۱. وضعیت فعلی آسانسورها در چین و آسانسورها در بیمارستانهای سطح عالی
۱. وضعیت فعلی صنعت آسانسور چین
تا پایان سال ۲۰۱۷، تعداد کل آسانسورها در چین به حدود ۵.۶ میلیون دستگاه رسیده بود که حدود ۷۰ درصد از کل تولید جهانی را تشکیل میدهد. تولید و مالکیت سالانه آسانسور در رتبه اول جهان قرار دارد و چین را به بزرگترین تولیدکننده و صادرکننده آسانسور در جهان تبدیل کرده است.
با این حال، به دلایل تاریخی مانند محدودیتهای تکنولوژیکی و عقبماندگی استانداردهای صرفهجویی در مصرف انرژی برای آسانسورها، اگرچه فناوری صرفهجویی در مصرف انرژی آسانسور چین از برخی جنبهها به سطح پیشرو بینالمللی رسیده است، برندهایی مانند تونگلی، میتسوبیشی، تیسن، زوندا، هیتاچی و غیره در سالهای اخیر به طور متوالی آسانسورهای کوچک موتورخانهای سنکرون آهنربای دائم بدون گیربکس و بدون موتورخانه با راندمان انرژی بیشتر را عرضه کردهاند. با این حال، نرخ نفوذ آسانسورهای صرفهجویی در مصرف انرژی در بازار هنوز بسیار پایین است. نرخ نفوذ آسانسورهای سنکرون آهنربای دائم بدون گیربکس که بیش از 30٪ در مصرف برق صرفهجویی میکنند، کمتر از 10٪ است و نرخ نفوذ آسانسورهایی با دستگاههای بازخورد انرژی داخلی که نرخ بازیابی انرژی احیاکننده 30٪ دارند، کمتر از 2٪ است. در کل صنعت آسانسور در چین، فضای عظیمی برای صرفهجویی در مصرف انرژی وجود دارد و فضای بازار عظیمی برای آسانسورهای صرفهجویی در مصرف انرژی وجود دارد.
وضعیت فعلی عملکرد آسانسور در بیمارستانهای سطح سه
آسانسورها در بیمارستانهای سطح سه، به عنوان اصلیترین و تنها وسیله حمل و نقل ریلی برای جابجایی عمودی بیماران و کادر پزشکی در طبقات مختلف بیمارستانها، دارای ویژگیهای زیر هستند:
① تعداد آسانسورهای حمل شده بسیار زیاد است
طبق آمار، تا سال ۲۰۱۷، میانگین حجم بیماران سرپایی سالانه بیمارستانهای سطح سوم در چین به بیش از ۲ میلیون نفر رسیده است. به عنوان مثال، با در نظر گرفتن بیمارستان مردمی ووشی، در سال ۲۰۱۵، حجم بیماران سرپایی سالانه بیمارستان مردمی ووشی به ۳.۰۹ میلیون نفر رسید که در واقع ۲۰۰۰ تخت در آن افتتاح شده بود. در میان آنها، بیش از ۹۰٪ بیماران و پرسنل همراه برای رسیدن به بخشهای تعیینشده یا طبقات بخشها نیاز به استفاده از آسانسور دارند. علاوه بر این، پرسنل خدمات لجستیکی مانند پزشکان، پرستاران، پرسنل مدیریت اداری، پرسنل نظافت و نگهداری امنیت در بیمارستان وجود دارند که حجم حمل و نقل واقعی آسانسورهای بیمارستان را بسیار زیاد میکند.
شکل زیر میانگین تعداد روشن و خاموش شدن آسانسورها در بیمارستانهای سطوح مختلف را بر اساس آمار بخشهای مربوطه نشان میدهد. در میان آنها، میانگین تعداد روشن و خاموش شدن آسانسورها در بیمارستانهای سطح سوم منطقه از ۲۰۰۰ بار در روز فراتر رفته است.
