ההשפעה של שימוש בציוד חוסך אנרגיה במעליות בבתי חולים

1. המצב הנוכחי של מעליות בסין ומעליות בבתי חולים שלישוניים

1. המצב הנוכחי של תעשיית המעליות בסין

נכון לסוף שנת 2017, המספר הכולל של מעליות בסין הגיע לכ-5.6 מיליון, המהווים כ-70% מסך הייצור העולמי. הייצור השנתי והבעלות על מעליות דורגו במקום הראשון בעולם, מה שהופך את סין ליצרנית ויצואנית המעליות הגדולה בעולם.

עם זאת, עקב סיבות היסטוריות כגון מגבלות טכנולוגיות ותקני חיסכון באנרגיה במעליות מפגרים, למרות שטכנולוגיית חיסכון האנרגיה של מעליות בסין הגיעה לרמה הבינלאומית המובילה בכמה היבטים, מותגים כמו Tongli, Mitsubishi, Thyssen, Xunda, Hitachi וכו' השיקו בשנים האחרונות ברציפות מעליות סינכרוניות ללא הילוכים עם מגנט קבוע וחסכוניות באנרגיה, הן לחדרי מכונות קטנות והן לחדרי מכונות. עם זאת, שיעור החדירה של מעליות חוסכות אנרגיה בשוק עדיין נמוך מאוד. שיעור החדירה של מעליות סינכרוניות ללא הילוכים עם מגנט קבוע שחוסכות יותר מ-30% בחשמל הוא פחות מ-10%, ושיעור החדירה של מעליות עם התקני משוב אנרגיה מובנים בעלי שיעור שחזור אנרגיה רגנרטיבי של 30% הוא פחות מ-2%. ישנו מרחב עצום לחיסכון באנרגיה בכל תעשיית המעליות בסין, וישנו מרחב שוק עצום למעליות חוסכות אנרגיה.

המצב הנוכחי של הפעלת מעליות בבתי חולים שלישוניים

ככלי הרכבת העיקרי והיחיד להובלה אנכית של חולים וצוות רפואי בקומות שונות של בתי חולים, למעליות בבתי חולים שלישוניים יש את המאפיינים הבאים:

① מספר המעליות המועברות הוא עצום

על פי נתונים סטטיסטיים, נכון לשנת 2017, נפח האשפוז השנתי הממוצע בבתי חולים שלישוניים בסין הגיע ליותר מ-2 מיליון איש. אם ניקח לדוגמה את בית החולים העממי וושי, בשנת 2015, נפח האשפוז השנתי בבית החולים העממי וושי הגיע ל-3.09 מיליון, עם פתיחה בפועל של 2000 מיטות. ביניהם, יותר מ-90% מהמטופלים והצוות המלווה צריכים לנסוע במעליות כדי להגיע למחלקות או לקומות המחלקה הייעודיות. בנוסף, ישנם אנשי שירות לוגיסטי כמו רופאים, אחיות, אנשי ניהול אדמיניסטרטיביים, אנשי ניקיון ותחזוקה ביטחונית בבית החולים, מה שהופך את נפח ההובלה בפועל של מעליות בית החולים לעצום.

האיור הבא מציג את מספר ההתחלות היומי הממוצע של מעליות בבתי חולים ברמות שונות, בהתאם לסטטיסטיקות של המחלקות הרלוונטיות. ביניהן, מספר ההתחלות היומי הממוצע של מעליות בבתי חולים שלישוניים באזור כבר עבר את ה-2000 פעמים ביום.

ההשפעה של שימוש בציוד חוסך אנרגיה במעליות בבתי חולים

▲ איור 1 סטטיסטיקה של זמני הפעלה יומיים ממוצעים של מעליות בבתי חולים בגדלים שונים

② המעלית נמצאת בשימוש זמן רב

בשל הצרכים הספציפיים וקבוצות השירות של מעליות בבתי חולים, רוב המעליות הרפואיות דורשות פעילות 24 שעות ביממה. אם ניקח לדוגמה את בית החולים העממי וושי, ישנם בסך הכל 38 מעליות אנכיות של המותג גואנגג'ואו היטאצ'י בבית החולים העממי וושי. ביניהן, 16 מעליות רפואיות במחלקת אשפוז נמצאות במצב פעילות עמוס 24 שעות ביממה, 365 ימים בשנה, למעט זמני תחזוקה רגילים. זמן ההפעלה היומי של מחלקות חוץ ומיון הוא גם יותר מ-12 שעות.

