1、 Situazione attuale degli ascensori in Cina e degli ascensori negli ospedali terziari
1. Situazione attuale dell'industria degli ascensori in Cina
Alla fine del 2017, il numero totale di ascensori in Cina aveva raggiunto circa 5,6 milioni, pari a circa il 70% della produzione totale mondiale. La produzione annuale e il possesso di ascensori si collocavano al primo posto al mondo, rendendo la Cina il maggiore produttore ed esportatore di ascensori al mondo.
Tuttavia, a causa di ragioni storiche come limiti tecnologici e standard di risparmio energetico insufficienti per gli ascensori, sebbene la tecnologia cinese per il risparmio energetico degli ascensori abbia raggiunto un livello di leadership internazionale sotto alcuni aspetti, marchi come Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi, ecc. hanno lanciato negli ultimi anni ascensori di piccole dimensioni, senza sala macchine e con sala macchine, sincroni a magneti permanenti e senza riduttore, più efficienti dal punto di vista energetico. Tuttavia, il tasso di penetrazione degli ascensori a risparmio energetico sul mercato è ancora molto basso. Il tasso di penetrazione degli ascensori sincroni a magneti permanenti e senza riduttore, che consentono un risparmio energetico superiore al 30%, è inferiore al 10%, mentre il tasso di penetrazione degli ascensori con dispositivi di feedback energetico integrati, con un tasso di recupero energetico rigenerativo del 30%, è inferiore al 2%. Esiste un enorme spazio di risparmio energetico nell'intero settore ascensoristico in Cina, e c'è un enorme spazio di mercato per gli ascensori a risparmio energetico.
Situazione attuale del funzionamento degli ascensori negli ospedali terziari
In quanto principale e unico mezzo di trasporto ferroviario per il trasporto verticale di pazienti e personale medico sui diversi piani degli ospedali, gli ascensori negli ospedali terziari presentano le seguenti caratteristiche:
① Il numero di ascensori trasportati è enorme
Secondo le statistiche, nel 2017 il volume medio annuo di pazienti ambulatoriali negli ospedali terziari in Cina ha superato i 2 milioni di persone. Prendendo ad esempio il Wuxi People's Hospital, nel 2015 il volume annuo di pazienti ambulatoriali del Wuxi People's Hospital ha raggiunto i 3,09 milioni, con un'effettiva disponibilità di 2.000 posti letto. Tra questi, oltre il 90% dei pazienti e del personale di accompagnamento deve utilizzare gli ascensori per raggiungere i reparti o i piani designati. Inoltre, in ospedale sono presenti personale addetto alla logistica, come medici, infermieri, personale amministrativo, addetti alle pulizie e alla sicurezza, il che rende enorme il volume effettivo di trasporto degli ascensori ospedalieri.
La figura seguente mostra il numero medio giornaliero di avviamenti degli ascensori negli ospedali di diversi livelli, secondo le statistiche dei dipartimenti competenti. Tra questi, il numero medio giornaliero di avviamenti degli ascensori negli ospedali terziari della regione ha già superato le 2000 volte al giorno.
L'effetto dell'utilizzo di apparecchiature a risparmio energetico negli ascensori degli ospedali
▲ Figura 1 Statistiche dei tempi medi giornalieri di avvio degli ascensori negli ospedali di diverse dimensioni
② L'ascensore è in uso da molto tempo
A causa delle esigenze specifiche e dei gruppi di servizio degli ascensori ospedalieri, la maggior parte degli ascensori medicali richiede un funzionamento 24 ore su 24. Prendendo ad esempio il Wuxi People's Hospital, ci sono un totale di 38 ascensori verticali a marchio Guangzhou Hitachi. Tra questi, 16 ascensori medicali nel reparto degenza sono in funzione 24 ore su 24, 365 giorni all'anno, ad eccezione dei normali periodi di manutenzione. Anche il tempo di avviamento giornaliero per i reparti ambulatoriali e di emergenza è superiore alle 12 ore.
