1. Текущее состояние лифтов в Китае и лифтов в больницах третьего уровня
1. Текущее состояние лифтовой отрасли Китая
По состоянию на конец 2017 года общее количество лифтов в Китае достигло около 5,6 млн, что составляет около 70% от общего мирового производства. По годовому объёму производства и количеству лифтов Китай занимает первое место в мире, став крупнейшим в мире производителем и экспортёром лифтов.
Тем не менее, из-за исторических причин, таких как технологические ограничения и отстающие стандарты энергосбережения для лифтов, хотя китайские технологии энергосбережения в лифтах достигли международного уровня в некоторых аспектах, такие бренды, как Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi и т. Д. В последние годы успешно выпустили на рынок более энергоэффективные синхронные безредукторные лифты с постоянными магнитами для небольших машинных помещений и без машинного помещения. Тем не менее, уровень проникновения энергосберегающих лифтов на рынок по-прежнему очень низок. Уровень проникновения синхронных безредукторных лифтов с постоянными магнитами, которые экономят более 30% электроэнергии, составляет менее 10%, а уровень проникновения лифтов со встроенными устройствами обратной связи по энергии, которые имеют коэффициент рекуперации энергии 30%, составляет менее 2%. В лифтовой отрасли Китая существует огромное пространство для энергосбережения, и существует огромное рыночное пространство для энергосберегающих лифтов.
Текущая ситуация с эксплуатацией лифтов в больницах третьего уровня
Являясь основным и единственным средством железнодорожного транспорта для вертикальной транспортировки пациентов и медицинского персонала на разных этажах больниц, лифты в больницах третичного уровня обладают следующими характеристиками:
① Количество перевозимых лифтов огромно.
Согласно статистике, по состоянию на 2017 год средний годовой объём амбулаторного лечения в больницах третьего уровня в Китае составил более 2 миллионов человек. Например, в Народной больнице Уси в 2015 году годовой объём амбулаторного лечения в Народной больнице Уси достиг 3,09 миллиона человек, при фактическом открытии 2000 коек. Более 90% пациентов и сопровождающего персонала вынуждены пользоваться лифтами, чтобы добраться до назначенных отделений или этажей палат. Кроме того, в больнице есть сотрудники службы логистики, такие как врачи, медсестры, административный персонал, уборщики и сотрудники службы безопасности, что делает реальный объём перевозок больничными лифтами огромным.
На следующем рисунке показано среднесуточное количество запусков лифтов в больницах разного уровня по данным соответствующих ведомств. В частности, среднесуточное количество запусков лифтов в больницах третьего уровня региона уже превысило 2000.
Эффект от использования энергосберегающего оборудования в больничных лифтах
▲ Рисунок 1 Статистика среднесуточного времени запуска лифтов в больницах разного масштаба
② Лифт используется уже долгое время.
В связи со спецификой потребностей и спецификой обслуживания больничных лифтов, большинство медицинских лифтов требуют круглосуточной эксплуатации. Например, в Народной больнице города Уси установлено 38 вертикальных лифтов марки Hitachi компании Guangzhou. 16 медицинских лифтов в стационарном отделении работают круглосуточно, 365 дней в году, за исключением периодов планового технического обслуживания. Время ежедневного запуска амбулаторных и неотложных отделений также составляет более 12 часов.
③ Лифты потребляют большое количество энергии во время использования.
Согласно статистическим данным, среднесуточное потребление электроэнергии каждым лифтом в многопрофильной больнице составляет от 60 до 100 кВт·ч, в среднем 80 кВт·ч в день. Кроме того, потребление электроэнергии кондиционерами или вентиляторами в машинном отделении, специально используемыми для охлаждения лифтов летом, может достигать 100 кВт·ч в день в часы пик. Если взять в качестве примера многопрофильную больницу с 40 лифтами, то суточное потребление электроэнергии лифтами в часы пик летом может достигать 4000 кВт·ч, что весьма впечатляет.
④ Высокая температура в машинном отделении лифта
В настоящее время 90% лифтов на рынке – это лифты с частотно-регулируемой скоростью (VVVF), из которых только около 2% имеют встроенные устройства обратной связи по энергии и являются высокоэффективными энергосберегающими лифтами. Остальные 98% лифтов тратят электроэнергию, вырабатываемую при подъеме с небольшой нагрузкой, опускании с большой нагрузкой и торможении на уровне пола из-за использования тормозных резисторов и электротеплового преобразования. После преобразования большого количества электроэнергии в тепловую энергию температура в машинном помещении лифта резко повышается. Если своевременно не принять меры принудительного охлаждения, лифт сработает самозащитой из-за высокой температуры, что приведет к аварийному отключению, серьезно влияя на нормальную работу лифта и удовлетворенность пассажиров.
