1. Nåværende situasjon for heiser i Kina og heiser på tertiære sykehus
1. Nåværende situasjon i Kinas heisindustri
Ved utgangen av 2017 hadde det totale antallet heiser i Kina nådd omtrent 5,6 millioner, noe som utgjorde omtrent 70 % av den globale totale produksjonen. Den årlige produksjonen og eierskapet av heiser var rangert som nummer én i verden, noe som gjorde Kina til verdens største heisprodusent og -eksportør.
På grunn av historiske årsaker, som teknologiske begrensninger og etterslepende energisparestandarder for heiser, har Kinas energisparende teknologi for heiser nådd et internasjonalt ledende nivå på noen områder, men merker som Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi osv. har suksessivt lansert mer energieffektive permanentmagnetiske synkrongirløse heiser i små maskinrom og ikke-maskinrom de siste årene. Penetrasjonsraten for energisparende heiser i markedet er imidlertid fortsatt svært lav. Penetrasjonsraten for permanentmagnetiske synkrongirløse heiser som sparer mer enn 30 % strøm er mindre enn 10 %, og penetrasjonsraten for heiser med innebygde energitilbakemeldingsenheter som har en regenerativ energigjenvinningsgrad på 30 % er mindre enn 2 %. Det er et stort energispareområde i hele heisindustrien i Kina, og det er et stort markedsrom for energisparende heiser.
Nåværende situasjon for heisdrift på tertiære sykehus
Som det viktigste og eneste jernbanetransportverktøyet for vertikal transport av pasienter og medisinsk personell på forskjellige etasjer på sykehus, har heiser på tertiære sykehus følgende egenskaper:
① Antallet heiser som transporteres er enormt
Ifølge statistikk hadde det gjennomsnittlige årlige antallet polikliniske pasienter ved tertiære sykehus i Kina nådd over 2 millioner mennesker per 2017. Hvis vi tar Wuxi People's Hospital som et eksempel, nådde det årlige antallet polikliniske pasienter ved Wuxi People's Hospital 3,09 millioner i 2015, med en faktisk åpning på 2000 senger. Blant disse må mer enn 90 % av pasientene og ledsagende personell ta heis for å nå bestemte avdelinger eller avdelingsetasjer. I tillegg er det logistikkpersonell som leger, sykepleiere, administrativt lederpersonell, rengjørings- og sikkerhetspersonell på sykehuset, noe som gjør det faktiske transportvolumet av sykehusheiser enormt.
Figuren nedenfor viser det daglige gjennomsnittlige antallet heiser som starter på sykehus på ulike nivåer i henhold til statistikk fra relevante avdelinger. Blant annet har det daglige gjennomsnittlige antallet heiser som starter på tertiære sykehus i regionen allerede oversteget 2000 ganger per dag.
Effekten av å bruke energisparende utstyr i sykehusheiser
▲ Figur 1 Statistikk over daglige gjennomsnittlige oppstartstider for heiser på sykehus av ulik størrelse
② Heisen har vært i bruk lenge
På grunn av de spesifikke behovene og tjenestegruppene til sykehusheiser, krever de fleste medisinske heiser døgnåpen drift. Hvis vi tar Wuxi People's Hospital som et eksempel, er det totalt 38 vertikale heiser av merket Guangzhou Hitachi på Wuxi People's Hospital. Blant dem er 16 medisinske heiser på innleggelsesavdelingen i travel drift 24 timer i døgnet, 365 dager i året, med unntak av vanlig vedlikeholdstid. Den daglige oppstartstiden for poliklinikk og akuttmottak er også mer enn 12 timer.
③ Heiser har høyt energiforbruk under bruk
Ifølge statistiske data varierer det gjennomsnittlige daglige strømforbruket for hver heis på et tertiærsykehus fra 60 kW/t til 100 kW/t, med et gjennomsnitt på 80 kW/t/dag. I tillegg kan energiforbruket til klimaanlegg eller vifter i maskinrommet som brukes spesielt til kjøling av heiser om sommeren, nå et samlet daglig strømforbruk på 100 kW/t/dag i rushtiden. Hvis vi tar et tertiærsykehus med 40 heiser som et eksempel, kan det daglige strømforbruket til heiser i rushtiden om sommeren nå 4000 kW/t, noe som er forbløffende.
④ Høy temperatur i heisens maskinrom
For tiden er 90 % av heisene på markedet VVVF-heiser (Variable Frequency Variable Speed Control), hvorav bare omtrent 2 % har innebygde energitilbakemeldingsenheter og er høyeffektive energisparende heiser. De resterende 98 % av heisene sløser bort strømmen som genereres under lett belastning opp, tung belastning ned og nivåbremsing ved bruk av bremsemotstander og elektrisk termisk omforming. Etter at en stor mengde elektrisitet er omdannet til varmeenergi, stiger temperaturen i heisens maskinrom kraftig. Hvis det ikke iverksettes tiltak for tvungen kjøling i tide, vil heisen selvbeskytte seg på grunn av høy temperatur, noe som resulterer i nødstilfeller som påvirker heisens normale drift og passasjerenes tilfredshet alvorlig.
