1. Súčasná situácia výťahov v Číne a výťahov v nemocniciach tretieho stupňa
1. Súčasná situácia čínskeho výťahového priemyslu
Koncom roka 2017 dosiahol celkový počet výťahov v Číne približne 5,6 milióna, čo predstavuje približne 70 % celkovej svetovej produkcie. Ročná produkcia a vlastníctvo výťahov sa umiestnili na prvom mieste na svete, čím sa Čína stala najväčším svetovým výrobcom a vývozcom výťahov.
Avšak z historických dôvodov, ako sú technologické obmedzenia a zaostávajúce štandardy úspory energie pre výťahy, hoci čínska technológia úspory energie pre výťahy dosiahla v niektorých aspektoch medzinárodnú vedúcu úroveň, značky ako Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi atď. v posledných rokoch postupne uviedli na trh energeticky úspornejšie synchrónne bezprevodové výťahy s permanentnými magnetmi pre malé strojovne a bez strojovní. Miera penetrácie energeticky úsporných výťahov na trhu je však stále veľmi nízka. Miera penetrácie synchrónnych bezprevodových výťahov s permanentnými magnetmi, ktoré ušetria viac ako 30 % elektriny, je menej ako 10 % a miera penetrácie výťahov so zabudovanými zariadeniami na spätnú väzbu energie, ktoré majú mieru regeneratívneho spätného získavania energie 30 %, je menej ako 2 %. V celom čínskom výťahovom priemysle existuje obrovský priestor pre úsporu energie a existuje obrovský trhový priestor pre energeticky úsporné výťahy.
Aktuálna situácia v prevádzke výťahov v nemocniciach tretieho stupňa
Ako hlavný a jediný nástroj železničnej dopravy na vertikálnu prepravu pacientov a zdravotníckeho personálu na rôznych poschodiach nemocníc majú výťahy v terciárnych nemocniciach nasledujúce vlastnosti:
① Počet prepravovaných výťahov je obrovský
Podľa štatistík dosiahol priemerný ročný objem ambulantných pacientov v terciárnych nemocniciach v Číne v roku 2017 viac ako 2 milióny ľudí. Napríklad v Ľudovej nemocnici Wuxi v roku 2015 dosiahol ročný objem ambulantných pacientov v Ľudovej nemocnici Wuxi 3,09 milióna s reálnou kapacitou 2 000 lôžok. Z nich viac ako 90 % pacientov a ich sprievodného personálu potrebuje na dosiahnutie určených oddelení alebo poschodí použiť výťah. Okrem toho sú v nemocnici zamestnaní aj logistickí pracovníci, ako sú lekári, zdravotné sestry, administratívny manažment, upratovací a bezpečnostný personál, čo robí skutočný objem prepravy nemocničných výťahov obrovským.
Nasledujúci obrázok znázorňuje priemerný denný počet spustení výťahov v nemocniciach rôznych úrovní podľa štatistík príslušných oddelení. Priemerný denný počet spustení výťahov v nemocniciach terciárneho stupňa v regióne už prekročil 2000-krát za deň.
Vplyv používania energeticky úsporných zariadení vo výťahoch v nemocniciach
▲ Obrázok 1 Štatistika priemerných denných časov spustenia výťahov v nemocniciach rôznych veľkostí
② Výťah sa používa už dlhší čas
Vzhľadom na špecifické potreby a servisné skupiny nemocničných výťahov si väčšina zdravotníckych výťahov vyžaduje 24-hodinovú prevádzku. Napríklad v Ľudovej nemocnici Wuxi sa nachádza celkovo 38 vertikálnych výťahov značky Guangzhou Hitachi. Z nich 16 zdravotníckych výťahov na lôžkovom oddelení je v prevádzke 24 hodín denne, 365 dní v roku, s výnimkou bežnej údržby. Denný čas spustenia ambulantných a pohotovostných oddelení je tiež viac ako 12 hodín.