Поэтому национальный департамент по контролю и техническому надзору за качеством и инспекцией требует, чтобы все машинные помещения лифтов были оснащены мощным охлаждающим оборудованием, таким как кондиционеры и вентиляторы, и прямо предусматривает, что если температура в машинном помещении лифта превышает 40 ℃, необходимо включить кондиционер для охлаждения.
⑤ Высокий уровень отказов лифтов
Высокая температура является одной из основных причин старения и выхода из строя электронных компонентов, а также одной из основных причин «аварий с застреванием», вызванных аварийным отключением лифтов во время работы. Согласно выборочной статистике больших данных по лифтам в провинции Гуйчжоу, частота отказов, связанных с застреванием людей в больничных лифтах, занимает первое место среди всех типов лифтов и составляет 9,18%, что значительно превышает частоту отказов в жилых лифтах (3,44%). Статистика также показывает, что более 95% «аварий с застреванием» в лифтах происходят в жаркую летнюю погоду, при этом подавляющее большинство случаев вызвано чрезмерной эксплуатацией лифтов и недостаточным охлаждением.
2. Технология рекуперативного использования энергии лифтами – Введение в устройство обратной связи по электроэнергии
Устройство обратной связи по электроэнергии лифта – это специализированное энергосберегающее устройство, используемое для энергосберегающего торможения лифтов с частотно-регулируемым приводом (VVVF). Оно рекуперирует электрическую энергию постоянного тока, преобразованную из механической кинетической энергии и потенциальной энергии гравитации при подъеме лифта с небольшой нагрузкой, опускании лифта с большой нагрузкой и торможении на уровне земли. После преобразования постоянного тока в переменный, выпрямления и фильтрации постоянный ток передается в местную электросеть для использования окружающим электрооборудованием лифта.
До внедрения энергосберегающей реконструкции, особенностью лифтов VVVF, использующих торможение потреблением энергии, было не то, что они потребляли много энергии, а то, что они вырабатывали большое количество электроэнергии, но не утилизировали ее. Напротив, имеющаяся электрическая энергия преобразовывалась в тепловую энергию и сжигалась впустую. Вторичной проблемой, вызванной этим, было внезапное повышение температуры в машинном помещении лифта, что требовало установки специализированного охлаждающего оборудования (вентиляторов кондиционирования воздуха), в противном случае это повлияло бы на нормальную работу лифта. Потребление энергии самим охлаждающим оборудованием также является потреблением энергии. В машинных помещениях лифтов с плохим теплоотводом летом потребление энергии кондиционером лифта может даже превышать потребление энергии самим лифтом, поэтому потери энергии очень серьезны.
Энергосберегающее преобразование осуществляется с помощью устройства обратной связи по электроэнергии лифта, без изменения исходной конструкции лифта. Только устройство рекуперации энергии физически подключено параллельно. Рабочее напряжение устройства обратной связи ниже, чем у тормозного резистора лифта, поэтому устройство обратной связи имеет приоритет над тормозным резистором и возвращает электроэнергию в сеть для предварительной переработки. После выхода из строя устройства обратной связи напряжение шины постоянного тока лифта продолжит расти, тормозной резистор лифта перезапустится, и лифт автоматически перейдет в исходное рабочее состояние без энергосбережения, но это не повлияет на нормальное использование лифта. Таким образом, устройство обратной связи по электроэнергии лифта безопасно. Лифты серии Mitsubishi GPM-M и серии OTIS REGEN оснащены устройствами обратной связи по энергии.
Эффект от использования энергосберегающего оборудования в больничных лифтах
▲ Рисунок 2. Принципиальная схема работы устройства обратной связи по электроэнергии лифта
Коэффициент преобразования энергии устройством обратной связи лифта может достигать 97%, при этом коэффициент прямой экономии энергии составляет от 15% до 45%, а средний коэффициент экономии энергии составляет 30%. Самый высокий коэффициент экономии энергии, зафиксированный в проектах энергосбережения в больницах, составляет 51%.
После внедрения устройства обратной связи по энергии лифта вся электрическая энергия, преобразованная из механической и потенциальной, используется повторно. Основной источник тепла – тормозной резистор в машинном помещении лифта – прекращает работу и больше не генерирует тепло. Таким образом, температура в машинном помещении лифта может быть значительно снижена. Кондиционер, который ранее требовал постоянного включения для охлаждения лифта, теперь можно включать и выключать реже, что обеспечивает вторичную экономию энергии за счет экономии электроэнергии, потребляемой кондиционером, и расходов на электроэнергию.