تأثیر استفاده از تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی در آسانسورهای بیمارستان
▲ شکل 1 آمار میانگین زمان روشن شدن روزانه آسانسورها در بیمارستانهای با مقیاسهای مختلف
② آسانسور مدت زیادی است که مورد استفاده قرار گرفته است
با توجه به نیازهای خاص و گروههای خدماتی آسانسورهای بیمارستانی، اکثر آسانسورهای پزشکی نیاز به کارکرد 24 ساعته دارند. به عنوان مثال، بیمارستان ووشی پیپلز در مجموع 38 آسانسور عمودی با برند گوانگژو هیتاچی در بیمارستان ووشی پیپلز وجود دارد. در میان آنها، 16 آسانسور پزشکی در بخش بستری، به جز زمان تعمیر و نگهداری عادی، 24 ساعت شبانهروز و 365 روز سال در حالت عملیاتی شلوغ هستند. زمان راهاندازی روزانه برای بخشهای سرپایی و اورژانس نیز بیش از 12 ساعت است.
③ آسانسورها در حین استفاده مصرف انرژی بالایی دارند
طبق دادههای آماری، میانگین مصرف برق روزانه هر آسانسور در یک بیمارستان سطح سوم از ۶۰ کیلووات ساعت تا ۱۰۰ کیلووات ساعت، با میانگین ۸۰ کیلووات ساعت در روز، متغیر است. علاوه بر این، مصرف انرژی تهویه مطبوع یا فنهای موجود در موتورخانه که به طور خاص برای خنک کردن آسانسور در تابستان استفاده میشوند، میتواند در ساعات اوج مصرف به مصرف برق روزانه ۱۰۰ کیلووات ساعت در روز برسد. به عنوان مثال، با در نظر گرفتن یک بیمارستان سطح سوم با ۴۰ آسانسور، مصرف برق روزانه آسانسورها در ساعات اوج مصرف تابستان میتواند به ۴۰۰۰ کیلووات ساعت برسد که شگفتانگیز است.
④ دمای بالا در موتورخانه آسانسور
در حال حاضر، ۹۰٪ آسانسورهای موجود در بازار، آسانسورهای VVVF (کنترل سرعت متغیر با فرکانس متغیر) هستند که تنها حدود ۲٪ از آنها دارای دستگاههای بازخورد انرژی داخلی هستند و آسانسورهایی با راندمان بالا و صرفهجویی در مصرف انرژی میباشند. ۹۸٪ باقیمانده آسانسورها، برق تولید شده در هنگام بالا رفتن با بار سبک، پایین آمدن با بار سنگین و ترمزگیری همسطح را از طریق استفاده از مقاومتهای ترمز و تبدیل حرارتی الکتریکی هدر میدهند. پس از تبدیل مقدار زیادی برق به انرژی گرمایی، دمای موتورخانه آسانسور به شدت افزایش مییابد. اگر اقدامات خنککننده اجباری به موقع انجام نشود، آسانسور به دلیل دمای بالا از خود محافظت میکند و منجر به حوادث خاموش شدن اضطراری میشود که به طور جدی بر عملکرد عادی آسانسور و رضایت مسافران تأثیر میگذارد.
بنابراین، اداره ملی نظارت و بازرسی کیفیت و فنی الزام میکند که تمام اتاقهای ماشینآلات باید به تجهیزات خنککننده پرقدرت مانند تهویه مطبوع و فن مجهز باشند و صریحاً تصریح میکند که اگر دمای اتاق ماشینآلات از ۴۰ درجه سانتیگراد بیشتر شود، تهویه مطبوع باید برای خنکسازی روشن شود.