③ Gli ascensori hanno un elevato consumo energetico durante l'uso
Secondo i dati statistici, il consumo medio giornaliero di elettricità di ciascun ascensore in un ospedale terziario varia da 60 kWh a 100 kWh, con una media di 80 kWh/giorno. Inoltre, il consumo energetico dell'aria condizionata o dei ventilatori nella sala macchine, utilizzati specificamente per il raffreddamento degli ascensori in estate, può raggiungere un consumo giornaliero complessivo di elettricità di 100 kWh/giorno nelle ore di punta. Prendendo ad esempio un ospedale terziario con 40 ascensori, il consumo giornaliero di elettricità degli ascensori nelle ore di punta estive può raggiungere i 4000 kWh, il che è sorprendente.
④ Alta temperatura nella sala macchine dell'ascensore
Attualmente, il 90% degli ascensori sul mercato sono ascensori VVVF (controllo a frequenza variabile e velocità variabile), di cui solo il 2% circa è dotato di dispositivi di feedback energetico integrati e sono ascensori ad alta efficienza energetica. Il restante 98% degli ascensori spreca l'elettricità generata durante la salita con carico leggero, la discesa con carico pesante e la frenata a livello attraverso l'utilizzo di resistenze di frenatura e conversione elettrica-termica. Dopo che una grande quantità di elettricità viene convertita in energia termica, la temperatura nel locale macchine dell'ascensore aumenta bruscamente. Se non vengono adottate tempestivamente misure di raffreddamento forzato, l'ascensore si autoproteggerà a causa dell'elevata temperatura, causando arresti di emergenza, compromettendo seriamente il normale funzionamento dell'ascensore e la soddisfazione dei passeggeri.
Pertanto, il dipartimento nazionale di supervisione e ispezione tecnica e di qualità richiede che tutte le sale macchine degli ascensori siano dotate di apparecchiature di raffreddamento ad alta potenza, come aria condizionata e ventilatori, e stabilisce esplicitamente che se la temperatura nella sala macchine degli ascensori supera i 40 ℃, l'aria condizionata deve essere accesa per il raffreddamento.
⑤ Alto tasso di fallimento nell'utilizzo dell'ascensore
Le alte temperature sono una delle principali cause di invecchiamento e guasto dei componenti elettronici, nonché una delle principali cause di "incidenti da intrappolamento" causati da arresti di emergenza degli ascensori durante il funzionamento. Secondo le statistiche del campione di Guizhou sui big data degli ascensori, il tasso di guasti delle persone intrappolate negli ascensori ospedalieri è al primo posto tra tutti i tipi di ascensori, con il 9,18%, superando di gran lunga il tasso di guasti degli ascensori residenziali del 3,44%. Le statistiche mostrano inoltre che oltre il 95% degli "incidenti da intrappolamento" negli ascensori si verifica durante le calde giornate estive, e la stragrande maggioranza degli ascensori è causata da un uso eccessivo e da misure di raffreddamento inadeguate.
2. Tecnologia di utilizzo dell'energia rigenerativa degli ascensori - Introduzione al dispositivo di feedback dell'energia elettrica
Il dispositivo di feedback dell'energia elettrica per ascensori è un dispositivo specializzato per il risparmio energetico utilizzato per la frenatura a basso consumo degli ascensori VVVF. Recupera l'energia elettrica a corrente continua convertita dall'energia cinetica meccanica e dall'energia potenziale gravitazionale durante la salita con carico leggero, la discesa con carico pesante e la frenatura a livello dell'ascensore. Dopo l'inversione CC/CA, la rettifica e il filtraggio, l'energia viene trasmessa alla rete elettrica locale per essere utilizzata dalle apparecchiature elettriche circostanti l'ascensore.
Prima dell'implementazione della ristrutturazione a risparmio energetico, la caratteristica degli ascensori VVVF che utilizzavano la frenatura a consumo energetico non era il consumo di molta energia, ma il fatto che generavano una grande quantità di elettricità che non veniva riciclata. Al contrario, l'energia elettrica disponibile veniva convertita in energia termica e bruciata invano. Il problema secondario causato da ciò era un improvviso aumento della temperatura nel locale macchine dell'ascensore, che richiedeva l'installazione di apparecchiature di raffreddamento specializzate (ventilatori per l'aria condizionata), altrimenti avrebbe compromesso il normale funzionamento dell'ascensore. Anche il consumo energetico operativo delle apparecchiature di raffreddamento è di per sé un consumo energetico. Nei locali macchine degli ascensori con scarsa dissipazione del calore in estate, il consumo energetico operativo dell'aria condizionata dell'ascensore può persino superare il consumo energetico operativo dell'ascensore stesso, quindi lo spreco energetico è molto grave.
