1. Поточна ситуація з ліфтами в Китаї та ліфтами в лікарнях третинного рівня
1. Поточний стан ліфтової промисловості Китаю
Станом на кінець 2017 року загальна кількість ліфтів у Китаї досягла близько 5,6 мільйона, що становить близько 70% від загальносвітового виробництва. За річним обсягом виробництва та кількості ліфтів, Китай посідає перше місце у світі, що робить його найбільшим виробником та експортером ліфтів у світі.
Однак, через історичні причини, такі як технологічні обмеження та відставання енергозберігаючих стандартів для ліфтів, хоча енергозберігаючі технології ліфтів у Китаї досягли провідного міжнародного рівня в деяких аспектах, такі бренди, як Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi тощо, в останні роки послідовно запускали більш енергоефективні синхронні безредукторні ліфти з постійними магнітами для малих машинних відділень та без них. Однак рівень проникнення енергозберігаючих ліфтів на ринок все ще дуже низький. Рівень проникнення синхронних безредукторних ліфтів з постійними магнітами, які економлять понад 30% електроенергії, становить менше 10%, а рівень проникнення ліфтів із вбудованими пристроями зворотного зв'язку за енергією, які мають коефіцієнт рекуперації енергії 30%, становить менше 2%. У всій ліфтовій галузі Китаю існує величезний простір для енергозбереження, і існує величезний ринковий простір для енергозберігаючих ліфтів.
Поточна ситуація з експлуатацією ліфтів у лікарнях третинного рівня
Як основний та єдиний залізничний транспортний засіб для вертикального перевезення пацієнтів та медичного персоналу на різних поверхах лікарень, ліфти в лікарнях третинного рівня мають такі характеристики:
① Кількість перевезених ліфтів величезна
Згідно зі статистикою, станом на 2017 рік середньорічний обсяг амбулаторного лікування у лікарнях третього рівня в Китаї перевищив 2 мільйони осіб. Візьмемо, наприклад, Усійську народну лікарню, у 2015 році річний обсяг амбулаторного лікування у Усійській народній лікарні досяг 3,09 мільйона осіб, а фактично було відкрито 2000 ліжок. З них понад 90% пацієнтів та супроводжуючого персоналу потребують ліфтів, щоб дістатися до визначених відділень або поверхів палат. Крім того, у лікарні є персонал логістичних служб, такий як лікарі, медсестри, адміністративний персонал, персонал з прибирання та охорони, що робить фактичний обсяг перевезень лікарняними ліфтами величезним.
На наступному рисунку показано середньодобову кількість запусків ліфтів у лікарнях різного рівня згідно зі статистикою відповідних відомств. Серед них середньодобова кількість запусків ліфтів у лікарнях третинного рівня регіону вже перевищила 2000 разів на день.
Ефект від використання енергозберігаючого обладнання в лікарняних ліфтах
▲ Рисунок 1 Статистика середньодобового часу запуску ліфтів у лікарнях різного масштабу
② Ліфт використовується вже давно
Через специфічні потреби та групи обслуговування лікарняних ліфтів, більшість медичних ліфтів потребують цілодобової роботи. Візьмемо, наприклад, Народну лікарню Усі, в ній загалом 38 вертикальних ліфтів марки Guangzhou Hitachi. Серед них 16 медичних ліфтів у стаціонарному відділенні працюють цілодобово, 365 днів на рік, за винятком звичайного часу технічного обслуговування. Щоденний час запуску амбулаторних відділень та відділень невідкладної допомоги також становить понад 12 годин.
③ Ліфти мають високе споживання енергії під час використання
Згідно зі статистичними даними, середньодобове споживання електроенергії кожним ліфтом у лікарні третього рівня коливається від 60 кВт·год до 100 кВт·год, із середнім показником 80 кВт·год/день. Крім того, споживання енергії кондиціонерами або вентиляторами в машинному залі, що використовуються спеціально для охолодження ліфта влітку, може досягати загального добового споживання електроенергії 100 кВт·год/день у години пік. Візьмемо, наприклад, лікарню третього рівня з 40 ліфтами, то щоденне споживання електроенергії ліфтами в години пік літнього рівня може досягати 4000 кВт·год, що вражає.
④ Висока температура в машинному відділенні ліфта
Наразі 90% ліфтів на ринку – це ліфти з частотним регулюванням швидкості (VVVF), з яких лише близько 2% мають вбудовані пристрої зворотного зв'язку щодо енергії та є високоефективними енергозберігаючими ліфтами. Решта 98% ліфтів витрачають електроенергію, що виробляється під час підйому легкого навантаження, опускання важкого навантаження та гальмування на рівній поверхні, за допомогою гальмівних резисторів та електричного термоперетворення. Після перетворення великої кількості електроенергії на теплову енергію температура в машинному приміщенні ліфта різко підвищується. Якщо своєчасно не вжити заходів щодо примусового охолодження, ліфт самозахиститься через високу температуру, що призведе до аварійного вимикання, що серйозно вплине на нормальну роботу ліфта та задоволення пасажирів.