③ Výťahy majú počas používania vysokú spotrebu energie
Podľa štatistických údajov sa priemerná denná spotreba elektriny každého výťahu v terciárnej nemocnici pohybuje od 60 kW.h do 100 kW.h, s priemerom 80 kW.h/deň. Okrem toho spotreba energie klimatizácie alebo ventilátorov v strojovni, ktoré sa v lete používajú na chladenie výťahov, môže počas špičky dosiahnuť celkovú dennú spotrebu elektriny 100 kW.h/deň. Ak vezmeme ako príklad terciárnu nemocnicu so 40 výťahmi, denná spotreba elektriny výťahov počas letnej špičky môže dosiahnuť 4 000 kW.h, čo je ohromujúce.
④ Vysoká teplota v strojovni výťahu
V súčasnosti je 90 % výťahov na trhu s reguláciou rýchlosti a frekvencie (VVVF), z ktorých iba približne 2 % majú zabudované zariadenia na spätnú väzbu energie a sú to vysokoúčinné a energeticky úsporné výťahy. Zvyšných 98 % výťahov plytvá elektrinou vyrobenou pri zdvíhaní ľahkého nákladu, spúšťaní ťažkého nákladu a rovnom brzdení pomocou brzdových odporov a elektrickej tepelnej konverzie. Po premene veľkého množstva elektriny na tepelnú energiu sa teplota v strojovni výťahu prudko zvýši. Ak sa včas neprijmú opatrenia na nútené chladenie, výťah sa v dôsledku vysokej teploty sám ochráni, čo vedie k nehodám spôsobeným núdzovým vypnutím, čo vážne ovplyvňuje normálnu prevádzku výťahu a spokojnosť cestujúcich.
Preto národné oddelenie pre kvalitu a technický dohľad a inšpekciu vyžaduje, aby všetky strojovne výťahov boli vybavené výkonným chladiacim zariadením, ako je klimatizácia a ventilátory, a výslovne stanovuje, že ak teplota v strojovni výťahu prekročí 40 ℃, musí sa zapnúť klimatizácia na chladenie.
⑤ Vysoká miera poruchovosti pri používaní výťahu
Vysoká teplota je jednou z hlavných príčin starnutia a porúch elektronických súčiastok a tiež jednou z hlavných príčin „nehôd spôsobených uviaznutím“ spôsobených núdzovým vypnutím výťahov počas prevádzky. Podľa štatistík veľkých dát o výťahoch z Guizhou je miera porúch uviaznutých osôb vo výťahoch v nemocniciach na prvom mieste medzi všetkými typmi výťahov s 9,18 %, čo výrazne prevyšuje mieru porúch výťahov v obytných budovách, ktorá dosahuje 3,44 %. Štatistiky tiež ukazujú, že viac ako 95 % „nehôd spôsobených uviaznutím“ vo výťahoch sa vyskytuje počas horúceho letného počasia, pričom prevažná väčšina výťahov je spôsobená nadmerným používaním a nedostatočnými chladiacimi opatreniami.
2. Technológia využitia regeneratívnej energie výťahu - Úvod do zariadenia spätnej väzby elektrickej energie
Zariadenie na spätnú väzbu elektrickej energie výťahu je špecializované zariadenie na úsporu energie, ktoré sa používa na brzdenie výťahov s regulovanou veličinou a voľnou veličinou (VVF). Rekuperuje jednosmernú elektrickú energiu premenenú z mechanickej kinetickej energie a gravitačnej potenciálnej energie počas zdvíhania ľahkého zaťaženia, spúšťania ťažkého zaťaženia a rovnomerného brzdenia výťahu. Po inverzii jednosmerného/striedavého prúdu, usmernení a filtrovaní sa prenáša do miestnej elektrickej siete na použitie okolitými elektrickými zariadeniami výťahu.
