩机房；4号楼为真空吸引机房、医疗垃圾房、配电房；5号楼为污水处理池及投药房。主要为应急病房楼，建设周期约20 d，设计使用年限为6 a。

1 机电快速建造关键技术

1.1 深化设计的重要性

本项目的建设工期要求非常紧迫，但深化设计不能省略，深化设计的过程能有效地优化机电系统的各管路，同时尽量将气流组织合理化，深化设计的成果可减少后续的返工，并为调试工程提供依据。而尽早地读懂读透原施工图设计意图，并结合不断变化中的现场情况，对本项目的深化设计管理提出了前所未有的要求。

鉴于本项目深化设计中，施工图与深化图工作周期被严重压缩，造成了部分图纸存在表达不清晰、专业互提、专业拍图不到位等设计问题。例如本项目通风设备的控制系统，在施工图设计阶段，原设计按照惯例考虑采用设备自带控制箱完成系统控制。然而，本项目通风系统设备为医疗专用设备，为定型产品，设备自带控制箱不具备系统控制条件。深化设计人员在复核设备资料时发现了这一问题，立即会同设计院形成暖通与电气专业间的对话讨论，第一时间提出了小型楼宇设备自控（BA）系统控制方案，为项目实施争取了宝贵的时间。此外，本项目实施阶段正值农历新年，也是建筑行业及其配套生产加工行业的传统休假阶段，又恰逢启动公共卫生事件一级响应的特殊情况，对材料和设备的采购与核对提出了巨大的挑战。若遇设备材料不符合的情况，需及时与生产商进行反复沟通最终形成解决方案，对原设计图纸进行调整修改后提交业主及原设计方审批。最后，本工程属临时性建筑，原医院项目的建设始于2004年，其中经历数次改造，导致竣工图纸无法全面反映现今真实情况。为此，深化部专门组织人员进行现场管线的排摸和勘探，全程根据开挖进程，梳理了复杂管线体系（给水、排水、污水、消防水、医用气体、照明和通风等）的构架，并测量了管线与周围建筑道路的距离。

深化中将现有占位管线与本工程管线进行综合叠加，在不影响现有管线使用功能的情况下重新调整出合理排面方案，确保项目施工顺利进行。夹层主要设备为送、排风机，而经过合模发现绝大部分碰撞均发生在设备接管处与桁架的干涉，因此，利用BIM可视化特点是快速解决问题的有效手段。

1.2 有限元计算对气流组织的核验

本项目中病人的气体污染源是控制的关键对象，因此病房中应具备合理的气流组织以保证病人呼出的气体及时被排走，防止在医护人员逗留区域扩散。此外，不同压力梯度的形成有助于控制气体污染物向外泄出，计算流体力学的仿真模拟可为通风空调系统的设计提供验证和参照。

本项目在通风与空调专业建设前期，通过在软件中搭建病区和病房的模型，来核算整个楼层的压力梯度数值，同时通过仿真计算得到病房在设计参数下的温度场、气流速度场、污染物传播范围等。本项目中借鉴了类似工程的成功仿真经验[1-4]，对设计采用的风口设置方案进行合理性验证。

1.3 工业化建造技术在机电安装中的运用

本项目各类机电管线加工因场地所限和工期需要，大部分采用工厂预制加工，然后运输到施工现场拼装的方案。在场外预制加工的过程中，将屋面风管系统分解，本工程因工期要求，结合现场调试的需求，按照部位和工序的重要性分批下单生产。现场设置小型风管改造作业间，根据现场实际情况局部调整。

若采用传统作业模式来加工、安装各类管线的支吊架，现场的大量焊接和切割作业不利于安全控制且材料浪费严重。另外，本工程建设过程中，大量的交叉作业会导致切割后的支吊架碰损严重。基于此，本工程中考虑到机电系统较传统工程小、管线质量轻的特点，管线大量采用了经过预制的支吊架，将支吊架的切割、钻孔、焊接、刷漆等作业也一并交给后方工厂处理，大大减少了现场焊接的动火作业，提高了现场施工的安全性，也节约了大量的施工作业时间，同时提高了材料重复利用的可能性。

1.4 机电系统与结构的严密性措施与测试

负压病房的建设包括了建筑结构、通风和空调、给水排水、电气及智能化等专业。对负压病房在施工过程中容易产生的漏点，项目组总结了以往在各类医院和实验室建设过程中的经验，按照建筑结构和机电各个专业进行分析应用，并选用合适的封堵材料与封堵方法，保证建筑结构的密闭性。

结构的严密性是保证房间压力形成的关键，通过仿真预测压力梯度合理后，在机电各系统调试展开前，首先对结构进行了严密性测试。测试过程使用了专用的适合于大面积密封性能测试的装置，结合舞台发烟装置来观测各类漏点。对于房间的压力梯度测试，在高效过滤器未安装的情况下先调整各个风口风量至设计范围，然后进行单系统运行下压力梯度的初调；接着采用系统平衡的原理模拟高效过滤器的阻力，进行模拟状态下的压力梯度调试；最后进行系统清洁后高效过滤器的安装。

