Popis projektu
Proces modernizace oblastní nemocnice Náchod má svou velmi dlouhou historii již z prvního desetiletí nového milénia. Stavba se začala realizovat v roce 2018 podle projektové dokumentace z roku 2015. První krůčky tohoto projektu byly pod taktovkou ateliéru OBERMEYER HELIKA a.s., finální podoba optimalizovaná na aktuální potřeby oblastní nemocnice byla dokončena v roce 2015 ateliérem JIKA-CZ s.r.o.
V areálu nemocnice je nyní ve výstavbě první větší moderně řešený pavilon, a to se stavebními náklady 1,45 mld. Kč, a dalšími nutnými investicemi do medicínských technologií ve výši 0,5 mld. Kč. Vzniká tak objemově rozsáhlá investice pro krajské zdravotnictví.
Ateliér JIKA-CZ v rámci své činnosti optimalizoval původní investiční záměr z 5 mld. Kč na 2,5 mld. Kč, přičemž zachoval kompletní funkčnost nemocnice po dobu realizace a výsledné řešení vykrývá potřeby nemocnice v budovách jak ve střednědobém, tak dlouhodobém horizontu na základě demografický dat a údajů od zdravotních pojišťoven.
POPISY:
Obr. 1 - vizualizace
V roce 2018 byl vybrán generální dodavatel stavby, a to sdružení firem GEOSAN GROUP a.s. a BAK a.s. Toto sdružení firem, které má vystavět první etapu, jež zahrnuje pavilony K a J, má od Královehradeckého kraje opci ve výši 0,5 mld. Kč, díky které lze efektivně vyřešit výstavbu nemocnice jako celku. Oddalování finálního řešení generuje nemalé provozní náklady vlastní oblastní nemocnice.
Obr. 2 – aktuální stav stavby
BIM
Základem moderní výstavby je dnes technologie BIM. Je to moderní a populární slovo, kde kdo o něm mluví, málo lidí jej však reálně vidělo a ještě méně lidí tento digitální funkční model stavby s charakteristikami prvků a grafickou databází aktivně a efektivně používá. Ale BIM toho umí i více. Mnoho projektantů pracuje již ve 3D, ale to stále není Building Information Modeling. Někteří projektanti již využívají i databázové informace, tedy vlastnosti prvků. Málo kdo však využívá BIM k vlastní výstavbě a ještě méně k provozování budovy prostřednictvím této grafické databáze. Ačkoliv v etapě provozování budovy leží většina financí z objemu celého životního cyklu této stavby, tj. cca 80-90 % peněz bude za stavbu utraceno v průběhu jejího provozu. A také zde platí známé rčení – nejsem tak bohatý, abych si kupoval levné věci – tedy čím kvalitněji nakoupím na začátku, tím méně utratím později. Při reálném nasazení technologie BIM při facility managementu klesly klientům náklady na provoz a údržbu až o 30 %. Tyto procentuální údaje, tedy poměr mezi investicí a provozními náklady, vycházejí ze zkušeností ateliéru JIKA-CZ a jeho klientů. Řečeno slovy klasika: „ jak prosté“ – ale ono to prosté není a nebude. K efektivnímu využití BIM nás tlačí legislativa z 25. 9. 2017, kde vláda České republiky pod číslem 682 schválila materiál Koncepce zavádění metody BIM v České republice. Klíčovým datem pro zavádění je rok 2022, kdy nadlimitní veřejné zakázky na stavební práce financované z veřejných rozpočtů musejí být v BIM, nejdříve projektovány, poté realizovány.
Na příkladu Oblastní nemocnice Náchod lze ukázat tvorbu materiálu v BIM pro účely stavby, zvláště v části technického zařízení budov.
Proces projektové dokumentace
V letech 2014-2015 byl vytvořen v rámci příprav projektové dokumentace vlastní BIM model nemocnice, tedy pavilonů K a J.