Тому національний відділ якості та технічного нагляду та інспекції вимагає, щоб усі машинні приміщення ліфтів були оснащені потужним охолоджувальним обладнанням, таким як кондиціонер та вентилятори, і чітко передбачає, що якщо температура в машинному приміщенні ліфта перевищує 40 ℃, кондиціонер необхідно ввімкнути для охолодження.
⑤ Високий рівень відмов у використанні ліфтів
Висока температура є однією з основних причин старіння та виходу з ладу електронних компонентів, а також однією з основних причин «аварій із застряганням», спричинених аварійним вимиканням ліфтів під час роботи. Згідно зі статистикою великих даних про ліфти в Гуйчжоу, рівень відмов людей, що застрягли в ліфтах лікарень, посідає перше місце серед усіх типів ліфтів і становить 9,18%, що значно перевищує рівень відмов ліфтів у житлових приміщеннях, який становить 3,44%. Статистика також показує, що понад 95% «аварій із застряганням» у ліфтах трапляються в спекотну літню погоду, причому переважна більшість ліфтів спричинена надмірним використанням та недостатніми заходами охолодження.
2. Технологія рекуперативного використання енергії ліфта - Вступ до пристрою зворотного зв'язку щодо електричної енергії
Пристрій зворотного зв'язку по електричній енергії ліфта – це спеціалізований енергозберігаючий пристрій, що використовується для гальмування ліфтів з вертикальною та вертикальною віброємністю (VVF). Він відновлює електричну енергію постійного струму, перетворену з механічної кінетичної енергії та гравітаційної потенційної енергії під час підйому малого навантаження, опускання важкого навантаження та рівномірного гальмування ліфта. Після інверсії постійного/змінного струму, випрямлення та фільтрації вона передається до місцевої електромережі для використання навколишнім електрообладнанням ліфта.
До впровадження енергозберігаючої реконструкції, характеристикою ліфтів VVVF, що використовували гальмування за рахунок споживання енергії, було не те, що вони споживали багато енергії, а те, що вони генерували велику кількість електроенергії, але не переробляли її. Навпаки, наявна електрична енергія перетворювалася на теплову енергію та марно спалювалася. Вторинною проблемою, спричиненою цим, було раптове підвищення температури в машинному приміщенні ліфта, що вимагало встановлення спеціального охолоджувального обладнання (вентиляторів кондиціонування повітря), інакше це могло вплинути на нормальну роботу ліфта. Споживання енергії, що використовується охолоджувальним обладнанням, під час роботи також є споживанням енергії. У машинних приміщеннях ліфтів з поганою тепловіддачею влітку споживання енергії, що використовується кондиціонером ліфта, може навіть перевищувати споживання енергії, що використовується самим ліфтом, тому втрати енергії є дуже серйозними.
Енергозберігаюче перетворення здійснюється за допомогою пристрою зворотного зв'язку щодо електричної енергії ліфта, без зміни початкової структури ліфта. Фізично паралельно підключено лише пристрій рекуперації енергії. Робоча напруга пристрою зворотного зв'язку нижча, ніж напруга гальмівного резистора ліфта, тому пристрій зворотного зв'язку має пріоритет над гальмівним резистором і повертає електричну енергію до мережі для попередньої рециркуляції. Після несправності пристрою зворотного зв'язку напруга шини постійного струму ліфта продовжуватиме зростати, гальмівний резистор ліфта перезапуститься, і ліфт автоматично перейде в початковий робочий стан без енергозбереження, але це не вплине на нормальне використання ліфта. Таким чином, пристрій зворотного зв'язку щодо електричної енергії ліфта є безпечним. Ліфти серії GPM-M від Mitsubishi та серії REGEN від OTIS оснащені пристроями зворотного зв'язку щодо енергії.
Ефект від використання енергозберігаючого обладнання в лікарняних ліфтах
▲ Рисунок 2 Схема принципу роботи пристрою зворотного зв'язку щодо електричної енергії ліфта
Коефіцієнт перетворення енергії пристрою зворотного зв'язку ліфта може сягати 97%, при цьому пряма економія енергії становить від 15% до 45%, а середній коефіцієнт економії енергії — 30%. Найвищий коефіцієнт економії енергії, виміряний у проектах енергозбереження лікарень, становить 51%.
Після впровадження пристрою зворотного зв'язку по енергії ліфта, вся електрична енергія, перетворена з механічної та потенційної енергії, рециркулюється. Гальмівний резистор основного джерела тепла в машинному приміщенні ліфта припиняє роботу та більше не генерує тепло. Таким чином, температура в машинному приміщенні ліфта може бути значно знижена. Кондиціонер, який спочатку потрібно було постійно вмикати для охолодження ліфта, тепер можна вмикати та вимикати рідше, що забезпечує вторинну економію енергії за рахунок економії електроенергії від кондиціонерів та витрат на електроенергію.
