雙向相向節(jié)能電梯

一、電梯在消耗電能上的情況

全世界的電梯無以計(jì)數(shù)，就我國而言，每天約有1500萬臺升降電梯在工作，所耗電能巨大，若每臺每天節(jié)約1．5度電或是0．5度電，那可都是了不得的貢獻(xiàn)。我國是缺電大國，所以國家要大力提倡節(jié)約用電。

二、電梯在消耗電能上的原因

電梯消耗的電能原因主要有：克服要提升的重物所做的有用功，克服摩擦、加速、機(jī)械重力等做的額外功。所有的有用功和額外功之和即總功都要消耗電能來完成，有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率，而機(jī)械效率永遠(yuǎn)小于100％。

三、對電梯耗能的分析

額外功中克服摩擦產(chǎn)生熱能，加速轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、停止后轉(zhuǎn)化為熱能，機(jī)械升高后轉(zhuǎn)化為重力勢能。提升重物(目的)做的有用功也是轉(zhuǎn)化為重力勢能。消耗產(chǎn)生的熱能散失我們很無奈，但機(jī)械或重物往下回時(shí)重力勢能卻白白浪費(fèi)了!而且它們在總功中的比重很大，有用功和額外功中的重力勢能是不是可以回收呢?

四、對電梯效率的教程分析

假定電梯的自重相當(dāng)于10個(gè)人重，最多限載20人，不計(jì)摩擦、加速等因素，機(jī)械效率最高就是66．7％(20／30)；如果是1個(gè)人乘坐，那么機(jī)械效率就只有9．1％(1/11)。效率相差大而且有時(shí)很低，要提高機(jī)械效率一般是減少摩擦、減輕機(jī)械重力、少做額外功而多做有用功。

五、解決辦法：“雙座相向結(jié)構(gòu)”

電梯做成一上一下相連的兩部分，兩邊的電梯自身重力相等，由于做功方向相反，這部分額外正、負(fù)兩功相抵，這樣就不用做克服機(jī)械重力部分的額外功；如果是人或重物在兩邊抵消部分重力甚至是平衡，那么有用功可以少做甚至可以不做(圖1)，因此效率很高，總功又很小；在不平衡的情況下，我們還有技巧回收一些有用功；這就是“雙座相向電梯”。為了少占用空間或降低成本，另一邊可以只掛重物(圖2)，重物的重量視情況而定，當(dāng)達(dá)到兩邊平衡時(shí)做功最少。至此，我們的機(jī)械效率不僅提高很多，而且做的總功也比較少。這個(gè)意義是非常巨大的。

雙座相向電梯的應(yīng)用是利用重力勢能在物體間轉(zhuǎn)移，達(dá)到轉(zhuǎn)換不同物體的高度，而消耗的功比較少，從而節(jié)約耗電量。

六、應(yīng)用分析

雙向結(jié)構(gòu)電梯的方法，道理簡單，技術(shù)上也不增加多少難度，在原來的電梯結(jié)構(gòu)上改造是可行的，很多地方實(shí)際上都同時(shí)建有兩座電梯并排著，改裝并不困難，單座要看具體情況，有適當(dāng)空間就行，而且技術(shù)要求幾乎沒有增加。關(guān)于制動(dòng)、動(dòng)力設(shè)備或是有電腦輔助，都和原電梯結(jié)構(gòu)沒有多少變化，只是兩個(gè)電梯連接同步連動(dòng)在一起是技術(shù)的關(guān)鍵。

雙向電梯少用一個(gè)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的額定功率也可以小一些，或者說電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷要輕得多。輕巧的雙座相向電梯甚至在停電時(shí)也可以合理地使用，實(shí)際上，普通的家庭可以安裝不用電的升降機(jī)或更簡單的機(jī)械，例如人們要提升重物，可以先走上樓然后用自身重力下來把重物換上去，因?yàn)橛猛茸龉σ壬仙砜浮⑻帷⒗茸龉p松得多。如果是物體上了又下或是下了又上，如圖2更不費(fèi)力，理論上講，物體移動(dòng)后回到了原地，做功之和為零，沒有浪費(fèi)的話，那是切合實(shí)際的。

就拿上海東方電視塔來講，每天上上下下有多少游客觀光，流量很大，那么高的電梯那么多的人，所做的功不知要消耗多少電能，應(yīng)用“雙座相向電梯”是大有文章可做的。那么多人上到高處不是回到原地了嗎!我們沒有注意也沒有疑問。

單座電梯使用時(shí)，有時(shí)電梯在最上層，人在最下層，人必須等電梯下來才能上去；而雙座電梯同時(shí)一上一下，人與梯的距離最多是樓高的一半，節(jié)省了等候時(shí)間；而用不到一個(gè)電梯的電力，卻具有兩座電梯的速度和功效。