電梯節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及研究方向

摘 要：城市建設(shè)日新月異，能源問題日益突出，制造綠色節(jié)能環(huán)保的電梯，成為當(dāng)前電梯從業(yè)者面臨的巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。作為電梯使用的消費者，在對電梯這種特種設(shè)備的認(rèn)識、選擇和使用上還存在一定誤區(qū)，文章試圖用淺顯、通俗的語言為廣大消費者普及相關(guān)的知識，以期為節(jié)能減排盡一份微薄之力。

關(guān)鍵詞：綠色；節(jié)能；環(huán)保；節(jié)能電梯

中圖分類號：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0107-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平也有了大幅度的提高，各地建筑市場火爆，各大城市的房地產(chǎn)市場、高檔小區(qū)、寫字樓商場以及城市公共建設(shè)的蓬勃發(fā)展，人們對住房的需求越來越高，我國已經(jīng)超過日本成為世界上最大的新梯安裝市場，擁有電梯作業(yè)資格的從業(yè)人員數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求。電梯的安裝要求也在逐漸提高，不管從國家的層面，還是從電梯使用著本身而言，都對節(jié)能減排提出了新的和更高的要求。

在建筑設(shè)備中，電梯是比較耗能的。節(jié)能減排已成為大眾關(guān)注的焦點。建筑節(jié)能是指在建筑工程中依然按照國家有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，采取節(jié)能型的建筑材料、產(chǎn)品和設(shè)備，提高建筑物圍護(hù)的保熱性能和采暖空調(diào)設(shè)備的能效比，減少建筑使用過程中的采暖、制冷、照明能耗，合理有小的利用能源。

我國作為能源消耗大國之一，近幾年，國家也在加大對節(jié)能減排技術(shù)方面科研的投資，政策導(dǎo)向上的傾斜，使得不僅是高?？蒲袡C(jī)構(gòu)等，一些公司也在加大研究力度，如何更加綠色、節(jié)能、環(huán)保成為整個電梯行業(yè)都必須面對的重大課題，我們都希望大眾也通過日常常見的電梯，普及對節(jié)能減排的認(rèn)識，進(jìn)而推廣。

從目前來說，節(jié)能電梯技術(shù)是一個新生事物，人們對此技術(shù)還沒有一個廣泛的認(rèn)識。然而從長遠(yuǎn)看，電梯節(jié)能技術(shù)既是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是節(jié)約社會能源、保護(hù)周邊環(huán)境的需要。

1 電梯節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)外的現(xiàn)狀

1.1 電梯節(jié)能技術(shù)在國外的現(xiàn)狀

在國外，很多國家的能源戰(zhàn)略都把節(jié)能技術(shù)放在首位，因此在節(jié)能減排方面積累了很多經(jīng)驗。在節(jié)能減排方面有很多成功的經(jīng)驗。但是因為每個國家的具體情況不同，所以能源政策的出發(fā)點以及傾斜方向也各不相同。比如歐盟和美國因為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對能源的需求比較大，對外依賴較強(qiáng)，所以他們把提高能源使用率作為能源政策的首要任務(wù)。電梯回饋制動單元控制節(jié)能柜，是采用加拿大技術(shù)生產(chǎn)制造的電梯專用高性能回饋式制動系統(tǒng)。電梯運行時能節(jié)約電量約25%～45%。另外，由于無電阻發(fā)熱元件降低了機(jī)房的環(huán)境溫度，同時改善了電梯控制系統(tǒng)的運行溫度，使控制系統(tǒng)死機(jī)現(xiàn)象減少，延長了電梯的使用壽命。機(jī)房可以不再需要空調(diào)等散熱設(shè)備，可以節(jié)省耗電量，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的，是新電梯配套、舊電梯改造、節(jié)能減排的首選。

1.2 電梯節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)的現(xiàn)狀

截止2011年年底，全國在用電梯達(dá)近200萬臺，且保持著每年20%的遞增速度，并且全球平均每年都會新安裝近50萬部電梯。雖然電梯系統(tǒng)僅占建筑商投資的4%，但忽略它的投資卻也會帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失。電阻所消耗的能量不僅降低了系統(tǒng)的效率，電阻產(chǎn)生的熱量還惡化了電梯控制柜周邊的環(huán)境。智能、高效、環(huán)保將成為未來電梯業(yè)的發(fā)展趨勢和共同目標(biāo)。綠色節(jié)能電梯早已不僅僅是一種概念，而是與建筑商經(jīng)濟(jì)利益直接掛鉤的重要環(huán)節(jié)。國家也出臺了相應(yīng)的節(jié)約能源法、建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、電梯節(jié)能技術(shù)規(guī)范、電梯節(jié)能評估標(biāo)準(zhǔn)等。