Derfor krever den nasjonale avdelingen for kvalitet, teknisk tilsyn og inspeksjon at alle heismaskinrom må være utstyrt med kraftig kjøleutstyr som klimaanlegg og vifter, og fastsetter eksplisitt at hvis temperaturen i heismaskinrommet overstiger 40 ℃, må klimaanlegget slås på for kjøling.
⑤ Høy feilrate ved bruk av heis
Høy temperatur er en av hovedårsakene til aldring og svikt i elektroniske komponenter, og også en av hovedårsakene til "fastklemte ulykker" forårsaket av nødavstengninger av heiser under drift. I følge Guizhou-eksempelstatistikken over stordata for heiser, rangerer feilraten for fastklemte personer i sykehusheiser først blant alle typer heiser med 9,18 %, som langt overstiger feilraten for boligheiser på 3,44 %. Statistikk viser også at over 95 % av "fastklemte ulykker" i heiser skjer i varmt sommervær, og de aller fleste heiser skyldes overdreven bruk og utilstrekkelige kjøletiltak.
2. Teknologi for regenerativ energiutnyttelse i heiser – introduksjon til tilbakemeldingsenhet for elektrisk energi
Heisens elektriske energitilbakemeldingsenhet er en spesialisert energisparende enhet som brukes til energiforbruksbremsing av VVVF-heiser. Den gjenvinner likestrømsenergien som konverteres fra mekanisk kinetisk energi og gravitasjonspotensiell energi under lett belastning opp, tung belastning ned og nivåbremsing av heisen. Etter DC/AC-inversjon, likerettering og filtrering overføres den til det lokale strømnettet for bruk av omkringliggende elektrisk utstyr i heisen.
Før implementeringen av energisparende renovering var ikke VVVF-heiser som brukte energisparende bremsing kjennetegnet ved at de forbrukte mye energi, men at de genererte en stor mengde strøm, men ikke ble resirkulert. Tvert imot ble den tilgjengelige elektriske energien omdannet til varmeenergi og brent bort forgjeves. Det sekundære problemet forårsaket av dette var en plutselig temperaturøkning i heisens maskinrom, noe som krevde installasjon av spesialisert kjøleutstyr (klimaanleggsvifter), ellers ville det påvirke heisens normale drift. Driftsenergiforbruket til selve kjøleutstyret er også et energiforbruk. I heismaskinrom med dårlig varmeavledning om sommeren kan driftsenergiforbruket til heisens klimaanlegg til og med overstige driftsenergiforbruket til selve heisen, så energisløsing er svært alvorlig.
Den energisparende transformasjonen utføres ved hjelp av en elektrisk energitilbakemeldingsenhet i heisen, uten å endre heisens opprinnelige struktur. Kun en energigjenvinningsenhet er fysisk koblet parallelt. Arbeidsspenningen til tilbakemeldingsenheten er lavere enn heisens bremsemotstand, slik at tilbakemeldingsenheten prioriteres over bremsemotstanden og sender den elektriske energien tilbake til nettet for resirkulering på forhånd. Når tilbakemeldingsenheten slutter å virke, vil heisens likestrømsspenning fortsette å stige, heisens bremsemotstand vil starte på nytt, og heisen vil automatisk gå over til den opprinnelige ikke-energisparende driftstilstanden, men det vil ikke påvirke normal bruk av heisen. Derfor er heisens elektriske energitilbakemeldingsenhet trygg. Både Mitsubishis GPM-M-serie og OTIS' REGEN-serie heiser leveres med energitilbakemeldingsenheter.
Effekten av å bruke energisparende utstyr i sykehusheiser
▲ Figur 2 Prinsippdiagram for elektrisk energitilbakemeldingsenhet for heis
Energiomformingsraten til heisens energitilbakemeldingsenhet kan nå 97 %, med en direkte energisparingsrate mellom 15 % og 45 %, og en gjennomsnittlig energisparingsrate på 30 %. Den høyeste energisparingsraten målt i energisparingsprosjekter på sykehus er 51 %.
Etter at heisens energitilbakemeldingsenhet er tatt i bruk, resirkuleres all elektrisk energi som konverteres fra mekanisk energi og potensiell energi. Hovedvarmekildens bremsemotstand i heisens maskinrom slutter å virke og genererer ikke lenger varme. Derfor kan temperaturen i heisens maskinrom reduseres betraktelig. Klimaanlegget, som opprinnelig måtte være kontinuerlig på for å kjøle ned heisen, kan nå slås av eller på sjeldnere, noe som oppnår sekundær energibesparelse ved å spare strøm og strømkostnader til klimaanlegget.
