淺述電梯節能的現狀及研究方向

朱文東

摘 要：電梯能量回饋裝置是一種新型的，高效的電梯節能技術，但節電效果卻因為復雜工況而不盡相同。通過分析能量回饋技術的原理，主要研究電梯曳引驅動方式、提升高度及電梯速度三種因素對節電率的影響，并且在不同工況現場進行實際測量，以確定影響節電率高低的關鍵性因素，進一步推動電梯能量回饋技術的發展。本文根據不同的類型，提出電梯的節能方法，節能電梯在改進過程中面臨的處境，最后提出電梯節能技術推廣的應對策略。

關鍵詞：電梯節能;現狀;研究方向

1 引言

電梯每年運行300天，僅電梯每年消耗約1億kW/h電力。因此，在實際應用中需要對電梯進行節能降耗。電梯在使用過程中，會有載荷勢能、動能變化。當電梯加載時，勢能減小;當提升機停止時，動能變小。從能量守恒定律來說，它被轉化為再生的電能。假如有一種裝置運用電力電子技術將再生能源反饋到電網或直接用在電梯的運行過程中，將會極大縮小能量的損耗，起到節電的作用。

2 電梯的能耗分析

2.1 電梯能耗模塊

電梯能耗的主要來源：曳引系統，驅動系統，門機系統，轎廂內照明，通風系統能耗等。曳引系統的能源損耗主要包括轎廂、對重裝置和鋼絲繩等。驅動系統能耗主要是控制、顯示能耗，包括層站和轎廂內的控制顯示等;門機系統能耗，包括門機控制系統和驅動，轎廂內照明，通風系統能耗等。電梯的能耗主要集中在曳引驅動裝置上，占總能耗的 70%。所以曳引系統能耗是亟待解決的問題，常用的方法是加裝電能回饋裝置。

2.2 電能回饋技術

如果電梯需要負載上下行，降低機械勢能，就由曳引機轉換成電能，曳引機發電。此時的電能一定要進行及時的處理，否則將導致曳引機造成損耗。能量回饋技術可以將能量進行轉化，轉化方式為運用自動檢測變頻器將變頻器輸入的直流電壓逆變成交流電輸送回同頻率的電網。既實現了綠色、環保和節能，也能將多余電能的再次利用，消除了機房中的主要散熱源。

3 電梯節能技術推廣的困境

（1）高成本問題。代能量回饋裝置的電梯，由于代有能量回饋裝置，成本較普通電梯會高出很多，目前國內的電梯市場，開發商在采購時會優先考慮收益，并不愿意采用價格較高的代能量回饋裝置的電梯，這就導致能量回饋裝置的推廣很難實現。（2）是否采用節能電梯無明確要求。近年來國家陸續出臺了電梯節能標準，如專門設計到能量回饋裝置的GB/T32271—2015。GB/T30559.1—2014《電梯、自動扶梯和自動人行道的能量性能》，不僅限于此，各個地方也相繼出臺了地方的評價標準DB33/T771—2009《電梯能源效率評價技術規范》和DB46/T1544—2009《電梯節能改造技術指南》、DB44/T890—2011《電梯能效等級》，但這些標準和規范并未要求必須在使用中采用節能電梯，導致電梯的節能措施很難具體實施。（3）成本回收周期長。對于節能電梯，在安裝和改造過程均需要提高成本，而節約的成本與改造費用相比較少，需要幾年時間才能收回成本，也導致了難以實施。

