1. Nuvarande situation för hissar i Kina och hissar på tertiära sjukhus
1. Kinas hissindustris nuvarande situation
I slutet av 2017 hade det totala antalet hissar i Kina nått cirka 5,6 miljoner, vilket motsvarar cirka 70 % av den globala produktionen. Den årliga produktionen och ägandet av hissar rankades först i världen, vilket gjorde Kina till världens största hissproducent och exportör.
På grund av historiska skäl, såsom tekniska begränsningar och eftersläpande energisparstandarder för hissar, har Kinas energisparande teknik för hissar nått internationellt ledande nivå i vissa avseenden. Märken som Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi etc. har successivt lanserat mer energieffektiva permanentmagnetiska synkrona växellösa hissar i små maskinrum och icke-maskinrum de senaste åren. Penetrationsgraden för energisparande hissar på marknaden är dock fortfarande mycket låg. Penetrationsgraden för permanentmagnetiska synkrona växellösa hissar som sparar mer än 30 % el är mindre än 10 %, och penetrationsgraden för hissar med inbyggda energiåterkopplingsenheter som har en regenerativ energiåtervinningsgrad på 30 % är mindre än 2 %. Det finns ett enormt energibesparingsutrymme inom hela hissindustrin i Kina, och det finns ett enormt marknadsutrymme för energisparande hissar.
Nuvarande situation för hissdrift på tertiära sjukhus
Som det huvudsakliga och enda järnvägstransportverktyget för vertikal transport av patienter och medicinsk personal på olika våningar på sjukhus har hissar på tertiära sjukhus följande egenskaper:
① Antalet transporterade hissar är enormt
Enligt statistik hade den genomsnittliga årliga antalet öppenvårdspatienter på tertiära sjukhus i Kina uppgått till över 2 miljoner människor år 2017. Om vi tar Wuxi People's Hospital som exempel, uppgick den årliga antalet öppenvårdspatienter på Wuxi People's Hospital till 3,09 miljoner år 2015, med en faktisk öppning på 2000 bäddar. Bland dessa behöver mer än 90 % av patienterna och medföljande personal ta hissar för att nå utsedda avdelningar eller vårdavdelningsvåningar. Dessutom finns det logistikpersonal som läkare, sjuksköterskor, administrativ personal, städ- och säkerhetspersonal på sjukhuset, vilket gör den faktiska transportvolymen av sjukhushissar enorm.
Följande figur visar det dagliga genomsnittliga antalet starter av hissar på sjukhus på olika nivåer enligt relevanta avdelningars statistik. Bland dem har det dagliga genomsnittliga antalet starter av hissar på tertiära sjukhus i regionen redan överstigit 2000 gånger per dag.
Effekten av att använda energibesparande utrustning i sjukhushissar
▲ Figur 1 Statistik över dagliga genomsnittliga starttider för hissar på sjukhus av olika storlekar
② Hissen har varit i bruk länge
På grund av sjukhushissars specifika behov och servicegrupper kräver de flesta medicinska hissar dygnet runt-drift. Om vi tar Wuxi People's Hospital som exempel finns det totalt 38 vertikala hissar av märket Guangzhou Hitachi på Wuxi People's Hospital. Bland dem är 16 medicinska hissar på slutenvårdsavdelningen i drift dygnet runt, året runt, med undantag för normal underhållstid. Den dagliga starttiden för öppenvårds- och akutmottagningar är också mer än 12 timmar.
③ Hissar har hög energiförbrukning under användning
Enligt statistiska data varierar den genomsnittliga dagliga elförbrukningen för varje hiss på ett tertiärsjukhus från 60 kWh till 100 kWh, med ett genomsnitt på 80 kWh/dag. Dessutom kan energiförbrukningen för luftkonditionering eller fläktar i maskinrummet som specifikt används för hisskylning på sommaren uppgå till en total daglig elförbrukning på 100 kWh/dag under rusningstid. Om vi tar ett tertiärsjukhus med 40 hissar som exempel kan den dagliga elförbrukningen för hissar under sommarrusning uppgå till 4000 kWh, vilket är häpnadsväckande.
④ Hög temperatur i hissmaskinrummet
För närvarande är 90 % av hissarna på marknaden VVVF-hissar (Variable Frequency Variable Speed Control), varav endast cirka 2 % har inbyggda energiåterkopplingsenheter och är högeffektiva energibesparande hissar. De återstående 98 % av hissarna slösar bort den elektricitet som genereras vid lätt upplastning, tung nedlastning och nivåbromsning genom användning av bromsmotstånd och elektrisk termisk omvandling. Efter att en stor mängd elektricitet har omvandlats till värmeenergi stiger temperaturen i hissmaskinrummet kraftigt. Om åtgärder för forcerad kylning inte vidtas i tid kommer hissen att självskydda sig på grund av hög temperatur, vilket leder till nödstoppsolyckor, vilket allvarligt påverkar hissens normala drift och passagerarnas nöjdhet.