Кроме того, благодаря отключению основного теплового тормозного резистора в машинном помещении лифта, температура в машинном помещении значительно снизилась, а условия труда в лифте улучшились. Система самозащиты от перегрева предотвращает аварии, вызванные аварийным отключением лифта. Улучшение условий труда в машинном помещении лифта привело к замедлению темпов старения электронных компонентов на плате лифта, значительному снижению частоты отказов лифта и, соответственно, снижению расходов на техническое обслуживание. При этом реальный срок службы лифта также существенно увеличился.
3. Анализ преимуществ внедрения технологии рекуперативного использования энергии лифтами
На основе анализа успешных примеров энергосберегающих лифтов в больницах аналогичного уровня, а также в сочетании с очевидным энергосберегающим эффектом, полученным в ходе испытаний лифтов на месте в Народной больнице г. Уси, Народная больница г. Уси провела энергосберегающую реконструкцию 33 медицинских лифтов VVVF, которые соответствуют требованиям энергосберегающей реконструкции с использованием возобновляемых источников энергии и представляют инвестиционную ценность в двух партиях. Были установлены устройства обратной связи по энергопотреблению лифтов, что обеспечило значительный энергосберегающий эффект. Результаты следующие:
① Энергосберегающий эффект
Результаты испытаний после энергосберегающей реконструкции показывают, что применение технологии использования возобновляемых источников энергии для энергосберегающей реконструкции оказывает значительное энергосберегающее воздействие на лифты: показатель энергосбережения в ходе выборочных испытаний составил 34,33%, а средний показатель энергосбережения – 30%. При этом температура в машинном отделении лифта значительно снизилась, а температура тормозного резистора снизилась со 191,6 ℃ до 27,0 ℃. Частота отказов лифта также продемонстрировала четкую тенденцию к снижению, что позволило достичь общей цели проекта – высокой эффективности и энергосбережения, обеспечивая при этом бесперебойную и безопасную работу лифта.
Таблица 1: Записи на месте испытаний показателя энергосбережения для проекта
Эффект от использования энергосберегающего оборудования в больничных лифтах
② Инвестиционный доход
Этот энергосберегающий проект может окупить все инвестиции в энергосбережение примерно за 2 года. Проектный срок службы оборудования составляет 15 лет, а оставшиеся 13 лет экономии энергии представляют собой чистый доход больницы.
③ Экологические преимущества
Реализация данного энергосберегающего проекта позволит сэкономить стране около 1980 тонн сырого угля, сократить выбросы углекислого газа примерно на 5,1876 млн килограммов, сократить выбросы диоксида серы примерно на 16830 килограммов и сократить выбросы оксидов азота примерно на 14652 килограмма.
Таблица 2. Расчет экологических выгод проекта
Эффект от использования энергосберегающего оборудования в больничных лифтах
4. Заключение
Медицинские лифты являются важным средством железнодорожного транспорта в больницах, и их безопасная и бесперебойная работа напрямую связана с эффективностью работы больницы и её имиджем, а также со скоростью спасения жизней. Поэтому обеспечение безопасной и бесперебойной работы медицинских лифтов в благоприятных условиях эксплуатации имеет большое значение.
В силу исторических причин, таких как требования к энергосбережению, отраслевые стандарты и технические ограничения, доля государственных учреждений, таких как больницы третьего уровня, использующих лифты с энергосберегающими технологиями, такими как технология регенерации энергии и синхронные безредукторные лифты с постоянными магнитами, относительно невелика. Большинство лифтов для больниц третьего уровня характеризуются высокой рабочей температурой, высоким энергопотреблением и высокой частотой отказов.
Основываясь на опыте Народной больницы г. Уси по энергосберегающей реконструкции лифтов с использованием возобновляемых источников энергии, в течение определенного периода времени, рекомендуется, чтобы коллеги в процессе строительства, расширения и реконструкции больницы максимально выбирали высокоэффективные лифты с технологией использования возобновляемых источников энергии и синхронными безредукторными двигателями с постоянными магнитами. Для существующих зданий больниц рекомендуется выбирать энергосберегающие сервисные компании, имеющие опыт и квалификацию в области реконструкции, и проводить научно обоснованную реконструкцию лифтов, устанавливая устройства обратной связи по электроэнергии, исходя из требований безопасности, чтобы экономить электроэнергию, эксплуатировать лифты, снижать эксплуатационные расходы и создавать экологичную больницу.