1. Situația actuală a ascensoarelor în China și a ascensoarelor din spitalele terțiare
1. Situația actuală a industriei ascensoarelor din China
La sfârșitul anului 2017, numărul total de ascensoare din China ajunsese la aproximativ 5,6 milioane, reprezentând aproximativ 70% din producția totală globală. Producția anuală și deținerea de ascensoare s-au clasat pe primul loc în lume, ceea ce face din China cel mai mare producător și exportator de ascensoare din lume.
Cu toate acestea, din motive istorice, cum ar fi limitările tehnologice și standardele slabe de economisire a energiei pentru ascensoare, deși tehnologia chineză de economisire a energiei pentru ascensoare a atins nivelul de lider internațional în anumite aspecte, în ultimii ani, mărci precum Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi etc. au lansat succesiv ascensoare mici, cu magneți permanenți sincrone, fără angrenaje, pentru camera mașinilor și pentru alte camere. Cu toate acestea, rata de penetrare pe piață a ascensoarelor economice de energie este încă foarte scăzută. Rata de penetrare a ascensoarelor cu magneți permanenți sincrone, fără angrenaje, care economisesc peste 30% din energie electrică este mai mică de 10%, iar rata de penetrare a ascensoarelor cu dispozitive de feedback energetic încorporate, care au o rată de recuperare a energiei regenerative de 30%, este mai mică de 2%. Există un spațiu imens de economisire a energiei în întreaga industrie a ascensoarelor din China și un spațiu de piață imens pentru ascensoarele economice de energie.
Situația actuală a funcționării lifturilor în spitalele terțiare
Fiind principalul și singurul instrument de transport feroviar pentru transportul vertical al pacienților și personalului medical pe diferite etaje ale spitalelor, lifturile din spitalele terțiare au următoarele caracteristici:
① Numărul de lifturi transportate este imens
Conform statisticilor, începând cu anul 2017, volumul mediu anual de pacienți ambulatori în spitalele terțiare din China a ajuns la peste 2 milioane de persoane. Luând ca exemplu Spitalul Popular Wuxi, în 2015, volumul anual de pacienți ambulatori al Spitalului Popular Wuxi a ajuns la 3,09 milioane, cu o capacitate efectivă de 2000 de paturi. Dintre aceștia, peste 90% dintre pacienți și personalul însoțitor trebuie să folosească lifturile pentru a ajunge la departamentele sau etajele desemnate. În plus, în spital există personal de logistică, cum ar fi medici, asistente medicale, personal de management administrativ, personal de curățenie și întreținere a securității, ceea ce face ca volumul real de transport al lifturilor spitalicești să fie enorm.
Următoarea figură prezintă numărul mediu zilnic de porniri ale lifturilor din spitalele de diferite niveluri, conform statisticilor departamentelor relevante. Printre acestea, numărul mediu zilnic de porniri ale lifturilor din spitalele terțiare din regiune a depășit deja 2000 de ori pe zi.
Efectul utilizării echipamentelor de economisire a energiei în ascensoarele spitalelor
▲ Figura 1 Statistici privind timpii medii zilnici de pornire a ascensoarelor în spitale de diferite dimensiuni
② Liftul este în uz de mult timp
Datorită nevoilor specifice și grupurilor de servicii ale ascensoarelor de spital, majoritatea ascensoarelor medicale necesită funcționare 24 de ore din 24. Luând ca exemplu Spitalul Popular Wuxi, există un total de 38 de ascensoare verticale marca Guangzhou Hitachi în Spitalul Popular Wuxi. Printre acestea, 16 ascensoare medicale din secția de internare sunt în stare de funcționare intensă 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an, cu excepția perioadelor normale de întreținere. Timpul zilnic de pornire pentru ambulatoriu și departamentele de urgență este, de asemenea, mai mare de 12 ore.
