1. Den nuværende situation for elevatorer i Kina og elevatorer på tertiære hospitaler
1. Den nuværende situation for Kinas elevatorindustri
Ved udgangen af 2017 var det samlede antal elevatorer i Kina nået op på omkring 5,6 millioner, hvilket tegner sig for omkring 70 % af den globale produktion. Den årlige produktion og ejerskab af elevatorer var den førende i verden, hvilket gør Kina til verdens største elevatorproducent og -eksportør.
På grund af historiske årsager, såsom teknologiske begrænsninger og efterslæbende energibesparende standarder for elevatorer, har Kinas elevatorenergibesparende teknologi på nogle områder nået det internationalt førende niveau, men mærker som Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi osv. har i de senere år successivt lanceret mere energieffektive permanentmagnetiske synkrone gearløse elevatorer i små maskinrum og andre typer. Penetrationsraten for energibesparende elevatorer på markedet er dog stadig meget lav. Penetrationsraten for permanentmagnetiske synkrone gearløse elevatorer, der sparer mere end 30 % elektricitet, er mindre end 10 %, og penetrationsraten for elevatorer med indbyggede energifeedback-enheder, der har en regenerativ energigenvindingsrate på 30 %, er mindre end 2 %. Der er et enormt energibesparelsesrum i hele elevatorindustrien i Kina, og der er et enormt markedsrum for energibesparende elevatorer.
Den nuværende situation for elevatordrift på tertiære hospitaler
Som det primære og eneste jernbanetransportmiddel til vertikal transport af patienter og medicinsk personale på forskellige etager på hospitaler har elevatorer på tertiære hospitaler følgende egenskaber:
① Antallet af transporterede elevatorer er enormt
Ifølge statistikker havde det gennemsnitlige årlige antal ambulante patienter på tertiære hospitaler i Kina i 2017 nået over 2 millioner mennesker. Hvis vi tager Wuxi People's Hospital som eksempel, nåede det årlige antal ambulante patienter på Wuxi People's Hospital i 2015 3,09 millioner, med en faktisk åbning af 2000 sengepladser. Blandt disse skal mere end 90 % af patienterne og ledsagende personale tage elevatorer for at nå udpegede afdelinger eller sengestueetager. Derudover er der logistikpersonale såsom læger, sygeplejersker, administrativt personale, rengørings- og sikkerhedspersonale på hospitalet, hvilket gør den faktiske transportmængde af hospitalselevatorer enorm.
Følgende figur viser det daglige gennemsnitlige antal starter af elevatorer på hospitaler på forskellige niveauer i henhold til relevante afdelingers statistikker. Blandt dem har det daglige gennemsnitlige antal starter af elevatorer på tertiære hospitaler i regionen allerede oversteget 2000 gange om dagen.
Effekten af at bruge energibesparende udstyr i hospitalselevatorer
▲ Figur 1 Statistik over daglige gennemsnitlige opstartstider for elevatorer på hospitaler af forskellig størrelse
② Elevatoren har været i brug i lang tid
På grund af de specifikke behov og servicegrupper for hospitalselevatorer kræver de fleste medicinske elevatorer 24-timers drift. Hvis vi tager Wuxi People's Hospital som eksempel, er der i alt 38 vertikale elevatorer af mærket Guangzhou Hitachi på Wuxi People's Hospital. Blandt dem er 16 medicinske elevatorer på indlæggelsesafdelingen i travl drift 24 timer i døgnet, 365 dage om året, bortset fra normal vedligeholdelse. Den daglige opstartstid for ambulatorier og akutmodtagelser er også mere end 12 timer.
③ Elevatorer har et højt energiforbrug under brug
Ifølge statistiske data varierer det gennemsnitlige daglige elforbrug for hver elevator på et tertiært hospital fra 60 kW/t til 100 kW/t, med et gennemsnit på 80 kW/t/dag. Derudover kan energiforbruget til aircondition eller ventilatorer i maskinrummet, der specifikt bruges til elevatorkøling om sommeren, nå op på et samlet dagligt elforbrug på 100 kW/t/dag i myldretiden. Hvis vi tager et tertiært hospital med 40 elevatorer som eksempel, kan det daglige elforbrug for elevatorer i myldretiden om sommeren nå op på 4000 kW/t, hvilket er forbløffende.
④ Høj temperatur i elevatorens maskinrum
I øjeblikket er 90 % af elevatorerne på markedet VVVF-elevatorer (Variable Frequency Variable Speed Control), hvoraf kun omkring 2 % har indbyggede energifeedback-enheder og er højeffektive energibesparende elevatorer. De resterende 98 % af elevatorerne spilder den elektricitet, der genereres under let belastning op, tung belastning ned og niveaubremsning, ved hjælp af bremsemodstande og elektrisk termisk konvertering. Når en stor mængde elektricitet er omdannet til varmeenergi, stiger temperaturen i elevatorens maskinrum kraftigt. Hvis der ikke træffes rettidige foranstaltninger til tvungen afkøling, vil elevatoren selvbeskytte på grund af høj temperatur, hvilket resulterer i nødstop, hvilket alvorligt påvirker elevatorens normale drift og passagerernes tilfredshed.
