电梯节能评估方法研究

电梯节能评估方法研究

陈健杨丽霞杨凯杰

浙江省特种设备检验研究院浙江杭州310000

摘要：随着社会经济的发展和城市化进程的加快，作为高层建筑物中的交通工具，电梯已经得到了越来越广泛的应用，使用数量不断增长。一个国家现代化水平的高低，在一定程度上已经可以用电梯的使用状况进行衡量。随着电梯的普及，电梯使用过程中存在的各类问题尤其是电梯节能问题得到越来越广泛的关注，电梯节能已然成为社会发展的迫切需要和重大的社会课题。本文分析了电梯节能评估方法。

关键词：电梯；节能；评估方法；

节能是摆在人类面前的共同任务，能源问题已经被提到前所未有的高度。我国是一个耗能大国，更把节能作为头等大事来抓。据有关调查显示，我国建筑物的能源约占全国总能耗的28％左右，是能耗的主力军。电梯的用电量仅次于空调，远高于照明、供水等的用电量，电梯的能耗已经引起业界高度重视，社会对于电梯能耗的关注程度也在与日俱增，降低电梯的能耗、节约能源对于国民经济具有非常重要的现实意义。

1电梯节能现状

我国节能电梯的比重偏小，电梯节能的设计、制造、检测、监管等各个环节还很薄弱。有关数据显示，大约三分之一的电梯为交流双速、交流调压调速等老旧高耗能电梯，可节电30％以上的采用永磁同步拖动技术的电梯不足5%，可以能源再生的应用制动电能回馈技术的电梯不足0.5%。近年来，我国几大主导品牌的电梯都推出了节能产品。目前世界上比较先进的电梯节能技术—能量回馈技术和PM（永磁同步）无齿轮曳引机的电梯驱动技术，PM技术比传统的基于VVVF（变压变频）控制的交流异步电机驱动的蜗轮蜗杆曳引机电梯系统技术节能30%左右（对于电梯曳引部分）。采用了能源再生技术后，电梯在轻载上行或者重载下行时，会有一些电能自动节省下来，被储存进办公楼内复杂的电网系统中，为邻近正在耗能的电梯或者其他用电设备提供服务。模拟测试结果显示，在同等时间内，电梯运作次数越多，所造的电能也就越多，能量最高节约可达70%。我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际先进水平，但是另一方面我国的电梯节能工作与发达国家相比差距较大，主要体现在：节能电梯的普及率还很低，电梯节能工作起步较晚、基础较弱，社会各界对电梯节能的意识不强等。因此，推进我国电梯节能工作应经是刻不容缓了。

2电梯节能评估方法

2.1电梯能耗的构成。电梯由于其特殊的曳引式结构，存在待机、驱动、再生（回馈）等三种工况。当电梯静止不运行时为待机工况；当重载上行或轻载下行时，外界的电能通过变频器的整流逆变、曳引机和曳引系统的运作转化为轿厢和货物的位能，为驱动工况；相反的，当重载下行或轻载上行时，轿厢和货物的位能被释放出来，或者通过双向变频器将能量回馈给电网，或者将能量消耗在变频器的制动电阻上，为再生（回馈）工况。不同工况的能耗构成如下：一是待机工况。电梯不是持续工作的，待机时间通常远远大于轿厢上下运行的时间，所以待机工况的耗电不但不可忽略，而且会有相当大的损耗。在待机工况下，电梯所消耗的电能E待一部分消耗在机房、轿厢和层站内的控制和显示电路中，另一部分消耗在轿厢照明和排风设施上。二是驱动工况。在驱动工况下，除待机工况下的消耗外，电梯消耗的电能驱还包括开关门功耗；变频装置损耗，包括滤波器、整流器、逆变器在内的主回路中从三相电源输入到逆变器输出之间所有的电路损耗；曳引机内部机械传动的损耗。三是再生（回馈）工况再生（回馈）工况下的能量流动情况相对复杂。一方面电梯的电能E再消耗在开关门电机、控制和显示电路后，通过变频器和曳引机转化为轿厢和载荷的部分动能W动；另一方面，轿厢和载荷的势能W势再一部分转化为轿厢和载荷的动能W动，另一部分通过曳引系统、曳引机回馈给变频器，对不具备能量回馈功能的电梯，这部分能源会消耗在变频器的再生电阻上。