Pavilon K je komplementární budovou, tj. sdružuje v sobě všechny části intenzivní medicíny – zobrazovací metody, operační sály, provozy lůžek intenzivní péče a lůžek anesteziologicko-resustitačního oddělení, v neposlední řadě porodní sály včetně sálů na císařské řezy a lůžek neonatologické intenzivní péče.
Proti tomu pavilon J je pro projektanta a dodavatele dispozičně méně složitým. Jde o lůžkový pavilon pro různé obory. Vlastní dům je vybaven moderními technologiemi, které budou udržovat nemocnici v chodu. Jedním z jednodušších prvků jsou rozvody kanalizace, která je řešena jako oddílná, tedy splašková a dešťová. Zde se navíc vyskytuje i kanalizace infekční. Po objektu je rozvedena studená a teplá voda. Systém přípravy teplé užitkové vody je vybaven zařízením pro likvidaci legionely. Vyskytuje se zde demineralizovaná voda a také ultra čistá voda pro medicinské provozy. Z vody se navíc vyrábí sterilní pára pro provoz přístrojů. Dům topí, chladí, dalo by se říci, že nic neobvyklého. Dům dále větrá, jednak větrá inteligentně, ale také udržuje ve vybraných čistých prostorech přetlak v třídě čistoty ISO5 a ISO7 podle třídy prostoru (dle ČSN EN 14644-1). Přetlakové větrání je řešeno dle DIN 1946-4, která efektivně definuje provoz čistých prostorů v nemocnici. Přetlak je dynamicky regulován jak podle aktuálních potřeb provozů, tak i aktuálního atmosférického tlaku, který kolísá v závislosti na počasí, teplotě, rychlosti a směru prodění vzduchu. Atypické je provedení silnoproudých instalací, které je dle ČSN 33 2000-7-710 ve více druzích, a to MDO (málo důležité obvody), DO (důležité obvody), ZIS (zdravotnická izolovaná soustava) a VDO (velmi důležité obvody). Celá budova a její provoz je napojen na slaboproudé rozvody včetně integrace sytému řízení budovy přes velín. Vlastní ovládací software je koncipován tak, aby bylo možné budovy ovládat z mobilu či tabletu v různých stupních přístupu jak facility managementu, tak i běžných uživatelů jako je lékař, sestra, sanitář či pacient. Je zde ale ještě další systém rozvodů a tím je je potrubní pošta. Ta je řešena ve dvou systémech, a to průměr 110 mm pro standartní dopravu materiálu a vzorků včetně léku po robotizaci lékárny, ale také průměr 160 mm pro transport sterilních nástrojů a krevních přípravků. Rozsáhlý je systém meziplynů. Je zde osm druhů, tedy osm systémů a rozvodů. Jde o čistý kyslík dle LEK 15, oxid dusný, oxid uhličitý, stlačený vzduch o tlaku 4, 8 a 15 bar pro medicinské účely dle LEK 15 a pak také stlačený technický vzduch 8 bar. Poslední je rozvod vakua 850 mbar pro odsávačky. Předpisy LEK jsou vydávány Státním ústavem pro kontrolu léčiv, tato média jsou deklarována jako léčivo a jsou podávána přímo pacientům v procesu léčby jako podpora životních funkcí, či jim dokonce tyto základní životní funkce (dýchání) nahrazují.
Rozšíření stavebního BIM modelu o část technického zařízení budov
Po zahájení stavebních prací dodavatele stavby jsme započali v ateliéru připravovat rozšíření stavebního BIM modelu o část technického zařízení budov pro dodavatele stavby. Jak je výše popsáno, jde o velmi mnoho systémů. Tým čtyř lidí strávil na vytváření tohoto modelu celkem cca 8000 hodin a dalších cca 650 hodin se věnoval koordinaci a řešení kolizí rozvodů.
