电梯节能技术综述

电梯节能技术综述

张冠

浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310000

摘要：电梯的耗电量仅次于空调，远高于照明和供水的耗电量，电梯的能耗引起了业界的广泛关注，社会对能源的关注度也越来越高电梯消费节能对国民经济有着非常重要的现实意义。电机技术、功率电子技术、微计算机技术及变频调速技术的发展，为电梯的节能控制提供了条件。

关键词：电梯;节能技术

中图分类号：TU36文献标识码：A

引言

面对资源浪费等问题，国家开始实施节能措施，节能电梯技术的应用也逐渐出现在人们的生活中。

1、电梯群控节能技术的设计背景

结合大多数高层写字楼和住宅楼的电梯系统，大部分电梯都是自给自足的，这种模式虽然可以进一步提高电梯本身的运输能力和运行效率，但是却造成了能源的浪费。若乘客在某一层发出电梯呼叫指令，几台电梯可能会在同一时间接收到呼叫信号，运行到该乘客所在的楼层，这种形式不仅浪费能源，同时也会加大机械磨损程度，在降低电梯使用寿命的同时，也可能会埋下较多的安全隐患。因此以提升电梯节能降耗性能为目的的同时，还需要落实好电梯运行效率的优化，这种优化并不是单方面的增加电梯的数量，提升电梯的运行速度，而是要建立在不同建筑每天客流量以及乘客出行需求的基础上进行实时分析，结合高峰期时段以及具体的停站次数，落实好综合优化，能够结合呼叫信号以及电梯本身的停留位置，制定效率最高的运行方案，这样才能够满足节能降耗以及效率提升的双重目的。

2、电梯曳引机的节能

如果说控制柜是电梯的大脑，那么曳引机就是电梯的心脏，直接影响电梯的节能效率。作为电梯的核心部件，曳引机技术经过了蜗轮蜗杆传动曳引机、行星齿轮和斜齿轮传动曳引机、无齿轮传动曳引机3个发展阶段。蜗轮蜗杆传动曳引机这种老式曳引机体积大、质量重、耗能高、传动效率低（只有70％左右）。行星齿轮和斜齿轮传动曳引机，传动效率能达到90％，但齿轮加工精度要求高，成本也比较高。永磁同步电机以其体积小，结构简单，可靠性高及高效节能等优点成为当前电梯曳引机的首选。通过采用无齿轮曳引技术，由永磁同步电机直接驱动，省却了传统的蜗轮蜗杆减速齿轮箱，大大提高了系统的传动效率（约20％～30％）。虽然永磁同步电机（PMSM）较一般异步电机有较高的运行效率，但仍存在节能空间，特别是在低负载率和宽范围变速运行时。从PMSM损耗模型出发，忽略阻尼绕组时，永磁同步电机的损耗包含铁损耗、铜损耗和机械损耗。因为机械损耗是随转速的变化而变化的，无法控制。因此，只考虑铁损耗和铜损耗。根据等效电路，找出各种损耗与励磁电流及转速的关系,导出不同条件下的最优励磁电流,进而算出最优定子磁链的指令值（不同于传统的恒磁链指令）。该控制方法与直接转矩控制方法相结合，控制过程中动态的改变电机的给定磁链，以使电机损耗最小，从而达到节能的目的。

3、电梯节能评估的标准

目前。瑞士能效使用机构，简称S.A.F.E，他们针对电梯能耗问题得出了很多研究成绩，一些来自奥地利、瑞士以及德国的电梯节能教授，仔细研究了这些研究成绩，发表了电梯能效的规范——《VDI4707》，这篇规范并不是强制执行的，同时它也只规范了如何判定测试直梯。但是ISO25745就是以《VDI4707》为基础，衍生出来的进化版本标准，它不仅可以用来测试直梯，同时也适用于测试扶梯。目前的《VDI4707》由两个板块组成，其中一块主要是能效评估，为此规范了标准，方便后续有理有据地检查电梯系统能源损耗，提升能源利用率，另一个板块主体针对零部件，规范了零部件的检测和改善，进而保证更好的电梯性能。电梯一般有二种状态，一种是运行状况，一种是待机状况，这两种状况所需的能源损耗不是一样的，针对这种问题，《VDI4707》做出了相应能耗标准，具体有7个等级，从A开始到G。除此以外，由于电梯每天待机时长，运转时长、以及不同建筑分类的不同，就会导致电梯的种类也会有区别，在《VDI4707》种对此也进行了区分，由低到高排名，具体有5个类别。当《VDI4707》开始正式生效，欧美地区很看重，很多电梯厂家对此开始进行改善。直到今日，一些国际领先公司，例如奥的斯、通力等，都陆续得到了《VDI4707》认证的能耗指标认证证书，他们生产的产品相比于以前，能源损耗方面减少了接近一半，除此以外，也减少了二氧化碳的产生以及发热量的产生。现如今，生产技术的成熟，越来越多的人开始关注节能环保，对全球工业来说，迄今最主要的“武器”就是绿色科技，《VDI4707》现今还是自愿型标准，但在往后终究会成为一个强制执行的规范标准。

4、电梯节能新技术的发展

4.1节能控制技术

一是能量再生。电梯控制系统是电梯运行的安全核心系统。对于该系统的技能优化和改进措施计划，相关技术人员将重点放到了节能再生的技术研究上。正常情况下，电梯的运行效率一般取决于电梯运行的频率、时长、速度等数据参数，而技术人员的技术开发工作就是将电梯运行时所产生的热能转化为电能或其他能量，从而实现电能或其他能量的节能措施，即为能量再生技术。二是睡眠与关机。电梯控制系统中，在电梯未被使用或者处于休眠状态时，一定要对其电梯设施进行时间上的行为控制。通过电梯控制系统的行为判定，发现该电梯的运行状态处于睡眠或关机时，可以对该电梯执行关闭通风和照明系统的指令，继而有效降低电梯运行的能量损耗。三是群控制。实际生活中，电梯的使用数量不断增加，电梯运行员不可能逐个将电梯设备做到全面的维修检查，基于此，该工作人员可以建立一个电梯控制系统总群，对每个电梯的运行参数对所有电梯进行监测和控制的管理工作，在发现电梯的运行效率小于其他电梯时，可以根据该电梯运行参数的快慢变化来进行实地监测和及时维修。除此之外，工作还可以利用电梯总群的控制系统的特性，对所有电梯进行统一制度的运行参数设置，继而有效降低电梯加速/减速中的次数，达到电梯节能运行的功能性作用

[1]。

4.2节能拖动技术

一是节能调频。电梯拖动结构的主要作用就是实现提高，该装置中的机械能和电能效率和质量的相互转换。对于电梯结构的调频节能于现阶段而言，其研发目的可不光指降低电梯运行期间的消耗问题，而是针对电梯运行整体进行合理化调频，从而提高电梯运行时的稳定性和安全性。随着时代经济的莅临，短短几年的时间里，电梯拖动调频的节能技术，逐渐趋向成熟化，故此，相关的技术人员在针对于调频节能的性能上，拥有了很大的知识面优势。二是回馈能量。通常情况下，电梯在运行过程中，不需要相关驱动装置来驱动整个轿厢的运行，所以对于载人上、下行的轿厢而言，其自身所产生的机械能只能通过热量释放出来。基于此，只要在电梯运行的实际过程中，加入能量反馈技术，借助相关设备的使用将电能传输到电网运行系统，就能实现轿厢自身机械能→热量→电能的技术转换，从而让转换过的电能为电梯运行供应电量的服务，有效实现节能措施。三是存储能量。要想实现电梯运行能量的储存，就得让电梯的原始结构逆变器连接到电池，通过电梯运行的发电机作用，继而完全流入电压总线，致使电压攀升，成功完成储电步骤。该环节的储备电能能够为其他电梯设备，提供电能服务，比如通风和照明灯[2]。

结束语

总之，目前电梯节能技术面临着成本高，低回报，实施难的特点，推广的路上比较艰难，电梯的能量回馈装置无论对于老旧电梯，还是新电梯都有着比较好的节能效果。只有政府严格把关，企业不断的投入，加大创新力度，不断的发展制定出一套合理及高效的解决办法，才能最大程度地降低能源的消耗，符合国家节能减排的大政方针[3]。

参考文献：

[1]周璐璐,卢俊文,陈敏.曳引式电梯的能耗分析及节能方法探讨[J].中国电梯,2021,32(22):40-42.

[2]蔡碧贞.电梯群控节能技术的优化提升[J].电子技术与软件工程,2021(14):229-230.

[3]屈治伶.基于超级电容的电梯节能技术研究[D].东北农业大学,2021.DOI:10.27010/d.cnki.gdbnu.2021.000717.