Pred zavedením energeticky úspornej rekonštrukcie nebola charakteristikou výťahov VVVF využívajúcich brzdenie spotrebou energie veľká spotreba energie, ale generovanie veľkého množstva elektriny, ktorá sa však nerecyklovala. Naopak, dostupná elektrická energia sa premieňala na tepelnú energiu a zbytočne sa spaľovala. Druhotným problémom, ktorý to spôsobovalo, bol náhly nárast teploty v strojovni výťahu, čo si vyžadovalo inštaláciu špecializovaného chladiaceho zariadenia (ventilátorov klimatizácie), inak by to ovplyvnilo normálnu prevádzku výťahu. Spotreba prevádzkovej energie chladiaceho zariadenia je tiež spotrebou energie. V strojovniach výťahov so slabým odvodom tepla v lete môže prevádzková spotreba energie klimatizácie výťahu dokonca prekročiť prevádzkovú spotrebu energie samotného výťahu, takže plytvanie energiou je veľmi vážne.
Transformácia na úsporu energie sa vykonáva pomocou zariadenia na spätnú väzbu elektrickej energie výťahu bez zmeny pôvodnej štruktúry výťahu. Paralelne je fyzicky zapojené iba zariadenie na rekuperáciu energie. Prevádzkové napätie zariadenia na spätnú väzbu je nižšie ako napätie brzdového odporu výťahu, takže zariadenie na spätnú väzbu má prednosť pred brzdovým odporom a vracia elektrickú energiu späť do siete na recykláciu. Po poruche zariadenia na spätnú väzbu napätie jednosmernej zbernice výťahu bude naďalej stúpať, brzdový odpor výťahu sa reštartuje a výťah sa automaticky prepne do pôvodného prevádzkového stavu bez úspory energie, ale neovplyvní to bežné používanie výťahu. Preto je zariadenie na spätnú väzbu elektrickej energie výťahu bezpečné. Výťahy série GPM-M od spoločnosti Mitsubishi a série REGEN od spoločnosti OTIS sú vybavené zariadeniami na spätnú väzbu energie.
Vplyv používania energeticky úsporných zariadení vo výťahoch v nemocniciach
▲ Obrázok 2 Schéma princípu fungovania zariadenia spätnej väzby elektrickej energie výťahu
Miera premeny energie zariadenia na spätnú väzbu energie výťahu môže dosiahnuť 97 %, s priamou mierou úspory energie medzi 15 % a 45 % a priemernou mierou úspory energie 30 %. Najvyššia miera úspory energie nameraná v nemocničných projektoch na úsporu energie je 51 %.
Po zavedení zariadenia na spätnú väzbu energie výťahu sa všetka elektrická energia premenená z mechanickej energie a potenciálnej energie recykluje. Hlavný brzdný odpor zdroja tepla v strojovni výťahu prestane fungovať a už negeneruje teplo. Preto sa dá výrazne znížiť teplota v strojovni výťahu. Klimatizáciu, ktorá pôvodne musela byť neustále zapnutá na chladenie výťahu, je teraz možné menej často zapínať a vypínať, čím sa dosahuje sekundárna úspora energie úsporou elektriny z klimatizácie a nákladov na elektrinu.
Okrem toho, v dôsledku prerušenia činnosti hlavného brzdového odporu zdroja tepla v strojovni výťahu sa výrazne znížila teplota v strojovni a zlepšilo sa pracovné prostredie výťahu. Výťah sa vďaka vlastnej ochrane pred vysokou teplotou dokáže vyhnúť nehodám spôsobeným núdzovým vypnutím. Po zlepšení prostredia v strojovni výťahu sa spomalí starnutie elektronických súčiastok na doske plošných spojov výťahu, výrazne sa zníži poruchovosť výťahu a zodpovedajúcim spôsobom sa znížia aj náklady na údržbu výťahu; zároveň sa zodpovedajúcim spôsobom predĺži aj skutočná životnosť výťahu.