4 電梯節能技術的應用

4.1 能量回饋裝置的應用

電梯可以看作是通過鋼絲繩兩端分別連接著轎廂和對重組成的一個平衡系統，根據《特種設備安全技術規范TSGT7001-2009》中規定電梯平衡系數應保持在0.4至0.5之間，也就是說當轎箱內放置額定載重的近一半重量時，對重側的配重重量與轎廂重量相等，才能形成系統的平衡狀態，下面我們將轎廂裝載少于一半載重的情況稱為輕載，而裝載超過一半載重時稱為重載。在電梯傳動系統中，電梯相當于是進行電能與重力勢能之間的轉換，曳引機主要進行主動做功和被動做功兩種過程，主動做功為曳引機消耗電能來增加負載的重力勢能，既電梯進行輕載下行和重載荷上行時的工作狀態。而被動做功是電梯處于重載下行和輕載上行工作狀態，負載在萬有引力的作用下，使得電機的實際轉速大于變頻器輸出的同步轉速，此時重力勢能轉化為電能，電機處于發電狀態，而變頻器中的整流二極管的單向導通性，使再生電能儲存在變頻器的直流母線側的濾波電容中。這就是能量回饋系統中能量的來源。能量回饋系統[4]的工作原理是能夠把變頻器直流側儲存在電容中的直流電利用逆變技術轉化為交流電，再反饋回電網側，主要由單向二極管，串聯電感、三相 IGBT 全橋、濾波電容等其他電路組成。能量回饋裝置的輸入端與變頻器的直流母線側相連，內置了扼流電抗器用來消除其他電器設備與電網設備之間的干擾。以減小對電網電壓的影響。本文選用的能量回饋裝置能夠獨立安裝于電梯變頻器與電網之間，方便進行電梯節電率測試。

4.2 涂裝環節的節能

4.2.1 中水回用技術

中水回用處理系統水源為前處理溢流回收水。將需要排放的廢水重新利用，進入水處理設備回收水罐，通過多介質過濾器過濾、活性炭過濾器吸附、精密過濾器、反滲透裝置超濾后進入純水設備原水箱。中水回用后的水質基本達到國家工業用水的標準，主要用于純水站原水箱的補水。

4.2.2 低溫固化粉末涂裝工藝技術

隨著粉末涂裝環保性的優點越來越被重視，粉末技術近幾年也發展得很快。為了緩解粉末涂裝能耗相對較大的情況，推出了低溫固化粉末。相比目前常規使用的180℃高溫固化粉末，已成熟運用的固化溫度為130℃，其固化時間、涂裝性能及外觀都保持不變，且天然氣能耗比目前明顯下降約25%。應用情況：該技術在某涂裝線應用實際節約天然氣12m3/h。

4.2.3 前處理常溫工藝技術

通過研究證實，在化學品采用常溫藥劑后，脫脂槽和磷化槽液工藝溫度均降低近50%，而其工藝處理方式和時間不變。這不僅有效地降低了加溫槽液所需的熱能，而且納米陶瓷磷化與鐵系磷化相比，其優勢如下：（1）不含磷酸鹽和任何有機成分，減少廢水處理量;（2）涂層防銹性能和附著力提高;（3）廢渣減少，換槽周期延長。

4.3 調整對重

電梯載重在運行時候能在上下運行時達到平衡，所以只要克服了電梯滑動和旋轉部件的阻力，電機就能達到節能的目的。然而，電梯負荷不是一個穩定的常數，如果運用只能讓電梯的對重能夠隨著負荷時時變化，以達到節能的目的，但需要依情況而定。

4.4 運用物聯網技術

首先是轎廂的無線控制技術，正常情況下電梯的運行需要電源提供電能，在轎廂當中，會有許多載電的隨行電纜，在極易引發安全事故同時，電纜也消耗大量可利用的能源。此技術可以節約隨行電纜的使用，達到無線控制的目的，甚至無線供電。其次是智能照明的使用，可在轎廂內安裝智能照明系統，根據外界亮度、自動調節燈光的亮度，實現電梯的節能。

5 結束語

目前電梯節能技術面臨著成本高，低回報，實施難的特點，推廣的路上比較艱難，電梯的能量回饋裝置無論對于老舊電梯，還是新電梯都有著比較好的節能效果。只有政府嚴格把關，企業不斷的投入，加大創新力度，不斷的發展制定出一套合理及高效的解決辦法，才能最大程度地降低能源的消耗，符合國家節能減排的大政方針。

參考文獻

[1]張楠.關于電梯節能技術的探討[J].特種設備安全技術，2017（05）：40-41.

[2]郭儉明.試論節能電梯及節能效果[J].科技創新與應用，2017（17）：104.

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[4]王錫霞.中國電梯節能技術的現狀與發展[J].山東工業技術，2017（12）：97.

[5]曹銘澤.淺論電梯節能的現狀及發展途徑[J].山東工業技術，2016（08）：78.