⑤ میزان بالای خرابی آسانسور
دمای بالا یکی از دلایل اصلی فرسودگی و خرابی قطعات الکترونیکی و همچنین یکی از دلایل اصلی "حوادث محبوس شدن" ناشی از خاموش شدن اضطراری آسانسورها در حین کار است. طبق آمار نمونه گوئیژو از کلاندادههای آسانسور، میزان خرابی افراد محبوس شده در آسانسورهای بیمارستانی با 9.18 درصد در بین انواع آسانسورها رتبه اول را دارد که بسیار بیشتر از میزان خرابی آسانسورهای مسکونی با 3.44 درصد است. آمار همچنین نشان میدهد که بیش از 95 درصد از "حوادث محبوس شدن" در آسانسورها در هوای گرم تابستان رخ میدهد و اکثریت قریب به اتفاق آسانسورها به دلیل استفاده بیش از حد و اقدامات خنککننده ناکافی ایجاد میشوند.
۲، فناوری استفاده از انرژی احیاکننده آسانسور - مقدمهای بر دستگاه بازخورد انرژی الکتریکی
دستگاه بازخورد انرژی الکتریکی آسانسور، یک دستگاه تخصصی صرفهجویی در مصرف انرژی است که برای ترمز مصرف انرژی آسانسورهای VVVF استفاده میشود. این دستگاه، انرژی الکتریکی جریان مستقیم تبدیل شده از انرژی جنبشی مکانیکی و انرژی پتانسیل گرانشی را در طول بار سبک بالا، بار سنگین پایین و عملکرد ترمز همسطح آسانسور بازیابی میکند. پس از تبدیل، یکسوسازی و فیلتر کردن DC/AC، به شبکه برق محلی برای استفاده توسط تجهیزات الکتریکی اطراف آسانسور منتقل میشود.
قبل از اجرای نوسازی صرفهجویی در مصرف انرژی، ویژگی آسانسورهای VVVF که از ترمز مصرف انرژی استفاده میکردند، این نبود که انرژی زیادی مصرف میکردند، بلکه این بود که مقدار زیادی برق تولید میکردند اما بازیافت نمیشد. برعکس، انرژی الکتریکی موجود به انرژی گرمایی تبدیل میشد و بیهوده سوزانده میشد. مشکل ثانویه ناشی از این امر، افزایش ناگهانی دما در موتورخانه آسانسور بود که نیاز به نصب تجهیزات خنککننده تخصصی (فنهای تهویه مطبوع) داشت، در غیر این صورت بر عملکرد عادی آسانسور تأثیر میگذاشت. مصرف انرژی عملیاتی تجهیزات خنککننده نیز خود نوعی مصرف انرژی است. در موتورخانههای آسانسور با اتلاف حرارتی ضعیف در تابستان، مصرف انرژی عملیاتی تهویه مطبوع آسانسور حتی میتواند از مصرف انرژی عملیاتی خود آسانسور بیشتر شود، بنابراین اتلاف انرژی بسیار جدی است.
تبدیل صرفهجویی در انرژی با استفاده از یک دستگاه بازخورد انرژی الکتریکی آسانسور، بدون تغییر ساختار اصلی آسانسور، انجام میشود. فقط یک دستگاه بازیابی انرژی به صورت فیزیکی به صورت موازی متصل شده است. ولتاژ کار دستگاه بازخورد کمتر از مقاومت ترمز آسانسور است، بنابراین دستگاه بازخورد نسبت به مقاومت ترمز اولویت دارد و انرژی الکتریکی را از قبل برای بازیافت به شبکه برمیگرداند. به محض اینکه دستگاه بازخورد دچار نقص شود، ولتاژ باس DC آسانسور همچنان افزایش مییابد، مقاومت ترمز آسانسور مجدداً راهاندازی میشود و آسانسور به طور خودکار به حالت کار اصلی غیر صرفهجویی در انرژی تغییر میکند، اما بر استفاده عادی از آسانسور تأثیری نخواهد گذاشت. بنابراین، دستگاه بازخورد انرژی الکتریکی آسانسور ایمن است. آسانسورهای سری GPM-M میتسوبیشی و سری REGEN OTIS هر دو دارای دستگاههای بازخورد انرژی هستند.
