Une centrale de services préfabriquée pour hâter l’ouverture du Centre médical de l’Université du Maryland

WSP États-Unis a fait partie de l’équipe de conception d’une approche rapide et efficace pour la construction du nouvel hôpital de l’Université du Maryland, équipe qui a en outre profité du processus pour accroître le nombre de patients pouvant être accueillis dans les installations.

Le Centre médical de l’Université du Maryland ouvrira ses portes le mois prochain pour offrir des services de santé et des services médicaux aux résidents du comté de Prince Georges, une banlieue de Washington D.C. Une ouverture anticipée a été rendue possible grâce à l’adoption d’une approche qui a permis de gagner du temps lors de la construction de la centrale de services.

Le nouvel hôpital de 600 000 pi2 à 11 étages, qui s’appelait à l’origine Centre médical régional de Prince Georges, est doté d’une centrale de services préfabriquée qui s’est révélée essentielle à l’ouverture anticipée de l’hôpital.
Leach Wallace, une société de WSP, était responsable de l’ingénierie des systèmes mécaniques, électriques et de plomberie, des systèmes de protection incendie et d’alarme incendie ainsi que des systèmes électriques et d’éclairage du projet de centre médical de l’Université du Maryland, qui doit être terminé en novembre. Le bâtiment a été conçu par Wilmot Sanz Architects et accueillera ses premiers patients d’ici le printemps 2021.

« Dans cette installation, on accueillera des membres de communautés à faible revenu et on leur offrira des soins de santé modernes à la fine pointe de la technologie, un service dont la région a grandement besoin », a expliqué Michael Lamdin, gestionnaire de projet, WSP États-Unis. « Ce projet est de loin le plus important – et l’ingénierie des systèmes mécaniques, électriques et de plomberie, la plus complexe – sur lequel j’ai travaillé en tant que gestionnaire de projet ».

La conception a commencé en 2014 et la construction du projet de 285 M$ a débuté en octobre 2017. La centrale de services, qui a pour fonction d’assurer le chauffage, la climatisation, l’alimentation électrique et la fourniture d’autres services publics pour le maintien d’un environnement confortable pour les patients, le personnel enseignant et le personnel du centre médical, a été installée à l’été 2019.

Elle est maintenant opérationnelle, bien que l’ouverture du centre médical au public ait dû être repoussée au printemps 2021 en raison des préoccupations posées par la COVID-19. L’installation de soins de santé a été conçue de façon à répondre aux exigences de la certification LEED Argent délivrée par le U.S. Green Building Council.
Le Centre médical de l’Université du Maryland comprend un centre de soins ambulatoires de 60 000 pi2, un service des urgences doté de 41 aires de traitement, un centre de traumatologie, huit salles d’opération, neuf salles d’accouchement et un centre de cancérologie, d’oncologie médicale et de radio-oncologie sur deux étages.

Plus d’espace pour les patients

La centrale de services de 30,5 M$ devait initialement être construite sur pilotis. Toutefois, l’État du Maryland considère que les salles mécaniques construites sur pilotis font partie de la superficie totale d’un bâtiment, ce qui pose problème en matière de conception puisque cela aurait limité l’espace dédié aux soins médicaux dans le bâtiment. L’équipe de conception a déterminé que ce problème pouvait être contourné grâce à l’utilisation d’une centrale préfabriquée qui serait installée à côté du bâtiment principal de l’hôpital et qui y serait reliée par un corridor aménagé au niveau le plus bas. 

« Grâce au recours à un bâtiment modulaire préfabriqué, la superficie de la centrale de services n’était pas prise en compte dans la surface totale permise pour l’hôpital et nous permettait d’obtenir un espace plus grand pour accueillir les patients. La centrale a donc pu être construite plus rapidement et installée à temps pour que ses systèmes puissent être utilisés pour le chauffage et la climatisation durant les dernières étapes de la construction, ce qui nous a permis d’éviter de recourir à des systèmes temporaires », a ajouté Michael. 