Därför kräver den nationella avdelningen för kvalitet, teknisk övervakning och inspektion att alla hissmaskinrum måste vara utrustade med högpresterande kylutrustning såsom luftkonditionering och fläktar, och föreskriver uttryckligen att om temperaturen i hissmaskinrummet överstiger 40 ℃ måste luftkonditioneringen slås på för kylning.
⑤ Hög felfrekvens vid hissanvändning
Hög temperatur är en av de främsta orsakerna till åldrande och fel på elektroniska komponenter, och även en av de främsta orsakerna till "instängda olyckor" orsakade av nödavstängningar av hissar under drift. Enligt Guizhous exempelstatistik över big data om hissar rankas felfrekvensen för instängda personer i sjukhushissar först bland alla typer av hissar med 9,18 %, vilket vida överstiger felfrekvensen för bostadshissar på 3,44 %. Statistik visar också att över 95 % av "instängda olyckor" i hissar inträffar under varmt sommarväder, där den stora majoriteten av hissar orsakas av överdriven användning och otillräckliga kylåtgärder.
2. Teknik för regenerativ energianvändning i hiss - Introduktion till återkopplingsenhet för elektrisk energi
Hissens elektriska energiåterkopplingsenhet är en specialiserad energibesparande anordning som används för energiförbrukningsbromsning av VVVF-hissar. Den återvinner likströmsenergin som omvandlas från mekanisk kinetisk energi och gravitationell potentiell energi under lätt belastning uppåt, tung belastning nedåt och nivåbromsning av hissen. Efter DC/AC-invertering, likriktning och filtrering överförs den till det lokala elnätet för användning av hissens omgivande elektriska utrustning.
Innan energibesparande renoveringar genomfördes var det inte så att VVVF-hissar med energiförbrukningsbromsning förbrukade mycket energi, utan att de genererade en stor mängd el men inte återvanns. Tvärtom omvandlades den tillgängliga elektriska energin till värmeenergi och förbrändes förgäves. Det sekundära problemet som orsakades av detta var en plötslig temperaturökning i hissmaskinrummet, vilket krävde installation av specialiserad kylutrustning (luftkonditioneringsfläktar), annars skulle det påverka hissens normala drift. Driftsenergiförbrukningen för kylutrustningen i sig är också en energiförbrukning. I hissmaskinrum med dålig värmeavledning på sommaren kan driftenergiförbrukningen för hissluftkonditionering till och med överstiga driftenergiförbrukningen för själva hissen, så energislöseri är mycket allvarligt.
Den energibesparande omvandlingen utförs med hjälp av en elektrisk energiåterkopplingsenhet för hiss, utan att hissens ursprungliga struktur ändras. Endast en energiåtervinningsenhet är fysiskt parallellkopplad. Återkopplingsenhetens arbetsspänning är lägre än hissens bromsmotstånd, så återkopplingsenheten prioriteras framför bromsmotståndet och matar tillbaka den elektriska energin till elnätet för återvinning i förväg. När återkopplingsenheten slutar fungera kommer hissens likströmsspänning att fortsätta att stiga, hissens bromsmotstånd startar om och hissen växlar automatiskt till det ursprungliga icke-energibesparande driftläget, men det påverkar inte hissens normala användning. Därför är hissens elektriska energiåterkopplingsenhet säker. Mitsubishis GPM-M-serie och OTIS REGEN-serie hissar levereras båda med energiåterkopplingsenheter.
Effekten av att använda energibesparande utrustning i sjukhushissar
▲ Figur 2 Funktionsschema för hiss återkopplingsenhet för elektrisk energi
Energiomvandlingshastigheten för hissens energiåterkopplingsenhet kan nå 97 %, med en direkt energibesparingsgrad mellan 15 % och 45 %, och en genomsnittlig energibesparingsgrad på 30 %. Den högsta energibesparingsgraden som uppmätts i sjukhusens energibesparingsprojekt är 51 %.
Efter att ha infört hissenergiåterkopplingsenheten återvinns all elektrisk energi som omvandlas från mekanisk energi och potentiell energi. Huvudvärmekällans bromsmotstånd i hissmaskinrummet slutar fungera och genererar inte längre värme. Därför kan temperaturen i hissmaskinrummet minskas avsevärt. Luftkonditioneringen, som ursprungligen behövde vara kontinuerligt påslagen för att kyla hissen, kan nu slås på eller av mer sällan, vilket uppnår sekundära energibesparingar genom att minska el- och elkostnaden för luftkonditioneringen.