2 采取的對策

目前，我國的環(huán)境污染以及日益顯現(xiàn)的能源危機(jī)已經(jīng)成為全社會的共識，全社會的各個領(lǐng)域內(nèi)都在積極開展節(jié)能環(huán)保活動，對于電梯生產(chǎn)企業(yè)而言，也相應(yīng)地推出了緊跟時代發(fā)展趨勢的都節(jié)能型電梯。下面試對此進(jìn)行分析。

2.1 節(jié)能型電梯的節(jié)能情況分析

電梯的節(jié)能效果與電梯功率、系統(tǒng)以及平衡系統(tǒng)等有關(guān)，在下述幾類情況是，節(jié)能效果會更好：①樓層高，制動頻繁；②新安裝，機(jī)械慣性大；③使用時間久，摩擦力大；④速度越快，制動頻繁；⑤使用頻繁，制動頻繁。

2.2 我國目前節(jié)能電梯使用的最新技術(shù)

2.2.1 永磁同步驅(qū)動

從電動機(jī)的設(shè)計、制造環(huán)節(jié)入手，是提高電梯節(jié)能技術(shù)的主要途徑。此系列電梯采用永磁同步無齒輪馬達(dá)作為曳引機(jī)。此類型曳引機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動效率高、運行平穩(wěn)、振動小、噪音低等特點。由于電動機(jī)軸與曳引輪同軸，摒棄了體積龐大笨重的減速箱，傳動效率可以達(dá)到85%以上，比傳統(tǒng)曳引機(jī)效率提高了將近50%，同時降低了電能消耗，減少了油耗，又因其為密封免維護(hù)，真正可以稱之為綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

2.2.2 一體化微機(jī)控制變頻技術(shù)

作為最新一代的智能化矢量控制系統(tǒng)，即一體化控制系統(tǒng)，將電梯控制與變頻驅(qū)動完美地融合在一起，打破了控制板和變頻器技術(shù)屏障，智能的曲線算法，準(zhǔn)確的運行曲線可以真實反映控制意圖，加速過程允許截車，系統(tǒng)接口簡潔、故障診斷準(zhǔn)確、豐富，預(yù)留遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能樓宇控制、能量反饋等高端功能。以上功能不僅為電梯的安裝維保帶來極大方便，亦可以為乘客安全提供最大限度的可靠保證。

2.2.3 能量回饋及能量再生

要使電梯達(dá)到節(jié)電的目的，最重要的是如何利用處于發(fā)電制動狀態(tài)的電動機(jī)輸出的電能。電梯運行過程中，空載上行，重載下行，不需要使用曳引機(jī)提供動力驅(qū)動轎廂運行，轎廂和對重之間的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能釋放。在電梯系統(tǒng)中加裝能量回饋和再生技術(shù)，可以將浪費掉的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，再反饋回電網(wǎng)供其他設(shè)備使用，只有當(dāng)電梯機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能送入直流回路電容中時，新型能量回饋器才及時將電容中的儲能回送電網(wǎng)，有效解決了原有能量回饋的缺陷，可以達(dá)到節(jié)能的目的，同時，因為沒有多余的熱能釋放，環(huán)保效果就顯得更加明顯。此外，新型能量回饋器具有十分完善的保護(hù)功能和擴(kuò)展功能，既可以用于現(xiàn)有電梯的改造，也適用于新電梯控制柜的配套。能量再生技術(shù)，也會在電梯運行時節(jié)能。

3 此技術(shù)的研究方向

電梯要節(jié)能，主要的途徑有：①提高電機(jī)拖動系統(tǒng)的運行效率，如風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速是以提高負(fù)載運行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施，電梯曳引機(jī)采用變頻器取代異步電動機(jī)調(diào)壓速是以提高電動機(jī)運行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施；②把電梯已轉(zhuǎn)換到負(fù)載上的勢能和動能再次反變換成電能，回饋電網(wǎng)再生利用，使電梯在單位時間內(nèi)消耗的電網(wǎng)電能下降；③用節(jié)電的永磁同步電機(jī)取代三相異步電動機(jī)；④優(yōu)化群控電梯的運行控制，如采用模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電梯調(diào)度算法等。