Même si la centrale de services préfabriquée présente des coûts uniformes par rapport à une installation construite sur pilotis, le temps gagné grâce à la conception modulaire nous a permis de nous assurer que l’hôpital universitaire pourrait ouvrir ses portes plus tôt qu’initialement prévu.

La conception finale de la centrale à deux étages a nécessité plus de 60 modules pour créer un espace intérieur d’environ 25 000 pi2, soit 18 000 pi2 au premier étage et 7 000 pi2 au deuxième. 
La centrale est aussi dotée de trois lignes d’alimentation principales raccordées aux services publics, de deux génératrices d’urgence au diesel de 2 000 kW et d’une génératrice au gaz naturel pour production combinée de chaleur et d’électricité qui fournira de l’eau chaude pour chauffer le bâtiment toute l’année.

La génératrice pour production combinée de chaleur et d’électricité présente trois sources de chaleur : une boucle à basse température, une boucle de chauffe-eau à chemise et un système de récupération de chaleur raccordé au conduit d’évacuation. La boucle de chauffe-eau à chemise a une puissance de chaleur de 4 700 MBH et le système de récupération de chaleur raccordé au conduit d’évacuation offrira une puissance de 3 200 MBH au système de chauffage à eau chaude.

Bien que le système soit conçu pour un fonctionnement continu, une logique de commande a été intégrée au système pour recevoir les tarifs des services publics en temps réel et faire fonctionner le système seulement lorsque cela présente des avantages pour le propriétaire.

Conception écoénergétique

La centrale de services et les systèmes mécaniques principaux ont été conçus dans une optique d’efficacité énergétique. La génératrice au gaz naturel permet à l’établissement de générer une partie de sa propre électricité en utilisant du gaz naturel; elle produit en outre la charge de chauffage de base de l’installation au moyen du sous-produit de la dissipation de la chaleur du moteur.
De plus, l’installation de refroidissement d’eau comprend quatre ensembles de refroidisseurs de 550 tonnes placés selon une configuration à contre-courant, dont un ensemble désigné comme système de refroidissement d’eau pour l’hiver, équipé de refroidisseurs de liquide à cellules closes et de glycol pour permettre le fonctionnement en hiver. Les trois autres ensembles composent l’installation pour la saison estivale. « L’objectif de la logique de commande est de faire fonctionner plusieurs paires de refroidisseurs pour répondre à la demande de charge, ce qui permettra aux refroidisseurs de fonctionner à un niveau d’efficacité très élevé », a souligné Michael.

La chaleur récupérée par la génératrice au gaz naturel pour production combinée de chaleur et d’électricité sera utilisée en tant que principale source de chauffage pour l’hôpital et sera complétée par le système de chauffage à eau chaude, au besoin, pour répondre à la demande de charge. La chaleur excédentaire sera dissipée par les échangeurs de chaleur connectés au système d’eau du condenseur. 

Les eaux pluviales du bâtiment principal de l’hôpital seront recueillies, traitées sur place et réutilisées comme eau d’appoint pour la tour de refroidissement.
Une collaboration et une communication continues ont été essentielles à la réussite du projet. Le propriétaire, le fabricant de la centrale de services, l’équipe de conception, l’entrepreneur principal et les sous-traitants ont dû travailler en étroite collaboration pour que l’approche modulaire et préfabriquée fonctionne.

Alors que l’établissement s’apprête à ouvrir ses portes, non seulement le propriétaire est satisfait du résultat, mais la conception de la centrale de services fait déjà office d’exemple d’une approche permettant d’accélérer la construction d’installations médicales sans avoir d’incidence sur le coût ou la qualité.

« Nous avons déjà utilisé ce projet et l’approche de centrale de services préfabriquée en tant qu’exemple pour démontrer comment simplifier de manière efficace le processus de construction de façon à gagner du temps et à possiblement économiser », a souligné Michael.

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