Dessutom, på grund av att huvudvärmekällans bromsmotstånd i hissmaskinrummet slutat fungera, har temperaturen i maskinrummet minskat avsevärt och hissens arbetsmiljö har förbättrats. Hissen kan undvika olyckor orsakade av nödavstängning på grund av självskydd vid höga temperaturer. Efter förbättringen av hissens maskinrumsmiljö kommer åldringshastigheten för elektroniska komponenter på hisskretskortet att minska, hissfelfrekvensen kommer att minska avsevärt och hissens underhållskostnader kommer att minska i motsvarande grad. Samtidigt kommer hissens faktiska livslängd att förlängas i motsvarande grad.
3. Fördelsanalys efter införande av teknik för regenerativ energianvändning i hiss
Baserat på undersökningar av framgångsrika energibesparingsfall för hissar på sjukhus av samma nivå, och i kombination med de uppenbara energibesparande effekterna av tester på plats av hissar på Wuxi People's Hospital, genomförde Wuxi People's Hospital energibesparande renoveringar på 33 VVVF-medicinska hissar som uppfyller villkoren för energibesparande renovering med hjälp av förnybar energianvändningsteknik och har ett investeringsvärde i två omgångar. Hissenergiåterkopplingsenheter installerades, och energibesparande effekter var betydande. Resultaten är följande:
① Energibesparande effekt
Testresultaten efter energibesparande renovering visar att användningen av förnybar energianvändningsteknik för energibesparande renovering har en betydande energibesparande effekt på hissar, med en energibesparingsgrad på 34,33 % och en genomsnittlig energibesparingsgrad på 30 %. Samtidigt minskade temperaturen i hissmaskinrummet avsevärt, och temperaturen på bromsmotståndet sjönk från 191,6 ℃ till 27,0 ℃. Felfrekvensen i hissdriften visade också en tydlig nedåtgående trend, och det övergripande projektet uppnådde målet att uppnå hög effektivitet och energibesparing samtidigt som en smidig och säker hissens drift säkerställdes.
Tabell 1: Protokoll på plats för tester av energibesparingseffekten för projektet
Effekten av att använda energibesparande utrustning i sjukhushissar
② Investeringsintäkter
Detta energibesparande projekt kan tjäna in alla energibesparande investeringar på cirka 2 år. Utrustningens beräknade livslängd är 15 år, och de återstående 13 åren av energibesparande fördelar är sjukhusets nettoinkomst.
③ Miljöfördelar
Efter genomförandet av detta energibesparande projekt kan det spara cirka 1980 ton råkol för landet, minska koldioxidutsläppen med cirka 5,1876 miljoner kilogram, minska svaveldioxidutsläppen med cirka 16830 kilogram och minska kväveoxidutsläppen med cirka 14652 kilogram.
Tabell 2 Beräkning av projektets miljöfördelar
Effekten av att använda energibesparande utrustning i sjukhushissar
4. Slutsats
Som ett viktigt verktyg för järnvägstransporter på sjukhus är säker och smidig drift av medicinska hissar relaterad till effektiviteten och imagen hos sjukhusverksamheten, såväl som hur snabbt man räddar liv. Därför är det av stor betydelse att säkerställa säker och smidig drift av medicinska hissar i en god arbetsmiljö.
På grund av historiska skäl, såsom energibesparingskrav, branschstandarder och tekniska begränsningar, är andelen offentliga institutioner, såsom tertiära sjukhus, som använder hissar med energibesparande tekniker som energiregenereringsteknik och permanentmagnetisk synkron växellös teknik relativt låg. De flesta tertiära sjukhushissar har egenskaper som hög arbetsmiljötemperatur, hög energiförbrukning under hissdrift och hög felfrekvens under hissdrift.
Baserat på Wuxi People's Hospitals erfarenhet av att implementera energibesparande renoveringar av hissar med hjälp av förnybar energianvändningsteknik under en viss period, rekommenderas det att kollegor väljer högeffektiva hissar med förnybar energianvändningsteknik och permanentmagnetisk synkron växellös teknik så mycket som möjligt vid sjukhusbyggnation, expansion och renovering. För befintliga byggnader på sjukhus rekommenderas det att sjukhus väljer energibesparande serviceföretag med renoveringserfarenhet och kvalifikationer, och vetenskapligt renoverar hissar genom att installera elektriska energiåterkopplingsenheter baserat på att säkerställa säkerhet, i syfte att spara energiförbrukning vid hissens drift, minska sjukhusets driftskostnader och skapa ett grönt sjukhus.