Původní výkresová dokumentace technického zařízení budov byla, na rozdíl od stavební části, zpracována jen ve 2D formátu, tedy jako plochý výkres bez třetího rozměru a databázových informací. Vzniká zde tak dvojitá práce, než kdyby se stavba přímo řešila v BIM software, ale s ohledem na čas přípravy projektové dokumentace a postup realizace stavby byl tento oddělený postup (tj. nejdříve tvorba 2D dokumentace v roce2015 a tvorba BIM modelu v roce 2018) aplikován s ohledem na složitost a rozsáhlost problematiky. Původní dokumentace obsahovala jen 2D koordinaci sítí, vymezovala koridory pro vedení, odbočovací místa apod.
Obr.3a, 3b, 3c – vizu model všech TZB
Prvním krokem bylo třeba vytvořit BIM model vzduchotechniky. Jedná se o objemově největší prvky, od nichž se budou vyvíjet další prvky a také jejich závěsy. Byly tedy vymodelovány rozvody vzduchotechniky včetně izolací, do vlastností prvků byly přidány materiálové informace (proudící médium s jeho vlastnostmi, vlastní potrubí, typ izolantu). Vzduchotechnické jednotky a koncové prvky jako indukční trámy byly přidány jako knihovní prvky získané přímo od konkrétního výrobce zařízení, tedy včetně jeho databázových informací.
Obr. 4 – vizu l jen VZT
V dalším kroku byly přidáno žlábování pro elektroinstalace jak silnoproudé, tak slaboproudé, včetně systému měření a regulace integrovaného do systému řízení budovy. Dále ze silnoproudých instalací byla přidána svítidla, která jsou významných prvkem v podhledu. Ta byla již osazena do modelu rastru podhledu ze stavebního modelu. Běžné kabely nebyly modelovány, mimo jiné s ohledem na skutečnost, že jich je v budově 1200 km (z toho 500 km silnoproudých kabelů systémů MDO, DO, ZIS a VDO a 700 km slaboproudých systémů jako je strukturovaná kabeláž, zabezpečovací systémy, evakuační rozhlas, elektronická kontrola vstupu, systém sestra pacient včetně telemetrie, vyvolávací systém, jednotný čas, audio vizuální systém, informační a naváděcí systém). V BIM jsou ale vyneseny rozvody vysokého napětí a páteřní rozvody. Jde o velké kabely 240 mm2 či 120 mm2 nebo 90 mm2, které mají poloměr otáčení více než 2 m a proto je třeba s nimi v prostorové koordinaci počítat.
Významnou a nemalou položkou jsou rozvody tepla a chladu. Opět se jedná primárně o trubní rozvody, které mají vlastnost medií, trubky a izolantu. Koncovými prvky jsou jednak deskové topné plochy, které vznikly z knihoven výrobců a také indukční jednotky a jednotky přesné klimatizace. Zde bylo nutné vytvořit vlastní knihovny pro tyto prvky z důvodu absence prvků od výrobců konkrétních jednotek formou jejich vymodelování.
foto 5a - vizu jen UT+‘CHL
Rozvody vody a kanalizace byla vytvořena v modelu včetně příslušných vlastností. Negativním prvkem při tvorbě byla problematika spádů kanalizace. Zde při následné optimalizaci koordinace docházelo k problémům s přesuny, kdy šikmá trasa nefunguje jako celý prvek a musí se postupně přesouvat po částech.
Obr. 6a – vizu jen ZTI
Podobným systémem byly vytvořeny i modely ostatních rozvodů tak, jak byly zmíněny výše v článku, tedy rozvodů mediplynů či potrubní pošty.