تأثیر استفاده از تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی در آسانسورهای بیمارستان
▲ شکل 2 نمودار اصل کار دستگاه بازخورد انرژی الکتریکی آسانسور
نرخ تبدیل انرژی دستگاه بازخورد انرژی آسانسور میتواند به ۹۷٪ برسد، با نرخ صرفهجویی مستقیم در انرژی بین ۱۵٪ تا ۴۵٪ و نرخ متوسط صرفهجویی در انرژی ۳۰٪. بالاترین نرخ صرفهجویی در انرژی اندازهگیری شده در پروژههای صرفهجویی در انرژی بیمارستان ۵۱٪ است.
پس از نصب دستگاه بازخورد انرژی آسانسور، تمام انرژی الکتریکی تبدیل شده از انرژی مکانیکی و انرژی پتانسیل بازیافت میشود. مقاومت ترمز منبع حرارتی اصلی در موتورخانه آسانسور از کار میافتد و دیگر گرما تولید نمیکند. بنابراین، دمای موتورخانه آسانسور میتواند تا حد زیادی کاهش یابد. کولر گازی که در ابتدا برای خنک کردن آسانسور نیاز به روشن بودن مداوم داشت، اکنون میتواند کمتر روشن یا خاموش شود و با صرفهجویی در مصرف برق کولر گازی و هزینههای برق، به صرفهجویی ثانویه در مصرف انرژی دست یابد.
علاوه بر این، به دلیل از کار افتادن مقاومت ترمز منبع حرارتی اصلی در موتورخانه آسانسور، دمای موتورخانه به طور قابل توجهی کاهش یافته و محیط کار آسانسور بهبود یافته است. آسانسور میتواند از حوادث ناشی از خاموش شدن اضطراری به دلیل محافظت خودکار در برابر دمای بالا جلوگیری کند. پس از بهبود محیط موتورخانه آسانسور، سرعت فرسودگی قطعات الکترونیکی روی برد مدار آسانسور کاهش مییابد، میزان خرابی آسانسور به طور قابل توجهی کاهش مییابد و هزینه نگهداری آسانسور نیز به طور متناسب کاهش مییابد. در عین حال، عمر مفید واقعی آسانسور نیز به طور متناسب افزایش مییابد.
۳. تحلیل مزایا پس از اتخاذ فناوری استفاده از انرژی احیاکننده آسانسور
بر اساس بررسی موارد موفقیتآمیز صرفهجویی در مصرف انرژی آسانسورها در بیمارستانهای همسطح، و همراه با اثرات آشکار صرفهجویی در مصرف انرژی آزمایش آسانسورها در محل در بیمارستان مردمی ووشی، بیمارستان مردمی ووشی بازسازیهای صرفهجویی در مصرف انرژی را در ۳۳ آسانسور پزشکی VVVF که شرایط نوسازی صرفهجویی در مصرف انرژی را با استفاده از فناوری استفاده از انرژی تجدیدپذیر دارند و دارای ارزش سرمایهگذاری هستند، در دو دسته انجام داد. دستگاههای بازخورد انرژی آسانسور نصب شدند و اثرات صرفهجویی در مصرف انرژی قابل توجه بود. نتایج به شرح زیر است:
① اثر صرفه جویی در انرژی
نتایج آزمایش پس از نوسازی صرفهجویی در انرژی نشان میدهد که استفاده از فناوری بهرهبرداری از انرژیهای تجدیدپذیر برای نوسازی صرفهجویی در انرژی، تأثیر قابلتوجهی در صرفهجویی در انرژی آسانسورها دارد، به طوری که نرخ صرفهجویی در انرژی در آزمایش نمونهبرداری ۳۴.۳۳٪ و میانگین نرخ صرفهجویی در انرژی ۳۰٪ بوده است. در عین حال، دمای موتورخانه آسانسور به طور قابل توجهی کاهش یافت و دمای مقاومت ترمز از ۱۹۱.۶ درجه سانتیگراد به ۲۷.۰ درجه سانتیگراد کاهش یافت. نرخ خرابی عملکرد آسانسور نیز روند نزولی آشکاری را نشان داد و کل پروژه به هدف دستیابی به راندمان بالا و صرفهجویی در انرژی و در عین حال عملکرد روان و ایمن آسانسور دست یافت.
