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醫院電梯使用節能設備效果

日期: 2021-05-26
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  一、我國電梯現狀及三甲醫院電梯現狀


  1 我國電梯行業現狀


  截至2017年底,我國電梯保有總量已達560萬部左右,電梯產量約占全球總產量的70%,電梯的年產量和保有量均居世界第一,是世界最大的電梯生產國和出口國。


  然而,由于技術限制、電梯節能標準滯后等歷史原因,導致了雖然目前我國電梯節能技術在某些方面已經達到了國際領先水平,通力、三菱、蒂森、迅達、日立等品牌電梯公司近年相繼推出了更節能的永磁同步無齒輪小機房、無機房電梯,但是市場上節能電梯的普及率還很低,節電30%以上的永磁同步無齒輪電梯普及率不及10%,再生能量回收率達30%的自帶能量回饋裝置的電梯普及率不及2%,我國整個電梯行業存在巨大的節能空間,節能電梯存在巨大的市場空間。


  2 三甲醫院電梯運行現狀


  作為醫院不同樓層垂直運送病患與醫護人員主要的、也是唯一的軌道交通工具、三甲醫院電梯具有如下特點:


 ?、?電梯運送數量巨大

  據統計,截至2017年,我國三甲醫院年門診量平均已達200多萬人次。以無錫市人民醫院為例,2015年無錫市人民醫院年門診量達309萬人次,實際開放床位2000張,這其中90%以上病人及陪同人員都需要以乘坐電梯的方式到達指定科室或病房樓層,再加上院內醫生、護士、行政管理人員、保潔保安維修等后勤服務人員,醫院電梯的實際運輸數量巨大。


  如下圖為相關部門統計的不同等級醫院電梯日平均啟動次數,其中地區三甲醫院電梯日平均啟動次數早已經超過2000次/天。


醫院電梯使用節能設備效果

  ▲ 圖1 不同規模醫院電梯日平均啟動次數統計


 ?、?電梯使用時間長

  因為醫院電梯使用需求和服務群體的特殊性,大部分醫用電梯都需要24小時開機狀態。以無錫市人民醫院為例,無錫市人民醫院共有廣州日立品牌垂直電梯38部,其中住院部16部醫用電梯除正常檢修時間外均處于1天24小時,1年365天不停歇的繁忙運行狀態,門急診每天的開機時間也在12小時以上。


 ?、?電梯使用能耗高

  據統計數據顯示,三甲醫院每部電梯日平均用電量在60kW.h~100kW.h之間,平均為80kW.h/天,再加上夏季專門用于電梯降溫的機房空調或風扇的能耗,高峰時每部電梯日綜合耗電量可達100 kW.h/天,以一個擁有40臺電梯的三甲醫院為例,夏季高峰時電梯日耗電量可達4000 kW.h,用電量驚人。


 ?、?電梯機房溫度高

  目前市場上90%的電梯為VVVF(變頻調速系統)電梯,這其中只有約占總數2%的電梯自帶能量回饋裝置,屬于高效節能電梯,其他約占總數98%的電梯將電梯在運行過程中由輕載上行、重載下行及平層剎車時發的電通過制動電阻電熱轉換將電能白白浪費掉了,大量的電能被轉變成熱能后,電梯機房溫度驟升,如不及時采用強制降溫措施,電梯會因為高溫而自我保護,發生緊急停運的“困人事故”,嚴重影響電梯的正常運行和乘客滿意度。


  因此國家質量技術監督檢驗部門要求所有的電梯機房必須配置空調、風扇等大功率降溫設備,并明確規定電梯機房溫度超過40℃必須開空調降溫。


 ?、?電梯使用故障率高

  高溫是電子元器件老化和故障的主要原因之一,同時也是電梯在運行過程中緊急停運而導致“困人事故”的主要原因之一。據電梯大數據貴陽樣本統計顯示,醫院電梯困人故障率在所有類別電梯中以9.18%居首,遠遠超過住宅電梯故障率3.44%。統計同時顯示,電梯發生“困人事故”95%以上集中在天氣炎熱的夏季,絕大部分電梯因為電梯使用過于頻繁,而降溫措施不到位所導致。


  二、電梯再生能量利用技術--電能回饋裝置介紹


  電梯電能回饋裝置是一種專門應用于能耗制動VVVF電梯的,將電梯在輕載上行、重載下行,及平層剎車運行過程中,由機械動能和重力勢能轉變而來的直流電能回收,通過直流交流逆變、整流、濾波以后輸送到局域電網、供電梯周邊用電設備使用的節電裝置。


