試論節(jié)能電梯及節(jié)能效果

郭儉明

摘 要：文章將對(duì)節(jié)能電梯概念進(jìn)行相應(yīng)的闡述，并且深入探討節(jié)能電梯節(jié)能的原理，將其作為切入點(diǎn)，采取兩種方式增強(qiáng)實(shí)際的節(jié)能效果。第一，改造電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)；第二，充分利用能量回饋器，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向著電能的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)節(jié)能電梯節(jié)能的效果展開了相關(guān)性的計(jì)算，指出將節(jié)能電梯的節(jié)能效果作為衡量建筑工程項(xiàng)目評(píng)優(yōu)的重要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能電梯；節(jié)能效果；分析

現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)的能源呈現(xiàn)出嚴(yán)重的短缺現(xiàn)象，所以，各個(gè)國(guó)家同樣開始關(guān)注能源資源的利用效果。而我國(guó)的人口基數(shù)很大，更應(yīng)該重視節(jié)能工作的開展。電梯節(jié)能技術(shù)最早在2002年被引入我國(guó)，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于電梯節(jié)能技術(shù)的研究也取得了一定的成績(jī)。為此，對(duì)于節(jié)能電梯節(jié)能效果的深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 節(jié)能電梯概述

并不是所有具備節(jié)能效果的電梯都可以被稱為節(jié)能電梯。在對(duì)節(jié)能電梯定義方面，我國(guó)始終沒(méi)有明確的規(guī)定。但是，部分電梯專家與行業(yè)相關(guān)人士則認(rèn)為，能夠被稱之為節(jié)能電梯的應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)要求：

第一，在電梯實(shí)際使用的過(guò)程中，實(shí)際消耗的電能一定要比普通電梯節(jié)省超過(guò)30%。

第二，電梯的控制系統(tǒng)一定要采用微機(jī)控制方式。

第三，電梯本身要具備可拓展的功能。

第四，在處于停電的狀況下，無(wú)需利用機(jī)房就能夠展開救援。

第五，電梯機(jī)房必須要小，或者是不存在機(jī)房。究其原因，節(jié)能電梯不僅能使自身節(jié)能，同樣還需要節(jié)省土建的成本[1]。而小機(jī)房的電梯能夠使設(shè)計(jì)的時(shí)間縮短，同樣土建的時(shí)間與費(fèi)用也能夠得到有效地節(jié)省。如果電梯不具備機(jī)房，那么節(jié)省的效果更加理想。

第六，節(jié)能電梯必須要保證維護(hù)費(fèi)用不高且維護(hù)工作相對(duì)便利。

第七，節(jié)能電梯一定要采用成熟技術(shù)，且具備一定的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

將以上幾點(diǎn)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前我國(guó)可以被稱之為節(jié)能電梯的品牌很少。即便是電梯具有節(jié)能的性能，但是節(jié)能的效果與安全性都難以達(dá)到以上提出的節(jié)能電梯要求。

2 有關(guān)節(jié)能電梯節(jié)能原理的研究

電梯運(yùn)行過(guò)程中，耗電的主要來(lái)源就是驅(qū)動(dòng)轎廂升降的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，電動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)載做功所消耗的電能已經(jīng)超過(guò)了整體耗電量的70%。在這種情況下，只有深入開發(fā)高效能電機(jī)對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行拖動(dòng)才能夠進(jìn)一步增強(qiáng)電梯的節(jié)能效果。

為了達(dá)到電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)電能節(jié)約的目的，通常可以采用兩種改進(jìn)途徑。第一種改進(jìn)方式就是實(shí)現(xiàn)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升。其中，可以對(duì)電梯的曳引機(jī)進(jìn)行改變，選擇使用異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓與調(diào)速的目的[2]。這種方式也是現(xiàn)階段增強(qiáng)電梯電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率并實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的最佳途徑。在運(yùn)用變頻器調(diào)速技術(shù)的基礎(chǔ)上，也可以深入開發(fā)并應(yīng)用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)技術(shù)，同樣可以提高電梯電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的效率，增強(qiáng)節(jié)能的效果，使節(jié)能電梯的應(yīng)用成為可能。第二種改進(jìn)方式就是將電梯運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載機(jī)械能在能量回饋器的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，進(jìn)而回送給交流電網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)再生運(yùn)行，亦或是提供給周邊其他的用電設(shè)備。這樣一來(lái)，電梯拖動(dòng)系統(tǒng)就可以在單位時(shí)間范圍內(nèi)減少電網(wǎng)電能的消耗，最終實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行電能節(jié)約的目標(biāo)。

3 節(jié)能電梯的節(jié)能現(xiàn)狀闡釋

一般情況下，節(jié)能電梯都會(huì)使用無(wú)齒輪電梯節(jié)能技術(shù)，與原有的齒輪電梯進(jìn)行對(duì)比，節(jié)能電梯實(shí)際節(jié)能量能夠達(dá)到30-40%。如果電梯的型號(hào)理想，其節(jié)能的效果能夠超過(guò)50%。