Model a jeho data byla kompletně vytvářena v jednom nativním datovém formátu prostřednictvím software ARCHICAD. Na datovém modelu pracovalo více osob současně, a to díky prostředí BIM CLOUD, které běží jako serverová aplikace a sdružuje modelová data. Modelová a výkresová data jsou sdružena v jednom datovém souboru od všech členů týmu, technologie BIM CLOUD umožnila kontrolu a koordinaci v reálném čase, tj. jednotliví členové týmu viděli v daných časových úsecích přírůstky BIM modelu ostatních a případně průběžně dokázali reagovat průběžně na drobné kolize. BIM model TZB a původní BIM model stavby je nyní jedním datovým souborem umožňujícím export do formátu IFC případně do jednodušších formátů jako je BIMx.
Takový datový model však s sebou nese i negativa, kterými jsou velikost souboru, vytížení sítě a vlastního BIM CLOUDu. Tvorba modelu probíhala na grafických stanicích s procesovým jádrem i7 případně XEON a na grafických kartách QUADRO. Velký objem přenesených dat při průběžném ukládání souboru plně vytěžoval síť, která běží na optice SFP+ s přenosovou rychlostí 10 Gbps, ale při průběžné tvorbě BIM modelu se nejslabším článkem stalo diskové pole serveru, na kterém běžel vlastní BIM CLOUD. Pro plynulost tvorby muselo dojít k úpravě serveru na technologii SSD s rozhraním NVMe tak, aby stačila tyto datové toky ukládat bez zdržování jednotlivých zpracovatelů. Náklady na IT infrastrukturu projektových ateliérů budou v budoucnu s ohledem na vyšší a vyšší podrobnost stoupat s plánovanou aplikací těchto modelů při výstavbě a poté i při provozování budov. Jednak se bude jednat o hardwarovou náročnost při tvorbě zdrojových dat, a poté o distribuci dat ke klientovi, respektive uživatelům.
Obr. 7 – printscreen nastavení BIM CLOUD
S hotovým BIM modelem od projektanta je nutné dále specificky pracovat v přípravě stavby a při realizaci . Zde je nutné konstatovat, že jsou dvě kategorie klientů – jedni, kteří umí moderní technologie využívat (minorita), a pak ti druzí, kteří tuto technologii nepoužívají a nechtějí používat. Bohužel zde jich je většina.
Pozitivní zkušeností při výstavbě přinesly „drátenické profese“ tedy rozvody silnoproudu, slaboproudu a měření regulace. Ty dokáží využívat exportní IFC formát z BIM modelu efektivně a budeme dále sledovat jejich využití formátu při integraci do systému řízení budovy a navazujících aplikací.
Obr. 8– printscreen z IFC prohlížeče
Při další aplikaci BIM modelů narážíme na celkovou nepřipravenost IT infrastruktury dodavatelů na využití dynamického BIM modelu. Je nutné říci, že primárním problémem je vůbec připojení ke CLOUDu projektanta, kde jsou udržována aktuální data. Stavba, a poté i užívání je velmi živý organismus. Při tvorbě se mnohé drobně mění podle aktuálních časových a personálních možností dodavatelů a tyto změny jsou průběžně projektantem zanášeny do modelu. CLOUD projektanta informuje uživatele, co se změnilo a kdy se změnilo. Stačí se jen připojit a nastavit si formát synchronizace dat a reportingu. Neznalost problematiky BIM a potřeby pracovat ve sdíleném CLOUD prostředí a nechuť řady účastníků něco měnit velmi znesnadňuje efektivní využití pozitivních přínosů této metodiky.
Obr. 9– printscreen z IFC prohlížeče
U dodavatelů staveb v převážné míře chybí vybavení pro užívání BIM modelu a to hlavně na softwarové úrovni Proto je u nich oblíben export „obyčejného“ a také „nechytrého“ PDF. Z vlastního BIM modelu exportujeme výkresové zobrazení řešené problematiky formou katalogu koordinačních detailů technického zařízení budov.
Podobná situace je i u technického dozoru stavby. Je preferována klasická dokumentace, i když v exportním provedení PDF či DWG, tedy ve 2D formátu s „předžvýkaným“ 3D zobrazením.