La trasformazione per il risparmio energetico viene effettuata utilizzando un dispositivo di feedback dell'energia elettrica dell'ascensore, senza modificarne la struttura originale. Solo un dispositivo di recupero dell'energia è fisicamente collegato in parallelo. La tensione di lavoro del dispositivo di feedback è inferiore a quella della resistenza di frenatura dell'ascensore, quindi il dispositivo di feedback ha la priorità sulla resistenza di frenatura e restituisce l'energia elettrica alla rete per il riciclaggio anticipato. In caso di malfunzionamento del dispositivo di feedback, la tensione del bus CC dell'ascensore continuerà ad aumentare, la resistenza di frenatura dell'ascensore si riavvierà e l'ascensore passerà automaticamente allo stato di funzionamento originale senza risparmio energetico, ma ciò non influirà sul normale utilizzo dell'ascensore. Pertanto, il dispositivo di feedback dell'energia elettrica dell'ascensore è sicuro. Gli ascensori della serie GPM-M di Mitsubishi e della serie REGEN di OTIS sono entrambi dotati di dispositivi di feedback dell'energia.
L'effetto dell'utilizzo di apparecchiature a risparmio energetico negli ascensori degli ospedali
▲ Figura 2 Diagramma del principio di funzionamento del dispositivo di feedback dell'energia elettrica dell'ascensore
Il tasso di conversione energetica del dispositivo di feedback energetico dell'ascensore può raggiungere il 97%, con un tasso di risparmio energetico diretto compreso tra il 15% e il 45% e un tasso di risparmio energetico medio del 30%. Il tasso di risparmio energetico più elevato misurato nei progetti di risparmio energetico ospedaliero è del 51%.
Con l'adozione del dispositivo di feedback energetico dell'ascensore, tutta l'energia elettrica convertita da energia meccanica ed energia potenziale viene riciclata. La resistenza di frenatura principale, fonte di calore nel locale macchine dell'ascensore, smette di funzionare e non genera più calore. Pertanto, la temperatura nel locale macchine dell'ascensore può essere notevolmente ridotta. Il condizionatore d'aria, che originariamente doveva essere acceso continuamente per raffreddare l'ascensore, ora può essere acceso o spento meno frequentemente, ottenendo un risparmio energetico secondario, risparmiando sui costi di elettricità e di elettricità del condizionatore.
Inoltre, grazie all'interruzione del funzionamento della resistenza di frenatura principale della sala macchine dell'ascensore, la temperatura nella sala macchine è diminuita significativamente e l'ambiente di lavoro dell'ascensore è migliorato. L'ascensore può evitare incidenti causati da arresti di emergenza grazie all'autoprotezione ad alta temperatura. Grazie al miglioramento dell'ambiente della sala macchine dell'ascensore, il tasso di invecchiamento dei componenti elettronici sulla scheda elettronica dell'ascensore rallenterà, il tasso di guasti dell'ascensore diminuirà significativamente e i costi di manutenzione dell'ascensore diminuiranno di conseguenza; allo stesso tempo, anche la vita utile effettiva dell'ascensore sarà corrispondentemente prolungata.