3. Analýza prínosov po zavedení technológie využitia regeneratívnej energie výťahom
Na základe preskúmania úspešných prípadov úspory energie vo výťahoch v nemocniciach rovnakej úrovne a v kombinácii so zjavnými účinkami úspory energie z testovania výťahov na mieste v Ľudovej nemocnici Wuxi, Ľudová nemocnica Wuxi vykonala energeticky úsporné renovácie 33 zdravotníckych výťahov VVVF, ktoré spĺňajú podmienky pre energeticky úspornú renováciu s využitím technológie využitia obnoviteľnej energie a majú investičnú hodnotu v dvoch dávkach. Boli nainštalované zariadenia na spätnú väzbu energie výťahu a účinky úspory energie boli významné. Výsledky sú nasledovné:
① Úspora energie
Výsledky testov po energeticky úspornej rekonštrukcii ukazujú, že využitie technológie využívania obnoviteľnej energie na energeticky úspornú rekonštrukciu má významný vplyv na úsporu energie vo výťahoch, pričom miera úspory energie pri vzorkovacej skúške dosiahla 34,33 % a priemerná miera úspory energie 30 %. Zároveň sa výrazne znížila teplota v strojovni výťahu a teplota brzdového odporu klesla zo 191,6 ℃ na 27,0 ℃. Miera poruchovosti prevádzky výťahu tiež vykazovala jasný klesajúci trend a celkový projekt dosiahol cieľ dosiahnuť vysokú účinnosť a úsporu energie a zároveň zabezpečiť plynulý a bezpečný chod výťahu.
Tabuľka 1: Záznamy z testovania vplyvu miery úspor energie na mieste pre projekt
Vplyv používania energeticky úsporných zariadení vo výťahoch v nemocniciach
② Investičný príjem
Tento projekt na úsporu energie dokáže vrátiť všetky investície do úspory energie približne za 2 roky. Navrhovaná životnosť zariadenia je 15 rokov a zvyšných 13 rokov úspor energie predstavuje čistý príjem nemocnice.
③ Environmentálne prínosy
Po realizácii tohto energeticky úsporného projektu sa môže krajine ušetriť približne 1980 ton surového uhlia, znížiť emisie oxidu uhličitého o približne 5,1876 milióna kilogramov, znížiť emisie oxidu siričitého o približne 16830 kilogramov a znížiť emisie oxidov dusíka o približne 14652 kilogramov.
Tabuľka 2 Výpočet environmentálnych prínosov projektu
Vplyv používania energeticky úsporných zariadení vo výťahoch v nemocniciach
4. Záver
Bezpečná a plynulá prevádzka zdravotníckych výťahov ako dôležitého nástroja železničnej dopravy v nemocniciach súvisí s efektívnosťou a imidžom nemocničnej prevádzky, ako aj s rýchlosťou záchrany životov. Preto je zabezpečenie bezpečnej a plynulej prevádzky zdravotníckych výťahov v dobrom pracovnom prostredí veľmi dôležité.
Z historických dôvodov, ako sú požiadavky na úsporu energie, priemyselné štandardy a technické obmedzenia, je podiel verejných inštitúcií, ako sú terciárne nemocnice, ktoré používajú výťahy s energeticky úspornými technológiami, ako je technológia regenerácie energie a synchrónna bezprevodová technológia s permanentnými magnetmi, relatívne nízky. Väčšina výťahov v terciárnych nemocniciach sa vyznačuje vysokou pracovnou teplotou, vysokou spotrebou energie počas prevádzky výťahu a vysokou poruchovosťou počas prevádzky výťahu.
Na základe skúseností Ľudovej nemocnice Wuxi s implementáciou energeticky úsporných renovácií výťahov s využitím technológie využitia obnoviteľnej energie počas určitého obdobia sa odporúča, aby si kolegovia pri výstavbe, rozširovaní a renovácii nemocnice čo najviac vybrali vysokoúčinné výťahy s technológiou využitia obnoviteľnej energie a synchrónnou bezprevodovou technológiou s permanentnými magnetmi. V prípade existujúcich budov v nemocniciach sa odporúča, aby si nemocnice vybrali energeticky úsporné servisné spoločnosti so skúsenosťami a kvalifikáciou v oblasti renovácií a vedecky zrekonštruovali výťahy inštaláciou zariadení na spätnú väzbu elektrickej energie na základe zaistenia bezpečnosti, aby sa ušetrila spotreba energie pri prevádzke výťahu, znížili prevádzkové náklady nemocnice a vytvorila sa zelená nemocnica.