  節能改造實施前,采用能耗制動的VVVF電梯其能耗使用的特點并不是它本身耗能大,而是它發電量大,但是沒有被回收利用,相反將可用電能轉變成熱能白白燒掉了,由此產生的次生問題是電梯機房溫度驟升,必須配置專門的降溫設備(空調風機),否則會影響電梯的正常運行。而降溫設備的運行能耗本身也是一種能源消耗,在夏季散熱不好的電梯機房,電梯空調的運行能耗甚至會超過電梯本身運行能耗,因此能耗浪費非常嚴重。


  采用電梯電能回饋裝置進行節能改造,沒有改變電梯原有結構,只是物理上并聯上了能量回收裝置,回饋裝置的工作電壓低于電梯制動電阻的工作電壓,因此回饋裝置優先于制動電阻工作,提前將電能反饋回電網回收利用。一旦回饋裝置發生故障,電梯直流母線電壓會繼續上升,電梯制動電阻會重新工作,電梯會自動切換到原來的不節能工作狀態,但是絲毫不會影響電梯的正常使用,因此電梯電能回饋裝置是安全的,三菱的GPM-M序列、OTIS的REGEN序列電梯都自帶能量回饋裝置。


醫院電梯使用節能設備效果

  ▲ 圖2 電梯電能回饋裝置工作原理圖


  電梯電能回饋裝置的能量轉換率可達97%,直接節電率在15%~45%之間,平均節電率為30%,在醫院節能項目中的實測數據最高節電率達51%。


  采用電梯電能回饋裝置以后,所有由機械能及勢能轉變而來的電能被回收利用,電梯機房主要發熱源制動電阻停止工作,不再發熱,因此電梯機房溫度可以大大下降,原來需要一直開機給電梯降溫的空調此時可以少開或者停開,實現節省空調用電,節約空調電費的二次節能。


  此外由于電梯機房主要發熱源制動電阻停止工作,機房溫度明顯下降,電梯工作環境得以改善,電梯可避免因為高溫自我保護而導致電梯緊急停運的困人事故。電梯機房環境改善以后,電梯電路板上電子元器件的老化速度放緩,電梯故障率會明顯下降,電梯的維修維護成本會相應下降;同時,電梯的實際使用壽命也會相應延長。


  三、采用電梯再生能量利用技術之后的效益分析


  在考察同級別醫院電梯節能成功案例,并結合無錫市人民醫院電梯節能實地測試節能效果明顯的基礎上,無錫市人民醫院分兩批對具備采用再生能量利用技術進行節能改造條件的且具備投資價值的33部VVVF醫用電梯進行了節能改造,加裝了電梯電能回饋裝置,節能效果明顯,結果如下:


 ?、?節能效果

  節能改造后測試結果顯示采用再能能量利用技術進行節能改造后電梯節能效果明顯,抽樣測試節電率達34.33%,平均節電率達30%;同時電梯機房溫度下降明顯,制動電阻溫度由原來的191.6℃下降到27.0℃,電梯運行的故障率也有明顯下降趨勢,項目總體達到了在確保電梯平穩、安全運行的前提下實現高效節能的目的。


  表1 項目節電率效果測試現場記錄

醫院電梯使用節能設備效果


 ?、?投資收益

  本節能項目基本在2年左右即可收回全部節能投資,設備的設計使用壽命為15年,剩余13年帶來的節能收益即為醫院的純收益。


 ?、?環保效益

  本節能項目實施后,可為國家節約原煤約1980噸,減少二氧化碳排放約518.76萬公斤,減少二氧化硫排放約16830公斤,減少氮氧化物排放約14652公斤。


  表2 項目環保效益計算

醫院電梯使用節能設備效果


  四、結束語


  醫用電梯作為醫院重要的軌道交通工具,其安全、平穩運行關乎醫院運營效率、關乎醫院形象,更關乎搶救生命的速度。因此讓醫用電梯在良好的工作環境中安全、平穩運行,事關重大。


  由于節能要求、行業標準、技術限制等歷史原因,導致三甲醫院等公共機構使用帶有能量再生技術、永磁同步無齒輪技術等節能技術的電梯的比例偏低,大部分三甲醫院電梯存電梯工作環境溫度高、電梯運行能耗高、電梯運行故障率高等特點。


  結合無錫市人民醫院采用再生能量利用技術進行電梯節能改造實施一段時間以來的經驗,建議同行在醫院新建、擴建、改建過程中,盡量選擇采用 帶再生能量利用技術和永磁同步無齒輪技術的高能效電梯,針對醫院既有建筑,建議醫院選擇具備改造經驗和資質的節能服務公司,在確保安全的基礎上采用加裝電能回饋裝置的方法對電梯進行科學的節能改造,以達到節省電梯運行能耗,節約醫院運營成本,創建綠色醫院的目的。

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