③ למעליות יש צריכת אנרגיה גבוהה במהלך השימוש

על פי נתונים סטטיסטיים, צריכת החשמל היומית הממוצעת של כל מעלית בבית חולים שלישוני נעה בין 60 קילוואט לשעה ל-100 קילוואט לשעה, עם ממוצע של 80 קילוואט לשעה ליום. בנוסף, צריכת האנרגיה של מיזוג אוויר או מאווררים בחדר המכונות המשמשים במיוחד לקירור המעליות בקיץ יכולה להגיע לצריכת חשמל יומית כוללת של 100 קילוואט לשעה ליום בשעות השיא. אם ניקח לדוגמה בית חולים שלישוני עם 40 מעליות, צריכת החשמל היומית של מעליות בשעות השיא של הקיץ יכולה להגיע ל-4000 קילוואט לשעה, וזה מדהים.

④ טמפרטורה גבוהה בחדר מכונות המעלית

נכון לעכשיו, 90% מהמעליות בשוק הן מעליות VVVF (בקרת מהירות משתנה בתדר משתנה), שרק כ-2% מהן כוללות התקני משוב אנרגטי מובנים והן מעליות חוסכות אנרגיה בעלות יעילות גבוהה. 98% הנותרים של המעליות מבזבזים את החשמל הנוצר במהלך הרמת עומס קלה, הורדת עומס כבד ובלימה בגובה, באמצעות נגדי בלימה והמרה תרמית חשמלית. לאחר שכמות גדולה של חשמל מומרת לאנרגיית חום, הטמפרטורה בחדר המכונות של המעלית עולה בחדות. אם לא יינקטו אמצעי קירור מאולצים בזמן, המעלית תתגונן מעצמה עקב טמפרטורה גבוהה, מה שיוביל לתאונות כיבוי חירום, ויפגע קשות בפעולה התקינה של המעלית ובשביעות רצון הנוסעים.

לכן, מחלקת האיכות והפיקוח הטכני הארצית דורשת שכל חדרי מכונות המעליות יהיו מצוידים בציוד קירור בעל הספק גבוה כגון מיזוג אוויר ומאווררים, וקובעת במפורש שאם הטמפרטורה בחדר מכונות המעליות עולה על 40 מעלות צלזיוס, יש להפעיל את המזגן לצורך קירור.

⑤ שיעור כשל גבוה בשימוש במעלית

טמפרטורה גבוהה היא אחת הסיבות העיקריות להזדקנות וכשל של רכיבים אלקטרוניים, וגם אחת הסיבות העיקריות ל"תאונות לכידה" הנגרמות כתוצאה מכיבוי חירום של מעליות במהלך הפעולה. על פי נתוני המדגם של גויג'ואו של נתוני מעליות גדולים, שיעור הכשל של אנשים לכודים במעליות בבתי חולים מדורג במקום הראשון מבין כל סוגי המעליות עם 9.18%, ועולה בהרבה על שיעור הכשל של מעליות מגורים העומד על 3.44%. הסטטיסטיקה מראה גם כי למעלה מ-95% מ"תאונות הלכודות" במעליות מתרחשות במהלך מזג אוויר חם בקיץ, כאשר הרוב המכריע של המעליות נגרמות עקב שימוש מוגזם ואמצעי קירור לא מספקים.

2. טכנולוגיית ניצול אנרגיה רגנרטיבית במעליות - מבוא למכשיר משוב אנרגיה חשמלית

התקן משוב האנרגיה החשמלית של המעלית הוא התקן מיוחד לחיסכון באנרגיה המשמש לבלימת מעליות VVVF. הוא משחזר את אנרגיית החשמל הזרם הישר המומרת מאנרגיה קינטית מכנית ואנרגיה פוטנציאלית כבידה במהלך פעולת עלייה בעומס קל, ירידה בעומס כבד ובלימת גובה במעלית. לאחר היפוך DC/AC, יישור וסינון, היא מועברת לרשת החשמל המקומית לשימוש על ידי הציוד החשמלי שמסביב למעלית.

