摘要：结合北京怀柔医院改扩建项目工程，对装配式医疗体系、机电一体化、工厂预制加工等项目特点进行了详细分析，可为类似项目提供参考。
关键词：医疗建筑；机电一体化设计；预制式加工；机电系统
0引言
北京怀柔医院又名“首都医科大学附属北京朝阳医院怀柔医院”，是怀柔区域医疗中心、中国科学院大学附属医院、首都医科大学教学医院。现有编制床位651张，实际开放床位为735张，二期扩建工程于2019年开始建设，拟2021年底建成投入使用，建成后医院编制床位总数由651张增加至990张。根据北京市规划和国土资源管理委员会2017年11月印发的《北京市装配式建筑项目设计管理办法》文件，该项目医疗综合楼地上部分全部采用基于BIM的装配式建筑结构机电体系，地上为钢结构，机电管线分离率达到70％，整体工厂预制化比率超过40％，装配率超过50％，是北京市较早采用装配式建筑体系的医疗建筑。
1工程概况
怀柔医院二期扩建工程总建筑面积为98932．22m2，其中地上建筑面积为61963．85m2，地下建筑面积为36968．37m2。主要建设内容包括：医疗综合楼、门房、垃圾站、洗衣房、锅炉房、液氧站改扩建等。项目实景如图1所示，框内区域为二期扩建工程。2020年初，项目新增建设了3700m2应急感染救治区及感染楼扩建，全部采用装配式集装箱结构。
2主要机电系统
水系统包括给排水、生活热水、开水、空调冷却循环水、污水处理、消防、室外工程、医用纯水系统等。给水由院区已建成DN200低压给水管网引入；热水系统低、中区由热交换站换热器供给，高区热水无动力太阳能热水供应，换热器补热；室外排水雨、污、废分流，室内排水采用污、废分流；核医学放射性污废水，检验检疫含酸碱的废水等医疗排水单独收集经衰变池、中和池处理后汇入污水管网，排入院区污水处理站；院区新建750m3和1200m3两个雨水收集池，调蓄雨水洪峰；扩建现状污水处理站至日处理量为850m3／d的污水处理站；消防水系统按规范设计。动力：现状锅炉房仅承担院区洗衣房所需蒸汽用量。目前采暖、空调、生活热负荷由水源热泵机房承担，一期水源热泵机房提供2400kW的热量供二期使用。二期改造现状锅炉房，新增4台热水锅炉，供应生活热水及过渡季采暖热负荷。医用气体：拆除现状液氧站，新建一座液氧站，设4台容积5m3液氧贮罐。引出5路氧气管线，至全院区各建筑氧气管道；真空吸引及压缩空气根据院方需求设置。燃气：改造扩容院区燃气调压站，扩大天然气主支管道，满足全院区供气需求。供暖：散热器与地板采暖相结合。空调：一期8台水源热泵机组，为二期预留2730kW制冷量、2400kW制热量。二期剩余冷负荷由新增冷水机组负担，剩余热负荷由地下换热站负担。一、二期新建冷热源的分配及耦合：一期预留冷热源，管道共用，夏季供冷水，冬季供热水，从－2F引到二期地下热源正常工作状态下，不与二期新建冷热源并联耦合在一起。一期预留的冷热源划定供科研楼及裙房区域。供配电：二期－1F新建总变配电所，内设4台2000kVA变压器，原一期变配电所作为分变配电所，二期新建一柴油发电机房，内设一常载功率1200kW柴油发电机组为二期保障负荷提供电源。智能化系统工程架构满足三级医院的信息化应用需求，支持各智能化系统的信息关联和功能汇聚。消防安防控制室：消防安防控制室改造升级后与一期合用；二期新建信息中心，作为全院区的网络主机房，一期现状信息机房改为全院灾备机房。智能化系统按照GB50314—2015《智能建筑设计标准》中医疗建筑相关标准设计。院区采用气动式物流传输系统，二期共设36个站点，由垂直输送分拣系统和水平输送系统组成，将药房、静配中心、检验科、影像中心、血透中心、病区护士站等主要功能科室连接到一起，水平输送设备布置在设备层，与一期物流传输系统整合成一套系统，构成一个联通全院的物流网络。此外，设置一套投放污染被服的专用污衣收集系统，整个系统由排风管、垂直管道、检修门站、投入门站、减速缓冲管道、排放门站等部分组成。
3装配式建筑体系及机电一体化设计
