地下空間冷源在電梯機(jī)房新型節(jié)能系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

冀翠蓮，劉曉鵬，甘信廣，孫亞林，任傳磊

（1.山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，濟(jì)南 250000；2.山東省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250000）

1 引言

隨著建筑層數(shù)的增加，電梯的運(yùn)行高度隨之增加，而電梯機(jī)房通常設(shè)在建筑物的頂層，四周都暴露在空中。尤其夏季高溫天氣，機(jī)房?jī)?nèi)溫度可達(dá)60 ℃左右，控制柜附件溫度可達(dá)78 ℃，甚至更高，這對(duì)機(jī)房控制元件的運(yùn)行帶來諸多隱患。特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG T7001－2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》第十五條規(guī)定：對(duì)電梯整機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)具備以下檢驗(yàn)條件：機(jī)房或者機(jī)器設(shè)備間的空氣溫度保持在5～40 ℃。但是實(shí)際使用中，大部分機(jī)房溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電梯運(yùn)行存在諸多不安全因素，多表現(xiàn)為控制板異常，如電梯運(yùn)行中突然停梯關(guān)人，電梯運(yùn)行到門區(qū)不開門或不關(guān)門，電梯運(yùn)行到門區(qū)不換速等；電子元器件損壞；曳引電動(dòng)機(jī)、減速器性能變差等[1]。目前，夏季高溫天氣機(jī)房溫度過高時(shí)，一般采取自然通風(fēng)和裝設(shè)空調(diào)2種方式。空調(diào)設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高，而且對(duì)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，進(jìn)一步加重了全球氣候問題[2]，一旦檢修不及時(shí)，空調(diào)運(yùn)行出現(xiàn)故障，就可能發(fā)生電梯機(jī)房溫度短時(shí)間迅速升高，導(dǎo)致事故發(fā)生，因此，電梯機(jī)房配置空調(diào)比例相對(duì)較低；而排風(fēng)扇因價(jià)格優(yōu)勢(shì)，安裝比例較高，但是運(yùn)行環(huán)境溫度高，噪聲大，降溫效果有限。因此，在保證各種設(shè)備的安全運(yùn)行的同時(shí)，必須減少對(duì)環(huán)境造成的各種污染，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)[3]。

2 自然冷源降溫機(jī)理

項(xiàng)目規(guī)劃是針對(duì)濟(jì)南市多個(gè)小區(qū)的高層建筑頂層機(jī)房和地下車庫溫度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)溫度相差很大，尤其是夏天，地下3層車庫的最低溫度達(dá)到22.4 ℃，建筑頂層的建筑機(jī)房溫度高達(dá)78 ℃，圖1 和圖2 是在6 月底測(cè)得的實(shí)際溫度。

圖1 機(jī)房溫度

圖2 地下室溫度

基于大溫差原理，開發(fā)了地下空間冷源在電梯機(jī)房新型節(jié)能降溫系統(tǒng)。

3 自然冷源降溫裝置設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)產(chǎn)品主要由風(fēng)機(jī)、輸送風(fēng)管及附件、過濾器、感溫系統(tǒng)、主控板、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置等組成。在地下空間冷源處與電梯機(jī)房?jī)?nèi)各安裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)，將地下空間冷源輸送至電梯機(jī)房進(jìn)行降溫。系統(tǒng)模型圖如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)模型圖

系統(tǒng)工作流程圖如圖4 所示，在電梯控制柜附近設(shè)置感溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)將感應(yīng)的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，傳送到風(fēng)機(jī)主控板，根據(jù)設(shè)定的溫度啟停風(fēng)機(jī)，當(dāng)控制柜環(huán)境溫度高于設(shè)定值時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，風(fēng)機(jī)停止，達(dá)到節(jié)能降溫的效果，同時(shí)由于風(fēng)機(jī)直接對(duì)著控制柜送風(fēng)，起到清潔的效果。同時(shí)，控制柜附近設(shè)置的感溫系統(tǒng)還具有異常高溫報(bào)警裝置，該裝置將檢測(cè)到異常高溫信號(hào)，及時(shí)傳遞到移動(dòng)設(shè)備，值班人員及時(shí)查看，避免意外故障的發(fā)生。

圖4 系統(tǒng)工作流程圖

電梯機(jī)房溫度的控制是關(guān)系到整個(gè)電梯控制和安全運(yùn)行的重要因素，當(dāng)下，很多老舊電梯機(jī)房仍通過排風(fēng)扇降溫，不但噪聲大，而且降溫效果不理想。新型降溫系統(tǒng)充分利用地下空間冷源，解決了傳統(tǒng)電梯機(jī)房降溫效果不理想、不環(huán)保的問題，并將以太網(wǎng)通信技術(shù)引入其中，確保電梯機(jī)房?jī)?nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的安全性，充分響應(yīng)未來電梯行業(yè)發(fā)展“綠色節(jié)能”和“安全”兩大主題，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)利用地下空間冷源進(jìn)行機(jī)房降溫的先例。