לפני יישום שיפוץ חסכוני באנרגיה, המאפיין של מעליות VVVF המשתמשות בבלימת צריכת אנרגיה לא היה צריכת אנרגיה רבה, אלא ייצרו כמות גדולה של חשמל אך לא ממוחזרת. להיפך, האנרגיה החשמלית הזמינה הומרה לאנרגיית חום ונשרפה לשווא. הבעיה המשנית שנגרמה כתוצאה מכך הייתה עלייה פתאומית בטמפרטורה בחדר המכונות של המעלית, מה שדרש התקנת ציוד קירור ייעודי (מאווררי מיזוג אוויר), אחרת הדבר היה משפיע על הפעולה הרגילה של המעלית. צריכת האנרגיה התפעולית של ציוד הקירור עצמו היא גם צריכת אנרגיה. בחדרי מכונות מעליות עם פיזור חום לקוי בקיץ, צריכת האנרגיה התפעולית של מיזוג האוויר במעלית יכולה אף לעלות על צריכת האנרגיה התפעולית של המעלית עצמה, כך שבזבוז אנרגיה הוא חמור מאוד.

השינוי לחיסכון באנרגיה מתבצע באמצעות התקן משוב אנרגיה חשמלית של המעלית, מבלי לשנות את המבנה המקורי של המעלית. רק התקן להשבת אנרגיה מחובר פיזית במקביל. מתח העבודה של התקן המשוב נמוך מזה של נגד בלימת המעלית, כך שהתקן המשוב מקבל עדיפות על פני נגד הבלימה ומחזיר את האנרגיה החשמלית לרשת החשמל לצורך מיחזור מראש. ברגע שהתקן המשוב מתקלקל, מתח אפיק הישר של המעלית ימשיך לעלות, נגד בלימת המעלית יופעל מחדש, והמעלית תעבור אוטומטית למצב עבודה מקורי שאינו חוסך אנרגיה, אך הדבר לא ישפיע על השימוש הרגיל במעלית. לכן, התקן משוב האנרגיה החשמלית של המעלית בטוח. מעליות סדרת GPM-M של מיצובישי וסדרת REGEN של OTIS מגיעות שתיהן עם התקני משוב אנרגיה.

ההשפעה של שימוש בציוד חוסך אנרגיה במעליות בבתי חולים

▲ איור 2 תרשים עקרון פעולה של התקן משוב אנרגיה חשמלית של מעלית

שיעור המרת האנרגיה של מכשיר משוב האנרגיה של המעלית יכול להגיע ל-97%, עם שיעור חיסכון ישיר באנרגיה בין 15% ל-45%, ושיעור חיסכון ממוצע באנרגיה של 30%. שיעור חיסכון האנרגיה הגבוה ביותר שנמדד בפרויקטים של חיסכון באנרגיה בבתי חולים הוא 51%.

לאחר אימוץ התקן משוב אנרגיית המעלית, כל האנרגיה החשמלית המומרת מאנרגיה מכנית ואנרגיה פוטנציאלית ממוחזרת. נגד בלימת מקור החום הראשי בחדר המכונות של המעלית מפסיק לפעול ואינו מייצר עוד חום. לכן, ניתן להפחית משמעותית את הטמפרטורה בחדר המכונות של המעלית. כעת ניתן להפעיל או לכבות את המזגן, אשר במקור היה צריך להיות מופעל ברציפות כדי לקרר את המעלית, פחות פעמים, ובכך להשיג חיסכון באנרגיה משנית על ידי חיסכון בחשמל ובעלויות החשמל של המזגן.

בנוסף, עקב הפסקת פעולתו של נגד בלימת מקור החום הראשי בחדר המכונות של המעלית, הטמפרטורה בחדר המכונות ירדה משמעותית, וסביבת העבודה של המעלית שופרה. המעלית יכולה למנוע תאונות הנגרמות מכיבוי חירום עקב הגנה עצמית מפני טמפרטורה גבוהה. לאחר שיפור סביבת חדר המכונות של המעלית, קצב ההזדקנות של הרכיבים האלקטרוניים במעגל המעלית יואט, שיעור הכשל של המעלית יקטן משמעותית, ועלות התחזוקה של המעלית תפחת בהתאם; במקביל, גם חיי השירות בפועל של המעלית יוארכו בהתאם.