電梯節(jié)能技術(shù)是一項全新的有發(fā)展前景的技術(shù)，其研究方向主要有以下方面。

3.1 電梯驅(qū)動系統(tǒng)節(jié)能

電動機(jī)拖動負(fù)載旋轉(zhuǎn)運動即具備了機(jī)械動能，如果電動機(jī)曳引上、下運動的負(fù)載又具備了位能。當(dāng)電動機(jī)拖動負(fù)載減速運動時，其機(jī)械動能將釋放出來，當(dāng)位能性負(fù)載下降運動時，其機(jī)械位能也將釋放出來，如果能有效地將這兩部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能并回饋再生利用，就可達(dá)到節(jié)約電能的目的。電機(jī)拖動系統(tǒng)節(jié)約電能的途徑主要有兩大類：第一類是提高電機(jī)拖動系統(tǒng)的運行效率，如風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速是以提高負(fù)載運行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施，再如電梯曳引機(jī)采用變頻器調(diào)速取代異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速是以提高電動機(jī)運行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施。第二類是將運動中負(fù)載上的機(jī)械能通過能量回饋器變換成電能并回送給交流電網(wǎng)，供附近其它用電設(shè)備使用，使電機(jī)拖動系統(tǒng)在單位時間消耗電網(wǎng)電能下降，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。此外，由于無電阻發(fā)熱元件，機(jī)房溫度下降，可以節(jié)省機(jī)房空調(diào)的耗電量，在許多場合，節(jié)約空調(diào)耗電量往往帶來更大的節(jié)電效果。

3.2 調(diào)度控制算法

目前國內(nèi)外的電梯調(diào)度算法都是使電梯對任意請求做出立即反應(yīng)，以最快速度將電梯調(diào)度到呼叫樓層，以使侯梯人等待的時間最短。因此，在傳統(tǒng)電梯調(diào)度方式下，電梯載客率常較低，電梯調(diào)度算法在效率和能耗之間缺乏優(yōu)化設(shè)計。為兼顧電梯服務(wù)效率和電梯節(jié)能，提出基于電梯等待時間的電梯節(jié)能新思想及技術(shù)：根據(jù)建筑客流特點，通過交通模式的自動識別以確定加不加等待時間并進(jìn)行派梯，即在電梯高峰交通模式下不加等待時間，而在電梯非高峰交通模式下加入等待時間，從而提高電梯滿載率，減小啟停次數(shù)和運行里程，實現(xiàn)電梯節(jié)能。也可以通過配備電梯數(shù)量、方式合理選擇，例如采用雙轎廂或多轎廂等方式達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 綠色能源節(jié)能

隨著油價、能源價格的上漲，現(xiàn)在對綠色建筑的需求越來越大。電梯的能源消耗基本占整個大樓整體電能的8%。我們可以說中國的電梯業(yè)正處于一個“綠色科技革命”之中。如果我們能夠運用好的技術(shù)，例如太陽能技術(shù)節(jié)能，可以有很大的機(jī)會降低這個方面的能源消耗。

3.4 設(shè)計、監(jiān)督管理方面

加強(qiáng)電梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少空氣阻力，充分利用風(fēng)速也可以達(dá)到節(jié)能的目的。國家質(zhì)檢總局已明確將大力推進(jìn)電梯的節(jié)能審查和監(jiān)管政策，實施安全與節(jié)能并舉的新舉措，并將采取制訂規(guī)范、明確指標(biāo)、逐步更新、逐年推動的策略，逐步提升電梯節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用范圍。相信在不遠(yuǎn)的將來，符合我國電梯節(jié)能的發(fā)展途徑將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

4 結(jié) 語

雖然我國現(xiàn)已成為電梯大國，但卻是一個電梯弱國，我們的制造技術(shù)、安裝技術(shù)都非常落后。隨著節(jié)能降耗意識的增強(qiáng)，綠色科技已然是當(dāng)今全球工業(yè)的主題。未來的電梯安裝、安全性能檢驗和維護(hù)保養(yǎng)工作將朝科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、節(jié)能減排方向邁進(jìn)。在選擇電梯的時候應(yīng)該更多地選擇節(jié)能型產(chǎn)品，為節(jié)能減排減盡一份自己的微薄之力。通過本文的分析，希望能為大家認(rèn)識節(jié)能電梯、選擇節(jié)能電梯的時候有所幫助。做好電梯節(jié)能不單要依靠政府、制造單位和使用單位，我們每個人也都要加強(qiáng)節(jié)能意識，擔(dān)當(dāng)起節(jié)能的責(zé)任！

參考文獻(xiàn)：

[1] 祁郁，劉劍.電梯節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與研究方向[J].中國科技縱橫，2011，（21）.

[2] 葉友誼.淺論電梯節(jié)能的現(xiàn)狀及發(fā)展途徑[J].黑龍江科技信息，2009，（28）.

[3] 車傳永.節(jié)能電梯要求及現(xiàn)狀[J].城市建設(shè)理論研究，2012，（4）.