جدول ۱: سوابق آزمایش اثر نرخ صرفهجویی در انرژی در محل پروژه
تأثیر استفاده از تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی در آسانسورهای بیمارستان
۲- درآمد حاصل از سرمایهگذاری
این پروژه صرفهجویی در انرژی میتواند تمام سرمایهگذاری صرفهجویی در انرژی را در حدود ۲ سال بازیابی کند. عمر مفید طراحیشده برای تجهیزات ۱۵ سال است و ۱۳ سال باقیمانده از مزایای صرفهجویی در انرژی، درآمد خالص بیمارستان است.
۳. مزایای زیستمحیطی
پس از اجرای این پروژه صرفهجویی در انرژی، میتواند حدود ۱۹۸۰ تن زغالسنگ خام برای کشور صرفهجویی کند، انتشار دیاکسید کربن را حدود ۵.۱۸۷۶ میلیون کیلوگرم کاهش دهد، انتشار دیاکسید گوگرد را حدود ۱۶۸۳۰ کیلوگرم و انتشار اکسید نیتروژن را حدود ۱۴۶۵۲ کیلوگرم کاهش دهد.
جدول 2 محاسبه مزایای زیستمحیطی پروژه
تأثیر استفاده از تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی در آسانسورهای بیمارستان
۴. نتیجهگیری
به عنوان یک ابزار مهم حمل و نقل ریلی در بیمارستانها، عملکرد ایمن و روان آسانسورهای پزشکی با کارایی و وجهه عملیات بیمارستان و همچنین سرعت نجات جان انسانها مرتبط است. بنابراین، اطمینان از عملکرد ایمن و روان آسانسورهای پزشکی در یک محیط کاری خوب از اهمیت بالایی برخوردار است.
به دلایل تاریخی مانند الزامات صرفهجویی در مصرف انرژی، استانداردهای صنعتی و محدودیتهای فنی، نسبت مؤسسات دولتی مانند بیمارستانهای سطح سوم که از آسانسورهایی با فناوریهای صرفهجویی در مصرف انرژی مانند فناوری بازیابی انرژی و فناوری بدون گیربکس سنکرون آهنربای دائم استفاده میکنند، نسبتاً کم است. اکثر آسانسورهای بیمارستانهای سطح سوم دارای ویژگیهای دمای بالای محیط کار، مصرف بالای انرژی در حین کار آسانسور و میزان بالای خرابی در حین کار آسانسور هستند.
بر اساس تجربه بیمارستان مردمی ووشی در اجرای نوسازی آسانسورها با هدف صرفهجویی در مصرف انرژی با استفاده از فناوری بهرهبرداری از انرژی تجدیدپذیر برای مدتی، توصیه میشود همکاران در فرآیند ساخت، توسعه و نوسازی بیمارستان، تا حد امکان از آسانسورهای با راندمان بالا با فناوری بهرهبرداری از انرژی تجدیدپذیر و فناوری بدون گیربکس سنکرون آهنربای دائم استفاده کنند. برای ساختمانهای موجود در بیمارستانها، توصیه میشود بیمارستانها شرکتهای خدماتی صرفهجویی در مصرف انرژی با تجربه و صلاحیت بازسازی را انتخاب کنند و با نصب دستگاههای بازخورد انرژی الکتریکی بر اساس تضمین ایمنی، آسانسورها را به صورت علمی نوسازی کنند تا در مصرف انرژی عملیاتی آسانسور صرفهجویی شود، هزینههای عملیاتی بیمارستان کاهش یابد و یک بیمارستان سبز ایجاد شود.