其中，無(wú)齒輪電梯一般會(huì)運(yùn)用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)技術(shù)[3]。而該技術(shù)是基于高密度永磁材料以及電子控制技術(shù)成果形成并發(fā)展的，通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)數(shù)值的計(jì)算以及等效電路的運(yùn)用，在兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上形成最優(yōu)CAD方法，構(gòu)建了規(guī)格與結(jié)構(gòu)都具有多樣性的永磁同步電動(dòng)機(jī)。而且變頻外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、無(wú)阻尼繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及音圈式直線結(jié)構(gòu)類型的電動(dòng)機(jī)都不需要設(shè)置勵(lì)磁電流，可以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中直接安裝曳引輪。所以，電動(dòng)機(jī)的效率隨之提高，而且向著小型化的方向發(fā)展，一定程度上達(dá)到了節(jié)能的效果。

但是，因電梯生產(chǎn)企業(yè)所采用的永磁材料以及結(jié)構(gòu)，甚至是電子控制技術(shù)都存在一定的差異，所以導(dǎo)致實(shí)際的節(jié)能效果也有所不同。

由通力公司研發(fā)的無(wú)機(jī)房電梯主要是利用蝶式馬達(dá)來(lái)達(dá)到驅(qū)動(dòng)的目的。該類型的曳引機(jī)最初在1996年被發(fā)明出來(lái)，而這種蝶式馬達(dá)則是將永磁同步技術(shù)作為重要基礎(chǔ)，與變頻控制、低摩擦無(wú)齒結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，使得電梯技術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的變化，為替代其他類型電梯曳引技術(shù)提供了有力的保障[4]。

在我國(guó)，蘇州東方電梯公司研發(fā)并推廣了永磁同步無(wú)齒輪無(wú)機(jī)房電梯。其中，對(duì)永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用，這與有齒輪曳引機(jī)相比較，其整體的節(jié)能性已經(jīng)超過(guò)了40%。除此之外，無(wú)齒輪類型的曳引方式一定程度上規(guī)避了對(duì)齒輪油的使用，使得維修的成本投入有所降低。

國(guó)內(nèi)的奧的斯子公司研發(fā)出了無(wú)齒輪電梯產(chǎn)品與能源再生技術(shù)，并且向更多的人展示出了公司的專利，即能源再生技術(shù)。一定程度上，使得無(wú)齒輪電梯的節(jié)能量超過(guò)了70%。而這同樣也是電梯能源消耗節(jié)約的又一突破。將該技術(shù)和電梯進(jìn)行融合，同樣也能夠進(jìn)一步增強(qiáng)電梯的節(jié)能功效。

4 對(duì)節(jié)能電梯節(jié)能效果的相關(guān)性分析

下文主要以普通載貨電梯為研究對(duì)象，其載貨的標(biāo)準(zhǔn)重量是2000千克，而每年新安裝的載貨電梯在電梯總量中所占比重超過(guò)70%。若普通變頻電梯，其層高是四層，運(yùn)行的速度是0.5米/秒，而主機(jī)的功率是13500W，每天的使用時(shí)間是八個(gè)小時(shí)，每年的運(yùn)行天數(shù)按照300天進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際的年耗電量就是32400kW·h。但是，如果使用節(jié)能載貨電梯，那么主機(jī)的功率一般在6700-7500W，平均大概是7000W，若每天同樣使用八個(gè)小時(shí)，那么年耗電量則是16800kW·h。由此可見(jiàn)，節(jié)能型載貨電梯每年的電能節(jié)約量達(dá)到了50%[5]。那么若將載貨電梯的壽命確定成15年，就可以計(jì)算出每部節(jié)能電梯整個(gè)壽命周期所節(jié)約的電能，即為23400kW·h。如果是按照工業(yè)用電費(fèi)用計(jì)算，每千瓦時(shí)的費(fèi)用是1.2元，那么在其使用周期中，可以節(jié)省用電費(fèi)用是280800元。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)載貨電梯的使用量已經(jīng)超過(guò)了15萬(wàn)臺(tái)，如果都采用的是節(jié)能型電梯，年用電費(fèi)用就可以節(jié)省更多。另外，將土建成本計(jì)算在內(nèi)，每一臺(tái)貨梯機(jī)房成本大概是30000元，如果每年增加的機(jī)房數(shù)量是30000臺(tái)，所節(jié)約的土建成本就達(dá)到了九億元[6]。也就是說(shuō)，土建施工與材料的減少應(yīng)用也是能夠達(dá)到能源節(jié)約目的的。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，上述研究?jī)H僅是對(duì)節(jié)能型載貨電梯節(jié)能效果的分析。在我國(guó)仍存在乘客電梯，若都能夠采用節(jié)能型電梯，那么實(shí)際的節(jié)能效果會(huì)更明顯，而電能的節(jié)約與三峽工程建成后的年發(fā)電量等同。由此可見(jiàn)，節(jié)能電梯的節(jié)能效果具有極大的提升空間，有必要對(duì)其展開進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]王葵，梁土榮.電梯改造的節(jié)能研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2016（11）：90-93.

[2]陳瑩.有源能量回饋器在電梯節(jié)能改造中應(yīng)用分析[J].城市建筑，2014（14）：382.

[3]李秀珍.超級(jí)電容器在電梯節(jié)能中的應(yīng)用[J].電子元件與材料，2014，33（1）：83-84.

[4]童克波.基于乘坐舒適、節(jié)能的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2014（6）：200-202.

[5]李躍華.變頻器電能回饋裝置在電梯節(jié)能改造中的研究與應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（23）：5539-5542.

[6]李躍華.電能回饋裝置在電梯變頻器節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2014（8）：161-165.