4 自然冷源降溫裝置設(shè)計(jì)方案

4.1 本系統(tǒng)采用的主要產(chǎn)品特點(diǎn)及要求

4.1.1 風(fēng)機(jī)

采用變頻馬達(dá)風(fēng)機(jī)，不但省電節(jié)能，還能保持在平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)高效率工作。該產(chǎn)品具有抗氧化，高可靠性，高承載能力，高精度引導(dǎo)，低摩擦，耐高溫，耐潮濕的特點(diǎn)；接線盒防漏水，不易老化，使用長(zhǎng)久等優(yōu)點(diǎn)。

4.1.2 輸送風(fēng)管及附件

管道選擇PVC 材質(zhì)。主要成分為聚氯乙烯，耐腐蝕、耐用。在制造過程中添加增塑劑、抗老化劑等一些輔助材料來增強(qiáng)其耐熱性、韌性、延展性，而且PVC 管還具有結(jié)實(shí)耐用、內(nèi)壁光滑，風(fēng)阻小的優(yōu)點(diǎn)，保證風(fēng)量能輸送到較遠(yuǎn)的距離。

4.1.3 感溫系統(tǒng)

采用環(huán)氧樹脂一次性包封而成，體積很小，具有測(cè)量溫度靈敏、反應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)。阻燃外殼經(jīng)久耐用，防塵蓋能有效防止灰塵進(jìn)入。

4.1.4 短信報(bào)警模塊

設(shè)置短信報(bào)警模塊，PLC 通過DO 點(diǎn)將報(bào)警信息連接到短信報(bào)警模塊，模塊中插入電話卡，可設(shè)置發(fā)短信給值班人員。

4.2 方案設(shè)計(jì)原則及降溫效果

基于該項(xiàng)目的功能特點(diǎn)及國(guó)家政策相關(guān)要求,在方案設(shè)計(jì)時(shí)要符合下列要求[4]：（1）保證設(shè)備運(yùn)行安全；（2）充分利用可再生能源；（3）系統(tǒng)投資、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理；（4）降低能源消耗,減少碳排放。本系統(tǒng)產(chǎn)品針對(duì)不同的樓層高度采用不同的產(chǎn)品配置方案。

方案一：對(duì)于10 層及以下建筑選用HF-80 節(jié)能風(fēng)機(jī)和80 mm 的PVC 管道；

方案二：對(duì)于10 層以上及20 層以下建筑選用HF-100 節(jié)能風(fēng)機(jī)和100 mm 的PVC 管道；

方案三：對(duì)于20～35 層的建筑選用HF-120 節(jié)能風(fēng)機(jī)和120 mm 的PVC 管道。

為確保達(dá)到預(yù)期的降溫效果，該方案是基于樓層越高而需要的風(fēng)壓越大而設(shè)計(jì)的，但是考慮到安裝的方便性，盡量使風(fēng)機(jī)出口和管道直徑保持一致，以減少輸送阻力。

以濟(jì)南市高新區(qū)國(guó)際會(huì)展中心附近20 層樓房為例，配置送風(fēng)量為1 000 m3/h 的軸流風(fēng)機(jī)，于9 月份實(shí)測(cè)機(jī)房和地下空間的溫度，具體測(cè)定數(shù)據(jù)見表1。

表1 降溫速度測(cè)定

本系統(tǒng)出口溫度為24.0 ℃，控制柜初始溫度為78.0 ℃，測(cè)定總時(shí)長(zhǎng)為30 min，降溫速度1.32 ℃/min，滿足電梯機(jī)房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度在5～40 ℃內(nèi)，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

5 自然冷源利用降溫裝置的優(yōu)點(diǎn)

5.1 能耗低

根據(jù)樓層高度設(shè)置組裝方案，以20 層樓房（高度包括地下室、建筑、機(jī)房之和約74 m）為例，經(jīng)投資核算，本降溫裝置與裝設(shè)同樣效果的空調(diào)相比，投資低，耗電量低。

5.2 功能多

降溫系統(tǒng)是針對(duì)機(jī)房主控柜進(jìn)行降溫的，散熱快而又兼具除塵功能；而空調(diào)是針對(duì)整個(gè)機(jī)房降溫，不能根本解決主控板散熱問題，部分機(jī)房還需要配置落地扇給主控柜降溫，投入成本及運(yùn)行成本進(jìn)一步提高。

5.3 綠色環(huán)保

利用地下空間冷源進(jìn)行機(jī)房主控柜散熱，在保證綠色能源應(yīng)用的同時(shí)，確保電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性，真正做到對(duì)用戶的安全防護(hù)，引領(lǐng)電梯綠色環(huán)保安全運(yùn)行新時(shí)代。

6 結(jié)語

本產(chǎn)品針對(duì)電梯機(jī)房主控柜進(jìn)行降溫，從根本上解決了散熱問題，可以有效保證夏季高溫天氣機(jī)房主控板附近空氣溫度在40℃內(nèi)，最終消除或減少因高溫引發(fā)的各種故障，更好地保障電梯的安全運(yùn)行。