I tillegg, på grunn av at hovedvarmekildens bremsemotstand i heisens maskinrom slutter å virke, har temperaturen i maskinrommet sunket betydelig, og heisens arbeidsmiljø har blitt forbedret. Heisen kan unngå ulykker forårsaket av nødavstengning på grunn av selvbeskyttelse ved høy temperatur. Etter forbedringen av heisens maskinromsmiljø vil aldringshastigheten til elektroniske komponenter på heisens kretskort avta, heisens feilfrekvens vil reduseres betydelig, og vedlikeholdskostnadene til heisen vil reduseres tilsvarende. Samtidig vil også heisens faktiske levetid forlenges tilsvarende.
3. Fordelsanalyse etter å ha tatt i bruk teknologi for regenerativ energiutnyttelse i heiser
Basert på undersøkelser av vellykkede energisparende tilfeller av heiser på sykehus på samme nivå, og kombinert med de åpenbare energisparende effektene av testing av heiser på stedet ved Wuxi People's Hospital, utførte Wuxi People's Hospital energisparende renoveringer på 33 VVVF-medisinske heiser som oppfyller vilkårene for energisparende renovering ved bruk av fornybar energiutnyttelsesteknologi og har investeringsverdi i to omganger. Energitilbakemeldingsenheter for heiser ble installert, og energisparende effektene var betydelige. Resultatene er som følger:
① Energisparende effekt
Testresultatene etter energisparende renovering viser at bruk av fornybar energiutnyttelsesteknologi for energisparende renovering har en betydelig energisparende effekt på heiser, med en energisparingsrate på 34,33 % og en gjennomsnittlig energisparingsrate på 30 %. Samtidig sank temperaturen i heisens maskinrom betydelig, og temperaturen på bremsemotstanden falt fra 191,6 ℃ til 27,0 ℃. Feilfrekvensen for heisdrift viste også en klar nedadgående trend, og det overordnede prosjektet oppnådde målet om å oppnå høy effektivitet og energisparing samtidig som det sikret jevn og sikker drift av heisen.
Tabell 1: Registreringer på stedet for testing av energisparingseffekt for prosjektet
Effekten av å bruke energisparende utstyr i sykehusheiser
② Investeringsinntekter
Dette energispareprosjektet kan tjene inn alle energispareinvesteringene på omtrent 2 år. Utstyrets planlagte levetid er 15 år, og de resterende 13 årene med energisparende fordeler er sykehusets nettoinntekt.
③ Miljøfordeler
Etter implementeringen av dette energispareprosjektet kan det spare omtrent 1980 tonn råkull for landet, redusere karbondioksidutslipp med omtrent 5,1876 millioner kilogram, redusere svoveldioksidutslipp med omtrent 16830 kilogram og redusere nitrogenoksidutslipp med omtrent 14652 kilogram.
Tabell 2 Beregning av miljøfordeler ved prosjektet
Effekten av å bruke energisparende utstyr i sykehusheiser
4. Konklusjon
Som et viktig verktøy for jernbanetransport på sykehus er sikker og problemfri drift av medisinske heiser knyttet til effektiviteten og imaget til sykehusdriften, samt hvor raskt det redder liv. Derfor er det av stor betydning å sikre sikker og problemfri drift av medisinske heiser i et godt arbeidsmiljø.
På grunn av historiske årsaker som energisparekrav, bransjestandarder og tekniske begrensninger, er andelen offentlige institusjoner som tertiære sykehus som bruker heiser med energisparende teknologier som energiregenereringsteknologi og permanentmagnetisk synkron girløs teknologi relativt lav. De fleste tertiære sykehusheiser har egenskaper som høy arbeidsmiljøtemperatur, høyt energiforbruk under heisdrift og høy feilrate under heisdrift.
Basert på Wuxi People's Hospitals erfaring med å implementere energisparende renovering av heiser ved bruk av fornybar energiutnyttelsesteknologi over en periode, anbefales det at kolleger velger høyeffektive heiser med fornybar energiutnyttelsesteknologi og permanentmagnetisk synkron girløs teknologi så mye som mulig i prosessen med sykehusbygging, utvidelse og renovering. For eksisterende bygninger på sykehus anbefales det at sykehus velger energisparende tjenesteselskaper med renoveringserfaring og kvalifikasjoner, og vitenskapelig renoverer heiser ved å installere elektriske energitilbakemeldingsenheter basert på sikkerhet, for å spare energiforbruket i heisen, redusere sykehusets driftskostnader og skape et grønt sykehus.