③ Lifturile au un consum ridicat de energie în timpul utilizării
Conform datelor statistice, consumul mediu zilnic de energie electrică al fiecărui lift dintr-un spital terțiar variază între 60 kWh și 100 kWh, cu o medie de 80 kWh/zi. În plus, consumul de energie al aparatelor de aer condiționat sau al ventilatoarelor din sala mașinilor, utilizate special pentru răcirea lifturilor în timpul verii, poate ajunge la un consum zilnic de energie electrică de 100 kWh/zi în orele de vârf. Luând ca exemplu un spital terțiar cu 40 de lifturi, consumul zilnic de energie electrică al lifturilor în orele de vârf de vară poate ajunge la 4000 kWh, ceea ce este uimitor.
④ Temperatură ridicată în camera mașinilor liftului
În prezent, 90% dintre ascensoarele de pe piață sunt ascensoare VVVF (control variabil al vitezei și frecvenței variabile), dintre care doar aproximativ 2% au dispozitive de feedback energetic încorporate și sunt ascensoare de înaltă eficiență, care economisesc energie. Restul de 98% dintre ascensoare irosesc energia electrică generată în timpul urcării cu sarcină ușoară, coborârii cu sarcină mare și frânării la nivel prin utilizarea rezistențelor de frânare și a conversiei electrotermice. După ce o cantitate mare de energie electrică este convertită în energie termică, temperatura din camera mașinilor liftului crește brusc. Dacă nu se iau măsuri de răcire forțată în timp util, liftul se va autoproteja din cauza temperaturii ridicate, rezultând accidente de oprire de urgență, afectând grav funcționarea normală a liftului și satisfacția pasagerilor.
Prin urmare, departamentul național de calitate și supraveghere și inspecție tehnică solicită ca toate sălile mașinilor lifturilor să fie echipate cu echipamente de răcire de mare putere, cum ar fi aer condiționat și ventilatoare, și stipulează în mod explicit că, dacă temperatura din sălile mașinilor liftului depășește 40 ℃, aerul condiționat trebuie pornit pentru răcire.
⑤ Rată ridicată de defecțiuni la utilizarea liftului
Temperatura ridicată este una dintre principalele cauze ale îmbătrânirii și defecțiunii componentelor electronice și, de asemenea, unul dintre principalele motive pentru „accidentele blocate” cauzate de opririle de urgență ale ascensoarelor în timpul funcționării. Conform statisticilor eșantionului Guizhou privind big data privind ascensoarele, rata de defecțiune a persoanelor blocate în ascensoarele de spital se clasează pe primul loc printre toate tipurile de ascensoare, cu 9,18%, depășind cu mult rata de defecțiune a ascensoarelor rezidențiale de 3,44%. Statisticile arată, de asemenea, că peste 95% din „accidentele blocate” în ascensoare au loc în timpul verii caniculare, marea majoritate a ascensoarelor fiind cauzate de utilizarea excesivă și de măsurile inadecvate de răcire.
2. Tehnologia de utilizare a energiei regenerative în lift - Introducere în dispozitivul de feedback al energiei electrice
Dispozitivul de feedback al energiei electrice a ascensorului este un dispozitiv specializat de economisire a energiei, utilizat pentru frânarea consumului de energie a ascensoarelor VVVF. Acesta recuperează energia electrică de curent continuu convertită din energia cinetică mecanică și energia potențială gravitațională în timpul operațiunilor de urcare cu sarcină ușoară, coborâre cu sarcină mare și frânare la nivel a ascensorului. După inversarea curentului continuu/alternativ, rectificare și filtrare, aceasta este transmisă rețelei electrice locale pentru a fi utilizată de echipamentele electrice din jur ale ascensorului.
Înainte de implementarea renovărilor economice, caracteristica ascensoarelor VVVF care utilizau frânarea bazată pe consumul de energie nu era consumul mare de energie, ci generarea unei cantități mari de electricitate, dar nereciclarea acesteia. Dimpotrivă, energia electrică disponibilă era transformată în energie termică și arsă în zadar. O problemă secundară cauzată de acest lucru era creșterea bruscă a temperaturii în camera mașinilor liftului, ceea ce necesita instalarea unor echipamente specializate de răcire (ventilatoare de aer condiționat), altfel afectând funcționarea normală a liftului. Consumul de energie de funcționare al echipamentelor de răcire în sine este, de asemenea, un consum de energie. În camerele mașinilor lifturilor cu disipare slabă a căldurii vara, consumul de energie de funcționare al aerului condiționat al liftului poate depăși chiar consumul de energie de funcționare al liftului în sine, astfel încât risipa de energie este foarte gravă.