该项目装配率满足GB／T51129—2017《装配式建筑评价标准》中A级装配式建筑要求。装配式建筑体系评分如表1所示。设计过程中尽可能考虑将建筑机电各专业设备及管线按模块化、集成化的思路，设计、生产到安装调试紧密结合，BIM与装配式预制化技术结合，根据BIM模型对机电设备管线规模化预加工，工厂化流水线制作生产，实现建筑机电安装标准化、产品模块化及集成化。不仅能提高生产效率、质量水平，降低机电工程安装成本，减少现场施工工程量、缩短工期、减少污染、实现建筑机电安装全过程绿色施工［1⁃2］。
（1）送排风系统及空调风系统均采用装配化金属（内保温）风管工厂一次成型，无二次保温工序，节省二次保温工时，自动化设备生产效率高、制作精度高，风管成型美观，接口安装简便、施工快捷，施工过程中不必留保温施工空间，节省安装空间。
（2）配电竖井等重点电气用房内桥架、配电箱精细设计，工厂通过BIM模型对设备加工预制，现场安装一次性完成，降低安装时间的同时提高了配电设备安装质量。
（3）制冷机房内机电管线错综复杂、密集交错、施工空间有限，机电交叉作业，安装质量要求高。本项目结合BIM与装配式制冷机房机电一体化设计，设计过程充分考虑施工安装、节能环保、运营维护，合理调整管线走向、标高、阀门位置，结合装配式安装工艺，待施工条件具备后，将预制好的模块化构件运输至现场进行装配，通过可靠的连接方式安全高效地完成机房的拼装，保证施工质量，并且提高效率，降低成本。空调机房、水泵房内设备尽量采用标准模块化设计，泵组、空调机组等设备形成自成支撑体系、便于运输安装的单元模块。大型机电设备拆分成若干单元模块制作，在工厂车间进行预拼装、现场分段组装。
（4）每层空调机组采用半嵌式强弱电一体化变频柜控制。传统空调机组DDC控制示意图如图2所示。空调机组强弱电一体柜示意图如图3所示。与传统区域DDC控制空调机组相比较，强弱电一体化变频柜控制只需工厂安装少量电缆，大量减少安装、时间成本，节约工期；其次，强弱图2传统空调机组DDC控制示意图图3空调机组强弱电一体柜示意图电一体柜中传感器出厂时完成安装，工厂完成调试工作，无需现场调试，保障空调机组与控制系统完美匹配，使空调机组充分发挥效能。
（5）卫生间排水管道同层模块化设计，便于实现建筑排水系统工厂化加工、批量性生产以及快速安装，保证安装质量，有效规避排水管道漏水等隐患。
（6）现状室外施工场地机电管线一体化迁改：由于二期工程属于现有建设项目改扩建工程，本次建设范围内原有地面下敷设了为现状建筑提供市政供给的管线。故本次建设项目需包含管线改造工程，需在保证医院整体正常运行的前提下进行场地内的机电管线迁移，并需充分考虑今后永久管线路由恢复；场地内一期水源热泵管线、强弱电缆、给排水管线均需临时迁移，经过方案论证，机电管线一体化统筹考虑，将所有现场原埋地管线迁移至施工场地旁的绿地中，采用综合管线支架明敷方式，二期建设到一定程度时分专业进行永久恢复。机电管线综合支架及剖面图如图4所示。
（7）地上全部采用钢结构，传统机电管线支吊架由角铁、槽钢制作，不同专业管线吊架不宜大批量直接焊接钢结构上；综合考虑采用机电管线一体化综合支吊架及抗震支吊架方案，节省空间、节约投资。与传统支吊架相比，成品支吊架简化施工安装过程，增强施工安装质量，缩短施工安装工期，优化施工效果。
（8）其他：各类工程管线均按国家有关标准涂刷不同颜色油漆，便于维修管理。
4结语
该项目属于院区改造工程，各机电系统均需与一期现有系统统筹考虑合理对接，改造过程不能影响医院正常运营，设计及施工配合难度均大于常规新建医院项目。此外，本项目为北京市“一会三函”项目，“一会”指集体会议审议决策，“三函”指建设项目前期工作函、设计方案审查意见函、施工意见登记函。施工主体结构封顶后可行性研究报告才批复，项目即将竣工投入使用，初步设计还正在审批过程中。所有建设程序倒置，配合施工过程要严控预算，规避超可研投资无法竣工决算风险。近几年，国家大力发展装配式建筑，各种装配厂商技术不断完善，今后医疗建筑整体装配比率越来越高，现场施工更快捷高效，自动化程度更高。作为机电工程师要有一体化思维，加强新技术应用研究，结合新材料工艺，考虑建设施工成本，设计更先进合理的工程项目。
参考文献：
［1］范广颢．机电装配式施工在横琴广场项目中的应用［J］．中国港湾建设，2019，39（7）：78⁃82．
［2］卓旬．装配式建筑机电系统BIM模型精细化控制设计研究与应用［J］．土木建筑工程信息技术，2020，12（3）：65⁃71．
作者：李楠 单位：中国中元国际工程有限公司