Využívání BIM modelů by investorům, jejich dozorům a dodavatelům ušetřilo mnoho starostí. Stavbyvedoucí by mohli lépe a rychleji organizovat montážní čety v prostoru a čase tak, aby si nepřekáželi a dokázali efektivně využívat prostor stavby. Dále by stavbyvedoucí dokázali lépe práci kontrolovat a ověřovat, jednotlivé profese by o sobě vzájemně věděly a mohly by předcházet prostorovým kolizím - tj. „nemontovaly by si trubky do cesty“.
Aplikace BIM modelů má před sebou v následujících letech (doufáme, že jen v měsících) velký rozvoj, který půjde s rozšířenou realitou. Existují již virtuální brýle, ale existují i brýle pro rozšířenou realitu. Příkladem je produkt Microsoft HoloLens 2, pro který jsou již v beta testování produkty pro načtení IFC modelu do brýlí a jeho promítání na reálném staveništi pomocí kalibračních znaků. Příští měsíce budou v tomto směru zlomové pro širší nasazení.
Provozování stavby
Po dokončení stavby, které je v případě projektu Oblastní nemocnice Náchod plánováno
v roce 2020, nastává část provozování. Tato část opět dokáže efektivně využívat BIM model pro svůj provoz. Od managementu ploch, přes plánovaný servis či crash reporting. Náklady na provoz budovy tvoří 80-90 % z ceny celého životního cyklu. Pokud mluvíme o tom, že
20 % ceny tvoří vlastní stavba, tj. 2,5 mld. Kč bez DPH, tak v životním cyklu bude provoz a údržba budovy stát dalších 12,5 mld. Kč bez DPH. Nejedná se tedy o malé peníze. Pokud aplikujeme pravidlo, jež je u klientů, kteří nasadili BIM facility management, tak šetří 30 % provozních nákladů. 30 % z 12,5 mld. Kč je 3,75 mld. Kč, což je velmi zajímavá částka. Zde závisí na investorovi či uživateli, zdali se této příležitosti chopí a navážou na zpracovaný BIM model stavby, který bude udržován aktuální až do dokončení stavby, tedy do roku 2020.
Závěr
Stavba oblastní nemocnice Náchod je velkým investičním celkem Královéhradeckého kraje a je jednou z prvních velkých zdravotnických staveb období 2020-2030, kdy je plánováno investovat do zdravotnických budov takovéhoto a většího rozsahu v rámci vytvoření kvalitního zázemí pro zdravotnictví. Projekt této stavby je komplexně vytvořen technologií BIM, která je ve státním sektoru ojedinělá i s o hledem na typ stavby, ale v soukromém sektoru velkých investičních celků začíná být standardem (zvláště u nájemních kancelářských budov). Potenciál BIM modelu využívá projektant, drobnou částí dodavatel stavby. Budoucnost ukáže, jak se této příležitosti chopí investor či uživatel.
Základní informace
- Název stavby: Oblastní nemocnice Náchod – 1. etapa – pavilony K a J
- Stavebník: Královehradecký kraj
- Dodavatel stavby: Sdružení Geosan Group a.s. a BAK a.s.
- Autor návrhu: Ing. arch. Jan Žlábek (OBERMEYER HELIKA a.s.) Ing. Jiří Slánský, Ing. Kateřina Hon (oba JIKA-CZ s.r.o)
- Zpracovatel projektové dokumentace: JIKA-CZ s.r.o.
- Hlavní inženýr kanceláře: Ing. Jiří Slánský (JIKA-CZ s.r.o)
- Hlavní inženýr projektu: Ing. Kateřina Hon a Petr Bečička (oba JIKA-CZ s.r.o)
- Projektové práce: 2014-2015
- Realizace: 2018-2020
- Náklady celkem: I. Etapa 1,95 mld Kč bez DPH, II. Etapa 0,55 mld Kč bez DPH