3. ניתוח תועלת לאחר אימוץ טכנולוגיית ניצול אנרגיה מחודשת במעליות

בהתבסס על חקירת מקרים מוצלחים של חיסכון באנרגיה במעליות בבתי חולים באותה רמה, ובשילוב עם ההשפעות הברורות של חיסכון באנרגיה של בדיקות באתר של מעליות בבית החולים העממי של וושי, ביצע בית החולים העממי של וושי שיפוצים לחיסכון באנרגיה ב-33 מעליות רפואיות VVVF העומדות בתנאים לשיפוץ חוסך אנרגיה באמצעות טכנולוגיית ניצול אנרגיה מתחדשת ובעלות ערך השקעה בשני מחזורים. הותקנו התקני משוב אנרגטי של מעליות, והשפעות חיסכון האנרגיה היו משמעותיות. התוצאות הן כדלקמן:

① אפקט חיסכון באנרגיה

תוצאות הבדיקה לאחר שיפוץ חוסך אנרגיה מראות כי לשימוש בטכנולוגיית ניצול אנרגיה מתחדשת לשיפוץ חוסך אנרגיה יש השפעה משמעותית על חיסכון באנרגיה במעליות, עם שיעור חיסכון באנרגיה בבדיקת דגימה של 34.33% ושיעור חיסכון ממוצע של 30%; במקביל, הטמפרטורה בחדר המכונות של המעלית ירדה משמעותית, וטמפרטורת נגד הבלימה ירדה מ-191.6 ℃ ל-27.0 ℃. שיעור הכשל של פעולת המעלית הראה גם הוא מגמת ירידה ברורה, והפרויקט הכולל השיג את המטרה של השגת יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה תוך הבטחת פעולה חלקה ובטוחה של המעלית.

טבלה 1: רישומים באתר של בדיקות אפקט קצב חיסכון באנרגיה עבור הפרויקט

ההשפעה של שימוש בציוד חוסך אנרגיה במעליות בבתי חולים

② הכנסות מהשקעות

פרויקט חיסכון באנרגיה זה יכול להחזיר את כל השקעות החיסכון באנרגיה תוך כשנתיים. אורך החיים המתוכנן של הציוד הוא 15 שנים, ו-13 השנים הנותרות של יתרונות חיסכון באנרגיה הן ההכנסה נטו של בית החולים.

③ יתרונות סביבתיים

לאחר יישום פרויקט חיסכון באנרגיה זה, ניתן לחסוך כ-1980 טון של פחם גולמי עבור המדינה, להפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני בכ-5.1876 מיליון קילוגרמים, להפחית את פליטת הגופרית הדו-חמצנית בכ-16830 קילוגרמים ולהפחית את פליטת תחמוצות החנקן בכ-14652 קילוגרמים.

טבלה 2 חישוב היתרונות הסביבתיים של הפרויקט

ההשפעה של שימוש בציוד חוסך אנרגיה במעליות בבתי חולים

4、 מסקנה

ככלי חשוב לתחבורה רכבתית בבתי חולים, הפעלה בטוחה וחלקה של מעליות רפואיות קשורה ליעילות ולתדמית של פעילות בית החולים, כמו גם למהירות הצלת חיים. לכן, הבטחת הפעלה בטוחה וחלקה של מעליות רפואיות בסביבת עבודה טובה היא בעלת חשיבות רבה.

בשל סיבות היסטוריות כגון דרישות חיסכון באנרגיה, סטנדרטים בתעשייה ומגבלות טכניות, שיעור המוסדות הציבוריים כגון בתי חולים שלישוניים המשתמשים במעליות עם טכנולוגיות חיסכון באנרגיה כגון טכנולוגיית התחדשות אנרגיה וטכנולוגיית מגנט קבוע סינכרונית ללא הילוכים הוא נמוך יחסית. לרוב מעליות בתי החולים השלישוניים יש מאפיינים של טמפרטורת סביבת עבודה גבוהה, צריכת אנרגיה גבוהה במהלך הפעלת המעלית ושיעור כשל גבוה במהלך הפעלת המעלית.

בהתבסס על ניסיונו של בית החולים העממי וושי ביישום שיפוץ חסכוני באנרגיה של מעליות באמצעות טכנולוגיית ניצול אנרגיה מתחדשת במשך תקופה, מומלץ לעמיתים לבחור במעליות יעילות במיוחד עם טכנולוגיית ניצול אנרגיה מתחדשת וטכנולוגיית מגנט קבוע סינכרונית ללא הילוכים ככל האפשר בתהליך בנייה, הרחבה ושיפוץ של בתי חולים. עבור מבנים קיימים בבתי חולים, מומלץ שבתי החולים יבחרו בחברות שירות חסכוניות באנרגיה בעלות ניסיון והסמכה בשיפוץ, וישפצו מעליות באופן מדעי על ידי התקנת התקני משוב אנרגיה חשמלית על בסיס הבטחת בטיחות, על מנת לחסוך בצריכת האנרגיה בתפעול המעליות, להפחית את עלויות התפעול של בית החולים וליצור בית חולים ירוק.