一、我國電梯現(xiàn)狀及三甲醫(yī)院電梯現(xiàn)狀

　　1 我國電梯行業(yè)現(xiàn)狀

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

　　然而，由于技術(shù)限制、電梯節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)滯后等歷史原因，導(dǎo)致了雖然目前我國電梯節(jié)能技術(shù)在某些方面已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，通力、三菱、蒂森、迅達(dá)、日立等品牌電梯公司近年相繼推出了更節(jié)能的永磁同步無齒輪小機房、無機房電梯，但是市場上節(jié)能電梯的普及率還很低，節(jié)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(dá)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(yè)存在巨大的節(jié)能空間，節(jié)能電梯存在巨大的市場空間。

　　2 三甲醫(yī)院電梯運行現(xiàn)狀

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

　?、?電梯運送數(shù)量巨大

　　據(jù)統(tǒng)計，截至2017年，我國三甲醫(yī)院年門診量平均已達(dá)200多萬人次。以無錫市人民醫(yī)院為例，2015年無錫市人民醫(yī)院年門診量達(dá)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(dá)指定科室或病房樓層，再加上院內(nèi)醫(yī)生、護士、行政管理人員、保潔保安維修等后勤服務(wù)人員，醫(yī)院電梯的實際運輸數(shù)量巨大。

　　如下圖為相關(guān)部門統(tǒng)計的不同等級醫(yī)院電梯日平均啟動次數(shù)，其中地區(qū)三甲醫(yī)院電梯日平均啟動次數(shù)早已經(jīng)超過2000次/天。

　　▲ 圖1 不同規(guī)模醫(yī)院電梯日平均啟動次數(shù)統(tǒng)計

　?、?電梯使用時間長

　　因為醫(yī)院電梯使用需求和服務(wù)群體的特殊性，大部分醫(yī)用電梯都需要24小時開機狀態(tài)。以無錫市人民醫(yī)院為例，無錫市人民醫(yī)院共有廣州日立品牌垂直電梯38部，其中住院部16部醫(yī)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(tài)，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(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，三甲醫(yī)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(diào)或風(fēng)扇的能耗，高峰時每部電梯日綜合耗電量可達(dá)100 kW.h/天，以一個擁有40臺電梯的三甲醫(yī)院為例，夏季高峰時電梯日耗電量可達(dá)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(diào)速系統(tǒng))電梯，這其中只有約占總數(shù)2%的電梯自帶能量回饋裝置，屬于高效節(jié)能電梯，其他約占總數(shù)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(fā)的電通過制動電阻電熱轉(zhuǎn)換將電能白白浪費掉了，大量的電能被轉(zhuǎn)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(fā)生緊急停運的“困人事故”，嚴(yán)重影響電梯的正常運行和乘客滿意度。

　　因此國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗部門要求所有的電梯機房必須配置空調(diào)、風(fēng)扇等大功率降溫設(shè)備，并明確規(guī)定電梯機房溫度超過40℃必須開空調(diào)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(dǎo)致“困人事故”的主要原因之一。據(jù)電梯大數(shù)據(jù)貴陽樣本統(tǒng)計顯示，醫(yī)院電梯困人故障率在所有類別電梯中以9.18%居首，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過住宅電梯故障率3.44%。統(tǒng)計同時顯示，電梯發(fā)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(dǎo)致。

　　二、電梯再生能量利用技術(shù)--電能回饋裝置介紹

　　電梯電能回饋裝置是一種專門應(yīng)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(zhuǎn)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(wǎng)、供電梯周邊用電設(shè)備使用的節(jié)電裝置。

　　節(jié)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(fā)電量大，但是沒有被回收利用，相反將可用電能轉(zhuǎn)變成熱能白白燒掉了，由此產(chǎn)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(shè)備(空調(diào)風(fēng)機)，否則會影響電梯的正常運行。而降溫設(shè)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(diào)的運行能耗甚至?xí)^電梯本身運行能耗，因此能耗浪費非常嚴(yán)重。

　　采用電梯電能回饋裝置進(jìn)行節(jié)能改造，沒有改變電梯原有結(jié)構(gòu)，只是物理上并聯(lián)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(yōu)先于制動電阻工作，提前將電能反饋回電網(wǎng)回收利用。一旦回饋裝置發(fā)生故障，電梯直流母線電壓會繼續(xù)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(jié)能工作狀態(tài)，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。

　　▲ 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(zhuǎn)換率可達(dá)97%，直接節(jié)電率在15%~45%之間，平均節(jié)電率為30%，在醫(yī)院節(jié)能項目中的實測數(shù)據(jù)最高節(jié)電率達(dá)51%。

　　采用電梯電能回饋裝置以后，所有由機械能及勢能轉(zhuǎn)變而來的電能被回收利用，電梯機房主要發(fā)熱源制動電阻停止工作，不再發(fā)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(diào)此時可以少開或者停開，實現(xiàn)節(jié)省空調(diào)用電，節(jié)約空調(diào)電費的二次節(jié)能。

　　此外由于電梯機房主要發(fā)熱源制動電阻停止工作，機房溫度明顯下降，電梯工作環(huán)境得以改善，電梯可避免因為高溫自我保護而導(dǎo)致電梯緊急停運的困人事故。電梯機房環(huán)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(yīng)下降;同時，電梯的實際使用壽命也會相應(yīng)延長。

　　三、采用電梯再生能量利用技術(shù)之后的效益分析

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

　?、?節(jié)能效果

　　節(jié)能改造后測試結(jié)果顯示采用再能能量利用技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造后電梯節(jié)能效果明顯，抽樣測試節(jié)電率達(dá)34.33%，平均節(jié)電率達(dá)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(dá)到了在確保電梯平穩(wěn)、安全運行的前提下實現(xiàn)高效節(jié)能的目的。

　　表1 項目節(jié)電率效果測試現(xiàn)場記錄

　?、?投資收益

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

　　③ 環(huán)保效益

　　本節(jié)能項目實施后，可為國家節(jié)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(huán)保效益計算

　　四、結(jié)束語

　　醫(yī)用電梯作為醫(yī)院重要的軌道交通工具，其安全、平穩(wěn)運行關(guān)乎醫(yī)院運營效率、關(guān)乎醫(yī)院形象，更關(guān)乎搶救生命的速度。因此讓醫(yī)用電梯在良好的工作環(huán)境中安全、平穩(wěn)運行，事關(guān)重大。

　　由于節(jié)能要求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)限制等歷史原因，導(dǎo)致三甲醫(yī)院等公共機構(gòu)使用帶有能量再生技術(shù)、永磁同步無齒輪技術(shù)等節(jié)能技術(shù)的電梯的比例偏低，大部分三甲醫(yī)院電梯存電梯工作環(huán)境溫度高、電梯運行能耗高、電梯運行故障率高等特點。

　　結(jié)合無錫市人民醫(yī)院采用再生能量利用技術(shù)進(jìn)行電梯節(jié)能改造實施一段時間以來的經(jīng)驗，建議同行在醫(yī)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(shù)和永磁同步無齒輪技術(shù)的高能效電梯，針對醫(yī)院既有建筑，建議醫(yī)院選擇具備改造經(jīng)驗和資質(zhì)的節(jié)能服務(wù)公司，在確保安全的基礎(chǔ)上采用加裝電能回饋裝置的方法對電梯進(jìn)行科學(xué)的節(jié)能改造，以達(dá)到節(jié)省電梯運行能耗，節(jié)約醫(yī)院運營成本，創(chuàng)建綠色醫(yī)院的目的。