Transformarea de economisire a energiei se realizează prin utilizarea unui dispozitiv de feedback al energiei electrice pentru ascensor, fără a modifica structura originală a ascensorului. Doar un dispozitiv de recuperare a energiei este conectat fizic în paralel. Tensiunea de funcționare a dispozitivului de feedback este mai mică decât cea a rezistenței de frânare a ascensorului, astfel încât dispozitivul de feedback are prioritate față de rezistența de frânare și returnează energia electrică către rețea pentru reciclare în avans. Odată ce dispozitivul de feedback funcționează defectuos, tensiunea magistralei de curent continuu a ascensorului va continua să crească, rezistența de frânare a ascensorului va reporni, iar ascensorul va trece automat la starea inițială de funcționare fără economie de energie, dar acest lucru nu va afecta utilizarea normală a ascensorului. Prin urmare, dispozitivul de feedback al energiei electrice pentru ascensor este sigur. Atât ascensoarele din seria GPM-M de la Mitsubishi, cât și din seria REGEN de la OTIS sunt dotate cu dispozitive de feedback al energiei.
Efectul utilizării echipamentelor de economisire a energiei în ascensoarele spitalelor
▲ Figura 2 Diagrama principiului de funcționare a dispozitivului de feedback al energiei electrice a ascensorului
Rata de conversie a energiei a dispozitivului de feedback energetic al liftului poate ajunge la 97%, cu o rată directă de economisire a energiei între 15% și 45% și o rată medie de economisire a energiei de 30%. Cea mai mare rată de economisire a energiei măsurată în proiectele de economisire a energiei din spitale este de 51%.
După adoptarea dispozitivului de feedback energetic al ascensorului, toată energia electrică convertită din energie mecanică și energie potențială este reciclată. Rezistența de frânare a sursei principale de căldură din camera mașinilor ascensorului se oprește din funcționare și nu mai generează căldură. Prin urmare, temperatura din camera mașinilor ascensorului poate fi redusă considerabil. Aparatul de aer condiționat care inițial trebuia să fie pornit continuu pentru a răci ascensorul poate fi acum pornit sau oprit mai rar, realizând o economie secundară de energie prin economisirea energiei electrice a aparatului de aer condiționat și a costurilor cu energia electrică.
În plus, din cauza opririi funcționării rezistenței de frânare a sursei principale de căldură din camera mașinilor ascensorului, temperatura din camera mașinilor a scăzut semnificativ, iar mediul de lucru al ascensorului a fost îmbunătățit. Liftul poate evita accidentele cauzate de oprirea de urgență datorită autoprotecției la temperaturi ridicate. După îmbunătățirea mediului din camera mașinilor ascensorului, rata de îmbătrânire a componentelor electronice de pe placa de circuit a ascensorului va încetini, rata de defecțiune a ascensorului va scădea semnificativ, iar costurile de întreținere ale ascensorului vor scădea în mod corespunzător; În același timp, durata de viață efectivă a ascensorului va fi, de asemenea, prelungită în mod corespunzător.