Derfor kræver den nationale afdeling for kvalitet, teknisk tilsyn og inspektion, at alle elevatormaskinrum skal være udstyret med kraftigt køleudstyr såsom aircondition og ventilatorer, og det fastsættes eksplicit, at hvis temperaturen i elevatormaskinrummet overstiger 40 ℃, skal airconditionen tændes for afkøling.
⑤ Høj fejlrate ved brug af elevator
Høj temperatur er en af hovedårsagerne til ældning og svigt af elektroniske komponenter, og også en af hovedårsagerne til "fastklemte ulykker" forårsaget af nødstop af elevatorer under drift. Ifølge Guizhous stikprøvestatistikker over big data om elevatorer rangerer fejlraten for fastklemte personer i hospitalselevatorer først blandt alle typer elevatorer med 9,18%, hvilket langt overstiger fejlraten for boligelevatorer på 3,44%. Statistikker viser også, at over 95% af "fastklemte ulykker" i elevatorer forekommer i varmt sommervejr, hvor langt størstedelen af elevatorerne skyldes overdreven brug og utilstrækkelige køleforanstaltninger.
2. Teknologi til udnyttelse af regenerativ energi i elevatorer - Introduktion til feedback-enhed til elektrisk energi
Elevatorens elektriske energifeedbackenhed er en specialiseret energibesparende enhed, der bruges til energiforbrugsbremsning af VVVF-elevatorer. Den genvinder den elektriske jævnstrøm, der konverteres fra mekanisk kinetisk energi og tyngdekraftspotentiel energi under let belastning op, tung belastning ned og niveaubremsning af elevatoren. Efter DC/AC-invertering, ensretning og filtrering transmitteres den til det lokale elnet til brug for elevatorens omgivende elektriske udstyr.
Før implementeringen af energibesparende renoveringer var det karakteristiske ved VVVF-elevatorer, der brugte energibremsning, ikke at de forbrugte meget energi, men at de genererede en stor mængde elektricitet, som ikke blev genbrugt. Tværtimod blev den tilgængelige elektriske energi omdannet til varmeenergi og forgæves brændt væk. Det sekundære problem forårsaget af dette var en pludselig temperaturstigning i elevatorens maskinrum, hvilket krævede installation af specialiseret køleudstyr (klimaanlægsventilatorer), da det ellers ville påvirke elevatorens normale drift. Køleudstyrets driftsenergiforbrug er også et energiforbrug. I elevatormaskinrum med dårlig varmeafledning om sommeren kan elevatorens klimaanlægs driftsenergiforbrug endda overstige elevatorens eget driftsenergiforbrug, så energispild er meget alvorligt.
Den energibesparende transformation udføres ved hjælp af en elevators elektriske energifeedbackenhed uden at ændre elevatorens oprindelige struktur. Kun en energigenvindingsenhed er fysisk forbundet parallelt. Feedbackenhedens arbejdsspænding er lavere end elevatorens bremsemodstand, så feedbackenheden prioriteres over bremsemodstanden og sender den elektriske energi tilbage til nettet til genbrug på forhånd. Når feedbackenheden fejler, vil elevatorens DC-busspænding fortsætte med at stige, elevatorens bremsemodstand genstarter, og elevatoren skifter automatisk til den oprindelige ikke-energibesparende driftstilstand, men det vil ikke påvirke elevatorens normale brug. Derfor er elevatorens elektriske energifeedbackenhed sikker. Mitsubishis GPM-M-serie og OTIS' REGEN-serie elevatorer leveres begge med energifeedbackenheder.
Effekten af at bruge energibesparende udstyr i hospitalselevatorer
▲ Figur 2 Principdiagram for elevatorens elektriske energifeedbackenhed
Energiomdannelseshastigheden for elevatorens energifeedbackenhed kan nå op på 97 %, med en direkte energibesparelsesrate på mellem 15 % og 45 % og en gennemsnitlig energibesparelsesrate på 30 %. Den højeste energibesparelsesrate målt i hospitalers energibesparelsesprojekter er 51 %.
Efter at elevatorens energifeedbackenhed er taget i brug, genbruges al den elektriske energi, der konverteres fra mekanisk energi og potentiel energi. Den primære varmekildes bremsemodstand i elevatorens maskinrum holder op med at virke og genererer ikke længere varme. Derfor kan temperaturen i elevatorens maskinrum reduceres betydeligt. Klimaanlægget, der oprindeligt skulle være tændt kontinuerligt for at køle elevatoren, kan nu tændes eller slukkes mindre, hvilket opnår sekundær energibesparelse ved at spare på klimaanlæggets el- og elomkostninger.