2.2建立评估标准。通过对能耗构成的分析，电梯的工作情况复杂，能量流动中损失的环节较多，如果我们将评价电梯能量损耗大小的参数定义为能耗系数η的话，主要有七个方面会影响能耗系数η的大小（。这七个方面影响因素又可分为技术因素和环境因素：技术因素主要包括驱动电机型号、电梯拖动方式、变频装置类型和呼叫响应方式等；环境因素主要包括使用频率、拖动距离和使用时的负载曲线等。因此，对电梯能耗的评价，实质上是在一定的环境因素下，对电梯技术因素的节能情况进行评价，一套可行的方案是：一是确保环境因素的一致性。不同的使用环境对节能技术的效果影响很大，例如高层电梯和小高层电梯、住宅电梯和写字楼电梯的节能技术就不完全一样的。因此，评价不同电梯的能耗，必须先确定一致的环境因素，再根据环境因素制定相应的工作曲线，按照工作曲线开展测试工作。二是定义电梯的能耗系数。电梯能耗系数定义为：电梯所做的功W势与电梯消耗电能E电的比值，其代表了在一定时间内，电梯运送载荷所做的功和电梯所消耗的全部电能的比，体现了单位电能的做功能力。三是采取能效标识的做法。为方便用户选择和政府引导，在测定计算电梯能耗系数的基础上，借鉴家电产品采取能效标识的做法，根据小将电梯能耗分为5级，等级1表示最为节电，达国际先进水平；等级2表示比较节电，达国内先进水平；等级3表示能耗为我国平均水平；等级4表示能效低于市场平均水平；等级5表示要淘汰的高能耗产品。

2.3测量方法。根据以上方案，要评价电梯能耗，首先要确定测量的环境因素，并根据环境因素确定相应的工作曲线（明确何时待机、何时拉多少载荷运行多少距离）。确定适当的测量环境因素是为了保证不同的电梯都在同样的工况条件进行测量，是测量公正性、可比性的基础。实际上，电梯运行环境的种类并不多，可以简单地划分为四种：小高层住宅环境、高层住宅环境、小高层写字楼环境和高层写字楼环境。根据每种运行环境的实际情况，全面考虑空载、轻载、半载、重载、满载等情况，对运行情况进行数学建模，制定四套不同运行环境下的工作曲线（包括负载曲线、运行曲线），不同的电梯根据其运行环境，按相应

的曲线进行能耗系数测量。电梯按照工作曲线运行完成一个测试周期后，读取测量数据，可根据电梯能耗系数的定义，按下列公式进行计算：电梯运载工作量W势等于每次载荷重量与运动垂直距离的乘积之和，可在测量过程中计算得出。电网输入的电能和向电网回馈的电能可用数字式电能测试仪进行测量。需要注意的是，由于电网的实际情况不同和能量回馈技术的不同，在测量时需要考虑电网的有功功率、无功功率、回馈电能的谐波影响等因素，以确保测试的准确性。

2.4评估电梯的能耗等级。根据测量所得的电梯能耗系数和电梯能耗等级的划分，可评定所测电梯的能耗等级。而电梯能耗的等级划分则需要政府监管部门和行业协会根据我国的实际情况进行界定。

我国对电梯节能有着巨大的需求，现有使用中的电梯节能的空间是巨大的；我国电梯节能技术取得了快速的发展，将其应用于实际当中，将带来良好的经济效益和社会效益，与此同时，应当加快节能电梯的推广和普及；电梯节能的前景是好的，但是在实现节能的过程中有一定的困难。在电梯节能领域，既有已经取得的技术的突破发展等积极的方面，也存在着一定的困难，应当克服不利因素，推动电梯节能的发展。

参考文献：

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[3]许峻峰，冯江华，许建平.考虑损耗模型永磁同步电机直接转矩控制.电力电子技术，2015(4)