電梯節(jié)能降耗技術(shù)探析

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電梯節(jié)能降耗技術(shù)探析:電梯的節(jié)能降耗技術(shù)解析

摘要：隨著高層建筑的快速發(fā)展，電梯在用電量也越來越大，電梯的節(jié)能降耗已經(jīng)引起業(yè)界高度重視?；诖?，筆者對(duì)電梯的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行探討，期望從而降低電梯的能耗，更好的節(jié)約電量。

關(guān)鍵詞：電梯節(jié)能降耗

前言：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程的加快，電力資源供需矛盾日益突出，短缺的能源供應(yīng)正制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快地發(fā)展，節(jié)能減排己經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分。在我國(guó)每年的能源消耗總量中，建筑能耗約占我國(guó)社會(huì)總能耗的30%，己成為我國(guó)社會(huì)第一能耗。降低建筑能耗己成為我國(guó)節(jié)能減排、打造低碳經(jīng)濟(jì)的首要任務(wù)?？照{(diào)、照明、辦公設(shè)備、電梯等設(shè)備能耗是整個(gè)建筑能耗的主要組成部分。就電梯而言，其在使用過程中所消耗的能量一般占整個(gè)建筑總能耗的5一15%，在整個(gè)社會(huì)能耗中占有相當(dāng)大的比例。

表1北京市大型公共建筑的參考用電指標(biāo) 單位:kWh/(m2.年)及構(gòu)成比例

1、節(jié)能降耗案例概述

某電子公司電機(jī)控制理論和變頻技術(shù)的開發(fā)生產(chǎn)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用微電子技術(shù)和微處理技術(shù)，相繼推出了能量回饋型四象限變頻器，能量回饋器、油田抽油機(jī)能量回饋型變頻控制裝置，達(dá)到了電梯節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用的成就。

2、電梯節(jié)能降耗系統(tǒng)構(gòu)成

電梯要節(jié)電，核心是如何將處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)輸出的電能利用起來。實(shí)際上，電梯的節(jié)電大有潛力可以挖掘。垂直升降電梯具備機(jī)械動(dòng)能，其電動(dòng)機(jī)可以拖動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，隨著電動(dòng)機(jī)的拽上和引下運(yùn)動(dòng)，其又具備了一定的位能。機(jī)械動(dòng)能的釋放是通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載減速運(yùn)動(dòng)，在位能減少或位能負(fù)載下降時(shí)，其機(jī)械位能也將得到釋放，從而就有再生電能產(chǎn)生。要想有效地達(dá)到節(jié)約電能的目的，可以將這兩部分電能再生利用起來。

電梯節(jié)能省電要加裝變頻控制，從而使電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)速運(yùn)行，而變頻器主要由整流、濾波、逆變?nèi)糠謽?gòu)成。當(dāng)電梯與轎廂的重量偏重，即電梯非平衡上下運(yùn)行或減速到站時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，能量將在濾波電容上累積，產(chǎn)生泵升電壓，如果泵升電壓過高，就會(huì)出現(xiàn)過壓保護(hù)，影響電梯控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。我國(guó)國(guó)內(nèi)當(dāng)前對(duì)控制電梯泵升電壓所采取的較為簡(jiǎn)便的方法為:通過泵升產(chǎn)生電壓，將一個(gè)耗能電阻接通于直流母線之間，電阻上的能量可以有效地得到釋放。如果電梯制動(dòng)較為頻繁，或者其運(yùn)行經(jīng)常處于非平衡狀態(tài)，則能量的浪費(fèi)是非常嚴(yán)重的;此時(shí)的電阻也會(huì)發(fā)熱，由于環(huán)境的溫度逐步升高，電梯控制系統(tǒng)的可靠性受到了一定的影響，導(dǎo)致電梯的使用壽命縮短;電梯控制系統(tǒng)要想不受降低機(jī)房高溫的影響，通常用戶安裝降溫設(shè)備于電梯機(jī)房?jī)?nèi)來降溫，有效防止發(fā)生電梯控制系統(tