试论我国电梯节能技术的现状与发展

试论我国电梯节能技术的现状与发展

苏义泼

浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310000

摘要：电梯的广泛应用可以给人们的日常生活带来很大的便利，但是大量使用电梯带来的能源消耗也是一个不容忽视的问题。本文将从我国电梯节能技术的现状、电梯节能技术分析、电梯节能技的发展方向这三个角度对这一问题进行探讨。

关键词：电梯节能技术；能量回馈；电磁同步

引言：随着我国经济的快速发展，人民的生活水平也有了大幅度的提高，各地建筑市场火爆，各大城市的房地产市场、高档小区、写字楼商场以及城市公共建设的蓬勃发展，人们对住房的需求越来越高，我国已经超过日本成为世界上最大的新梯安装市场，拥有电梯作业资格的从业人员数量已经远远不能满足市场需求。电梯的安装要求也在逐渐提高，不管从国家的层面，还是从电梯使用者本身而言，都对节能减排提出了新的和更高的要求。从目前来说，节能电梯技术是一个新生事物，人们对此技术还没有一个广泛的认识。然而从长远看，电梯节能技术既是实现可持续发展的需要，也是节约社会能源、保护周边环境的需要。

1. 我国电梯节能技术的现状

我国现在处于高速发展的关键环节，在能源紧缺的时代背景之下，能源消耗问题已然成为制约国家发展的关键因素之一。随着城市化的程度不断加深，各种高层建筑物层出不穷，电梯的应用范围不断扩大，因此我们必须重视关于电梯能耗问题的研究。截至目前，国内的一些大型电梯企业已经开始着手研究这一问题，比如日立、三菱、奥的斯等。其次，上海交通大学也加入了研究的行列，此外中国特种设备检验协会、广州市特种机电设备检测研究院等机构也做出了一定的成果。中国特种设备检验协会通过对电梯行业的大范围调查研究提出了仿真法、空载法和典型工况三种电梯耗能检测方式^[1]。所谓仿真法是指通过实验手段，模拟电梯正常运行以进行测量。空载法则是指在实际测量中以电梯空厢运行所需能量作为测量标准。典型工况，顾名思义就是选定一个最常用的运行状态（最常用的就是75%载重），通过控制电梯的实际载重以进行有效测量，最后在以加权的方式计算总能耗。

2. 电梯节能技术分析

1. 永磁同步驱动

上述方式是从电梯的运行过程中减少能耗，此外还可以从电梯耗能的根源上着手解决，即从电梯的设计和制造环节入手，提高电梯的节能水平。电梯设计当中可以改进的内容主要是电动机设计，目前普通电梯使用的电动机是机械传动系统，为了更好地实现节能的目的，我们可以将永磁同步无齿轮马达作为电动机的曳引机。电磁同步电动机的运作机制还是跟传统电动机大同小异，只是电磁同步电动机转子的表面多加了一块磁场较强的永磁铁，这样一来就可以在电源频率不变的情况之下保证恒定的转速。同时，这种曳引机结构紧凑，重量小，同时所占体积也相对较小，以这种曳引机为基础的电动机还有效率高、稳定性强、运行噪音小等优势。由于永磁同步驱动，电梯的设计就不需要减速箱，传动效率从原来的35%直接提升到85%^[2]。

2. 一体化微机控制变频技术

一体化微机控制变频技术是目前电梯节能中最先进的技术，这一技术采用的是智能化矢量控制系统，这种新系统可以将电梯控制与电动机变频驱动二者有效结合在一起进行一体化控制。传统的电梯制造企业是将控制板和变频器分开设计，二者各司其职、互不干扰。新型系统的采用可以有效反映控制意图，及时准确地诊断电梯故障并进行控制操作。这一技术的引用不仅可以达到节能的效果，也可以更好地保障电梯使用者的安全。

3. 能量回馈及能量再生

电梯运行的耗能是一种不能改变的客观存在，所以要想节省电梯能量消耗总量就需要从电能的利用着手，即尽可能最大化地利用电网输出的电能。电梯的运行是在上下垂直方向的，半载状态下电梯向上运行和向下运行所需能耗基本持平，但是大多电梯的一般运行过程都是轻载空载或重载运行。半载运行次数少之又少，因此在整个运行的过程当中，当电梯空载轻载上行或者重载下行时，电梯驱动主机均是处于制动发电状态，并将轿厢和对重的重力势能转化成电能，但是这部分转化的电能一部分被电动机的绕组消耗，这种消耗不仅浪费资源，还会导致电动机发热，影响电梯运行。另一部分则在外加的发热电阻当中被大量消耗，这种电能的消耗在浪费电能的同时也会使得机房温度升高，影响电梯正常运行。如果在电梯运行系统当中安装一种电梯能量回馈系统，将可以大大减少电能的浪费。其工作原理是将原系统中通过发热电阻消耗掉的电能转化为符合电网要求的交流电反馈回电网，供给周围的其他设备直接使用。这种技术也可以被称作是能量再生技术，该技术可以有效降低电梯的能耗^[3]。

3. 电梯节能技术的发展方向

目前，我国的环境污染以及日益显现的能源危机已经成为全社会的共识，全社会的各个领域内都在积极开展节能环保活动，对于电梯生产企业而言，也相应地推出了紧跟时代发展趋势的都节能型电梯。下面试对此进行分析。

1. 减少待机时间

瑞士能源委员会在报告已经明确指出，在电梯能耗中待机能耗所占比率高达58%。因此电梯节能技术未来的一个发展方向就是要尽可能地减少待机时长。调度控制算法是指对电梯乘客的需求做出最快的反应，并综合考虑各楼层乘客要求，以最快、最有效的方式到达电梯呼叫楼层，在满足乘客要求的同时减少电梯待机时长、电梯运行时长、电梯停机次数等，以达到节能的目的。比如，设计者可以通过调研计算出该建筑中客流的特点，包括什么时候客流量最大？主要集中在哪几层？然后根据所掌握的信息建立电梯运行的智能模式，在高峰期自动选择单轿厢运行或者多轿厢运行，以尽可能地提高满载率，降低能源消耗。

2. 采用绿色节能资源

目前电梯系统主要的能量来源都是电动机，但是众所周知，我们现在正处于能源紧缺的时代，石油价格高居不下。另外环境问题也是全人类面临的大问题，因此我们有必要，也有义务使得电梯的能源需求主要转向绿色节能资源，努力达到建成绿色建筑的目标^[4]。比如，电梯一般都在高层建筑中使用，因此在电梯设计中可是适当地利用太阳能，白天有太阳照射可以有效提供所需电能并尽可能储存剩余电能以供晚上电梯运行所需。电源设计可以以太阳能为主，但是不能将其作为唯一的供电来源，避免阴雨天缺乏电源供给。

3. 合适的平衡系数

按照规定，电梯的平衡系数应在0.4~0.5之间，因此在电梯使用过程中，可根据电梯运行工况，选取合适的平衡系数，降低电梯能耗。如长期轻载运行的电梯，可以选取较小的平衡系数，经常重载使用的电梯，则选取较大的平衡系数。加强电梯的结构设计，减少空气阻力，充分利用风速也可以达到节能的目的。国家质检总局已明确将大力推进电梯的节能审查和监管政策，实施安全与节能并举的新举措，并将采取制订规范、明确指标、逐步更新、逐年推动的策略，逐步提升电梯节能技术的应用范围。

结束语：虽然我国现已成为电梯大国，但却是一个电梯弱国，我们的制造技术、安装技术都非常落后。随着节能降耗意识的增强，绿色科技已然是当今全球工业的主题。未来的电梯安装、安全性能检验和维护保养工作将朝科学化、标准化、规范化、节能减排方向迈进。在选择电梯的时候应该更多地选择节能型产品，为节能减排减尽一份自己的微薄之力。通过本文的分析，希望能为大家认识节能电梯、选择节能电梯的时候有所帮助。做好电梯节能不单要依靠政府、制造单位和使用单位，我们每个人也都要加强节能意识，担当起节能的责任。

参考文献：

[1]王锡霞.中国电梯节能技术的现状与发展[J].山东工业技术，2017(12):97-97.

[2]高鹏，王璇，杨阳，等.电梯节能技术进展，发展困境和应对策略[J].中国特种设备安全，2018,034(007):44-48.

[3]田学成，李重远.电梯节能技术的现状与研究方向[J].低碳世界，2016,000(019):266-267.

[4]袁静.电梯节能技术的现状及研究方向[J].商品与质量，2015,000(001):330-330.