Derudover er temperaturen i maskinrummet faldet betydeligt, da den primære varmekildebremsemodstand i elevatorens maskinrum er holdt op med at virke. Elevatorens arbejdsmiljø er blevet forbedret ved at undgå ulykker forårsaget af nødstop på grund af selvbeskyttelse ved høje temperaturer. Efter forbedringen af elevatorens maskinrumsmiljø vil ældningshastigheden af elektroniske komponenter på elevatorens printkort aftage, elevatorens fejlrate vil falde betydeligt, og elevatorens vedligeholdelsesomkostninger vil tilsvarende falde. Samtidig vil elevatorens faktiske levetid også blive forlænget tilsvarende.
3. Benefitanalyse efter indførelse af teknologi til udnyttelse af regenerativ energi i elevatorer
Baseret på undersøgelse af succesfulde energibesparende tilfælde af elevatorer på hospitaler på samme niveau, og kombineret med de åbenlyse energibesparende effekter af test af elevatorer på stedet på Wuxi People's Hospital, udførte Wuxi People's Hospital energibesparende renoveringer på 33 VVVF-medicinske elevatorer, der opfylder betingelserne for energibesparende renovering ved hjælp af vedvarende energiudnyttelsesteknologi og har investeringsværdi i to omgange. Der blev installeret elevatorenergifeedbackenheder, og de energibesparende effekter var betydelige. Resultaterne er som følger:
① Energibesparende effekt
Testresultaterne efter energibesparende renovering viser, at brugen af vedvarende energiudnyttelsesteknologi til energibesparende renovering har en betydelig energibesparende effekt på elevatorer, med en energibesparelsesrate på 34,33% og en gennemsnitlig energibesparelsesrate på 30%. Samtidig faldt temperaturen i elevatorens maskinrum markant, og temperaturen på bremsemodstanden faldt fra 191,6 ℃ til 27,0 ℃. Fejlraten for elevatordrift viste også en klar nedadgående tendens, og det samlede projekt nåede målet om at opnå høj effektivitet og energibesparelse, samtidig med at elevatorens gnidningsløse og sikrede en jævn og sikker drift.
Tabel 1: Optegnelser på stedet over test af energibesparelseseffekten for projektet
Effekten af at bruge energibesparende udstyr i hospitalselevatorer
② Investeringsindkomst
Dette energibesparende projekt kan tjene alle energibesparende investeringer hjem på cirka 2 år. Udstyrets forventede levetid er 15 år, og de resterende 13 års energibesparende fordele er hospitalets nettoindkomst.
③ Miljømæssige fordele
Efter implementeringen af dette energibesparende projekt kan det spare landet omkring 1980 tons råkul, reducere kuldioxidemissionerne med omkring 5,1876 millioner kilogram, reducere svovldioxidemissionerne med omkring 16830 kilogram og reducere nitrogenoxidemissionerne med omkring 14652 kilogram.
Tabel 2 Beregning af projektets miljømæssige fordele
Effekten af at bruge energibesparende udstyr i hospitalselevatorer
4. Konklusion
Som et vigtigt redskab til jernbanetransport på hospitaler er sikker og problemfri drift af medicinske elevatorer relateret til effektiviteten og imaget af hospitalsdriften, samt hastigheden på at redde liv. Derfor er det af stor betydning at sikre sikker og problemfri drift af medicinske elevatorer i et godt arbejdsmiljø.
På grund af historiske årsager, såsom energibesparende krav, industristandarder og tekniske begrænsninger, er andelen af offentlige institutioner, såsom tertiære hospitaler, der bruger elevatorer med energibesparende teknologier såsom energiregenereringsteknologi og permanentmagnetisk synkron gearløs teknologi, relativt lav. De fleste tertiære hospitalselevatorer har karakteristika som høj arbejdsmiljøtemperatur, højt energiforbrug under elevatordrift og høj fejlrate under elevatordrift.
Baseret på Wuxi People's Hospitals erfaringer med at implementere energibesparende renovering af elevatorer ved hjælp af vedvarende energiudnyttelsesteknologi i en periode, anbefales det, at kolleger vælger højeffektive elevatorer med vedvarende energiudnyttelsesteknologi og permanentmagnetisk synkron gearløs teknologi så meget som muligt i forbindelse med hospitalsbyggeri, udvidelse og renovering. For eksisterende bygninger på hospitaler anbefales det, at hospitaler vælger energibesparende servicevirksomheder med renoveringserfaring og -kvalifikationer og videnskabeligt renoverer elevatorer ved at installere elektriske energifeedbackenheder på baggrund af sikkerhed for at spare elevatorernes energiforbrug, reducere hospitalernes driftsomkostninger og skabe et grønt hospital.