3、 Analisi dei benefici dopo l'adozione della tecnologia di utilizzo dell'energia rigenerativa degli ascensori
Sulla base dell'indagine sui casi di successo in termini di risparmio energetico degli ascensori in ospedali dello stesso livello, e combinata con gli evidenti effetti di risparmio energetico dei test in loco degli ascensori presso l'Ospedale Popolare di Wuxi, l'Ospedale Popolare di Wuxi ha eseguito ristrutturazioni a risparmio energetico su 33 ascensori medicali VVVF che soddisfano i requisiti per la ristrutturazione a risparmio energetico utilizzando tecnologie di utilizzo di energie rinnovabili e hanno un valore di investimento in due lotti. Sono stati installati dispositivi di feedback energetico negli ascensori e gli effetti di risparmio energetico sono stati significativi. I risultati sono i seguenti:
① Effetto risparmio energetico
I risultati dei test effettuati dopo la ristrutturazione energetica mostrano che l'utilizzo di tecnologie di utilizzo di energie rinnovabili per la ristrutturazione energetica ha un effetto significativo sul risparmio energetico degli ascensori, con un tasso di risparmio energetico del 34,33% nei test di campionamento e un tasso medio di risparmio energetico del 30%. Allo stesso tempo, la temperatura nel locale macchine dell'ascensore è diminuita significativamente e la temperatura della resistenza di frenatura è scesa da 191,6 °C a 27,0 °C. Anche il tasso di guasto dell'ascensore ha mostrato una netta tendenza al ribasso e il progetto complessivo ha raggiunto l'obiettivo di ottenere elevata efficienza e risparmio energetico, garantendo al contempo un funzionamento regolare e sicuro dell'ascensore.
Tabella 1: Registrazioni in loco dei test sull'effetto del tasso di risparmio energetico per il progetto
L'effetto dell'utilizzo di apparecchiature a risparmio energetico negli ascensori degli ospedali
② Reddito da investimenti
Questo progetto di risparmio energetico può recuperare l'intero investimento in circa 2 anni. La vita utile prevista delle apparecchiature è di 15 anni e i restanti 13 anni di risparmio energetico rappresentano il reddito netto dell'ospedale.
③ Benefici ambientali
Dopo l'implementazione di questo progetto di risparmio energetico, il Paese potrà risparmiare circa 1980 tonnellate di carbone grezzo, ridurre le emissioni di anidride carbonica di circa 5,1876 milioni di chilogrammi, ridurre le emissioni di anidride solforosa di circa 16830 chilogrammi e ridurre le emissioni di ossido di azoto di circa 14652 chilogrammi.
Tabella 2 Calcolo dei benefici ambientali del progetto
L'effetto dell'utilizzo di apparecchiature a risparmio energetico negli ascensori degli ospedali
4、 Conclusion
In quanto importante strumento di trasporto ferroviario negli ospedali, il funzionamento sicuro e regolare degli ascensori medicali è strettamente correlato all'efficienza e all'immagine dell'ospedale, nonché alla rapidità con cui vengono salvate vite umane. Pertanto, garantire il funzionamento sicuro e regolare degli ascensori medicali in un ambiente di lavoro ottimale è di fondamentale importanza.
Per ragioni storiche, quali requisiti di risparmio energetico, standard di settore e limitazioni tecniche, la percentuale di istituzioni pubbliche, come gli ospedali terziari, che utilizzano ascensori con tecnologie di risparmio energetico come la tecnologia di rigenerazione energetica e la tecnologia gearless sincrona a magneti permanenti, è relativamente bassa. La maggior parte degli ascensori ospedalieri terziari presenta le seguenti caratteristiche: elevata temperatura ambiente di lavoro, elevato consumo energetico durante il funzionamento e alto tasso di guasti durante il funzionamento.
Sulla base dell'esperienza maturata dal Wuxi People's Hospital nell'implementazione di interventi di ristrutturazione degli ascensori a risparmio energetico, utilizzando tecnologie di utilizzo di energie rinnovabili, si raccomanda ai colleghi di scegliere, per quanto possibile, ascensori ad alta efficienza con tecnologie di utilizzo di energie rinnovabili e tecnologia gearless sincrona a magneti permanenti durante i processi di costruzione, ampliamento e ristrutturazione dell'ospedale. Per gli edifici ospedalieri esistenti, si raccomanda agli ospedali di scegliere aziende di servizi per il risparmio energetico con esperienza e qualifiche in materia di ristrutturazione e di rinnovare scientificamente gli ascensori installando dispositivi di feedback dell'energia elettrica, garantendo la sicurezza, al fine di ridurre il consumo energetico degli ascensori, ridurre i costi operativi dell'ospedale e creare un ospedale ecologico.