Крім того, завдяки зупинці роботи основного джерела тепла, гальмівного резистора в машинному відділенні ліфта, температура в машинному відділенні значно знизилася, а робоче середовище ліфта покращилося. Завдяки самозахисту від високої температури ліфт може уникнути аварій, спричинених аварійним вимиканням. Після покращення середовища в машинному відділенні ліфта темпи старіння електронних компонентів на платі ліфта сповільняться, рівень відмов ліфта значно зменшиться, а вартість обслуговування ліфта відповідно зменшиться; водночас фактичний термін служби ліфта також відповідно подовжиться.
3. Аналіз переваг після впровадження технології рекуперативного використання енергії ліфтів
Ґрунтуючись на дослідженні успішних випадків енергозбереження ліфтів у лікарнях аналогічного рівня, а також на очевидному ефекті енергозбереження, отриманому в результаті випробувань ліфтів на місці у Народній лікарні Усі, Народна лікарня Усі провела енергозберігаючу реконструкцію 33 медичних ліфтів VVVF, які відповідають умовам енергозберігаючої реконструкції з використанням технології використання відновлюваної енергії та мають інвестиційну цінність у двох серіях. Були встановлені пристрої зворотного зв'язку щодо енергії ліфта, і ефект енергозбереження був значним. Результати такі:
① Ефект енергозбереження
Результати випробувань після енергозберігаючої реконструкції показують, що використання технології використання відновлюваної енергії для енергозберігаючої реконструкції має значний енергозберігаючий ефект на ліфти, при цьому коефіцієнт енергозбереження під час вибіркового випробування склав 34,33%, а середній коефіцієнт енергозбереження – 30%. Водночас температура в машинному приміщенні ліфта значно знизилася, а температура гальмівного резистора знизилася з 191,6 ℃ до 27,0 ℃. Коефіцієнт відмов у роботі ліфта також продемонстрував чітку тенденцію до зниження, і в цілому проект досяг мети – високої ефективності та енергозбереження, забезпечуючи при цьому безперебійну та безпечну роботу ліфта.
Таблиця 1: Записи випробувань впливу коефіцієнта енергозбереження на місці для проекту
Ефект від використання енергозберігаючого обладнання в лікарняних ліфтах
② Інвестиційний дохід
Цей енергозберігаючий проєкт може окупити всі інвестиції в енергозбереження приблизно за 2 роки. Розрахунковий термін служби обладнання становить 15 років, а решта 13 років енергозберігаючого ефекту – це чистий дохід лікарні.
③ Екологічні переваги
Після реалізації цього енергозберігаючого проекту країна може заощадити близько 1980 тонн сирого вугілля, скоротити викиди вуглекислого газу приблизно на 5,1876 мільйона кілограмів, скоротити викиди діоксиду сірки приблизно на 16830 кілограмів та скоротити викиди оксиду азоту приблизно на 14652 кілограми.
Таблиця 2 Розрахунок екологічних вигод від проекту
Ефект від використання енергозберігаючого обладнання в лікарняних ліфтах
4. Висновок
Як важливий засіб залізничного транспорту в лікарнях, безпечна та безперебійна робота медичних ліфтів пов'язана з ефективністю та іміджем лікарняних операцій, а також зі швидкістю порятунку життів. Тому забезпечення безпечної та безперебійної роботи медичних ліфтів у сприятливих умовах праці має велике значення.
Через історичні причини, такі як вимоги енергозбереження, галузеві стандарти та технічні обмеження, частка державних установ, таких як лікарні третинного рівня, які використовують ліфти з енергозберігаючими технологіями, такими як технологія рекуперації енергії та технологія безредукторного керування постійними магнітами, є відносно низькою. Більшість ліфтів для лікарень третинного рівня характеризуються високою температурою робочого середовища, високим споживанням енергії під час роботи ліфта та високим рівнем відмов під час його роботи.
Виходячи з досвіду Народної лікарні Усі у впровадженні енергозберігаючих ліфтів з використанням технології використання відновлюваної енергії протягом певного періоду часу, рекомендується, щоб колеги в процесі будівництва, розширення та реконструкції лікарні якомога частіше обирали високоефективні ліфти з технологією використання відновлюваної енергії та синхронною безредукторною технологією з постійними магнітами. Для існуючих будівель у лікарнях рекомендується обирати енергозберігаючі сервісні компанії з досвідом та кваліфікацією в галузі реконструкції, а також науково реконструювати ліфти, встановлюючи пристрої зворотного зв'язку по електричній енергії, з урахуванням забезпечення безпеки, щоб заощадити енергоспоживання ліфтів, зменшити експлуатаційні витрати лікарні та створити зелену лікарню.