3. Analiza beneficiilor după adoptarea tehnologiei de utilizare regenerativă a energiei în lift
Pe baza investigării cazurilor de succes de economisire a energiei la ascensoarele din spitalele de același nivel și combinate cu efectele evidente de economisire a energiei ale testării la fața locului a ascensoarelor de la Spitalul Popular Wuxi, Spitalul Popular Wuxi a efectuat renovări de economisire a energiei la 33 de ascensoare medicale VVVF care îndeplinesc condițiile pentru renovarea de economisire a energiei folosind tehnologia de utilizare a energiei regenerabile și au valoare de investiție în două loturi. Au fost instalate dispozitive de feedback energetic pentru ascensoare, iar efectele de economisire a energiei au fost semnificative. Rezultatele sunt următoarele:
① Efect de economisire a energiei
Rezultatele testelor după renovarea economică arată că utilizarea tehnologiei de utilizare a energiei regenerabile pentru renovarea economică are un efect semnificativ de economisire a energiei asupra ascensoarelor, cu o rată de economisire a energiei prin testul de eșantionare de 34,33% și o rată medie de economisire a energiei de 30%; În același timp, temperatura din camera mașinilor liftului a scăzut semnificativ, iar temperatura rezistenței de frânare a scăzut de la 191,6 ℃ la 27,0 ℃. Rata de defecțiuni a funcționării liftului a arătat, de asemenea, o tendință descendentă clară, iar proiectul general a atins obiectivul de a obține o eficiență ridicată și economisire a energiei, asigurând în același timp funcționarea neîntreruptă și sigură a liftului.
Tabelul 1: Înregistrări la fața locului ale testelor privind efectul ratei de economisire a energiei pentru proiect
Efectul utilizării echipamentelor de economisire a energiei în ascensoarele spitalelor
② Venituri din investiții
Acest proiect de economisire a energiei poate recupera toate investițiile în economisirea energiei în aproximativ 2 ani. Durata de viață proiectată a echipamentului este de 15 ani, iar restul de 13 ani de beneficii din economisirea energiei reprezintă venitul net al spitalului.
③ Beneficii pentru mediu
După implementarea acestui proiect de economisire a energiei, se pot economisi aproximativ 1980 de tone de cărbune brut pentru țară, se pot reduce emisiile de dioxid de carbon cu aproximativ 5,1876 milioane de kilograme, se pot reduce emisiile de dioxid de sulf cu aproximativ 16830 de kilograme și se pot reduce emisiile de oxizi de azot cu aproximativ 14652 de kilograme.
Tabelul 2 Calculul beneficiilor de mediu ale proiectului
Efectul utilizării echipamentelor de economisire a energiei în ascensoarele spitalelor
4. Concluzie
Fiind un instrument important de transport feroviar în spitale, funcționarea sigură și fără probleme a ascensoarelor medicale este legată de eficiența și imaginea operațiunilor spitalicești, precum și de viteza de salvare a vieților omenești. Prin urmare, asigurarea funcționării sigure și fără probleme a ascensoarelor medicale într-un mediu de lucru bun este de o importanță deosebită.
Din motive istorice, cum ar fi cerințele de economisire a energiei, standardele industriale și limitările tehnice, proporția instituțiilor publice, cum ar fi spitalele terțiare, care utilizează ascensoare cu tehnologii de economisire a energiei, cum ar fi tehnologia de regenerare a energiei și tehnologia fără angrenaj sincron cu magneți permanenți, este relativ scăzută. Majoritatea ascensoarelor spitalicești terțiare au caracteristici precum o temperatură ridicată a mediului de lucru, un consum ridicat de energie în timpul funcționării ascensorului și o rată ridicată de defecțiuni în timpul funcționării ascensorului.
Pe baza experienței Spitalului Popular Wuxi în implementarea unei perioade de timp în renovarea ascensoarelor cu tehnologie de utilizare a energiei regenerabile, se recomandă ca, pe cât posibil, colegii să aleagă ascensoare de înaltă eficiență cu tehnologie de utilizare a energiei regenerabile și tehnologie sincronă fără angrenaje cu magneți permanenți în procesul de construcție, extindere și renovare a spitalelor. Pentru clădirile existente din spitale, se recomandă ca spitalele să aleagă companii de servicii de economisire a energiei cu experiență și calificări în renovare și să renoveze științific ascensoarele prin instalarea de dispozitive electrice de feedback energetic, pe baza asigurării siguranței, pentru a economisi consumul de energie de funcționare a ascensoarelor, a reduce costurile de funcționare ale spitalului și a crea un spital verde.