2 项目实施过程中的合理化建议

2.1 智能化系统实施过程的不足与改进

本项目在实施过程中，由于类似快速建造工程案例的缺乏，在病床呼叫系统调试时，发现病床呼叫播报声音无法满足穿防护服医护人员所需的要求，并且现有系统对于医护人员的远程呼叫联络不便捷。因此，只能通过在走道内增设有源音箱，以满足穿防护服的人员能清晰听到播报声音的要求。同时又增加了手持式呼叫主机，便于医生与护士的远程呼叫通话。

而有源音箱设备现场调试时，出现以下问题：

1）病床呼叫主机输出录音信号接口与有源音箱接口不匹配，需要重新人工制作接头，导致信号干扰问题，影响播报声音。

2）现场增加的有源音箱需就近取电，由于前期规划未考虑有源音箱的电源问题，导致部分有源音箱无法得到供电。

3）各点位有源音箱播报声音不同步，播报效果不佳。

故在今后类似工程中，病床呼叫系统在核对设计时应根据突发应急临时用房内关于医护人员与病人、医生与护士的实际需求进行深化，充分考虑声音声压、通话便捷、系统电源等细节性的功能需求。同时建议采用病床呼叫主机外接功率放大器与扬声器，以实现各分区护士站的语音播报功能。病床呼叫主机宜设置于分区护士站，并配置多个移动手持呼叫主机。充分考虑医护人员身着防护服的特点，根据分区护士站的管理病区范围合理设计扬声器布置的距离与密度，匹配足够容量的功率放大器。原则上，通过扬声器的合理布点保证播报声音的均匀、清晰。

2.2 智能化系统网络设计的不足与改进

本项目智能化系统包含病房呼叫系统、Wi-Fi、视频监控系统、门禁系统、BA系统、应急广播系统、火灾自动报警系统等。其中，BA系统采用独立的专用设备网进行信息传输，其余系统共用一套核心交换机，各系统网络无物理隔离，网络调试穿插进行，既有安全隐患，又不利于调试。

为了排除技防隐患，本项目后期增设了1台核心交换机用于单独设置安防设施网（供视频监控系统、门禁系统使用），其他系统使用原有核心交换机。然而，对于应急临时用房项目，病房呼叫系统为重要的医用系统，需要纳入医院总部内网，与其他系统共用信息网仍然有安全隐患。

应急临时用房项目计算机网络系统设计时，建议分别设置安防网（门禁、监控）、信息网（医院内网、Internet外网）、设备网（BA系统），设置冗余网络系统，各系统之间网络建议采取物理分割，保证计算机网络系统的安全性。梳理重要的专用系统，设置单独的核心交换机与专用网络，以便安全接入医院内网。本项目可设置安防网（视频监控系统、门禁系统）、设备网（BA系统）、专用信息网（病房呼叫系统）以及其他专网（火灾自动报警系统、Wi-Fi等），各网络系统热备1台核心交换机，保证网络通信的安全。医用专业系统（如病房呼叫系统）应独立设置核心交换机，需预留接口以便信息互联传送至省（市）总院的数据中心。

2.3 机电设备成品保护建议

机电设备安装成品保护难度大，如因为工期紧张，外围脚手架尚未完全拆除时已经开始进行空调外机安装就位，后期脚手架拆除过程中，造成空调冷媒管的管线破坏较多。冷媒管为薄壁铜管，外机与冷媒管接驳位置为喇叭口，强力搬动造成折断。建议施工中加强各类施工成品保护，以防止设备和管线在投入使用后的质量隐患，从而避免引发更大的安全问题。

2.4 风阀的选择建议

本工程鉴于采购周期、工程成本、安装工艺等考虑，在送风和排风系统中大量采购了定风量阀门。考虑到本工程中不存在大量的工程变更、风阀采购质量有所保证、管线和设备安装严密性较佳，故调试过程中未发生较大的风量不足而导致压力不足的问题。但根据以往工程的经验，定风量阀门的使用无法改变系统的风量，一旦出现较大的风量不足而导致压力不足的情况，风口流量及房间压力的调整将会变得尤为困难。而对于变风量阀门的使用，特别是有微压力梯度的工程，一般不推荐使用挡位调节的阀门，因为精确的风量往往存在于两挡位之间。

3 结语

作为传染性疾病控制的场所，临时医院的快速建造对施工企业的技术储备、管理协调、采购能力、深化设计等各方面都带来了极大的考验。本文以上海市公共卫生临床中心的应急病房楼快速建造工程为背景，对机电安装前的深化设计工作重点、有限元通风系统仿真、工业化机电建造和通风系统调试等关键工艺进行了介绍。同时结合本项目的不足，对类似项目的建设提出了合理化的建议。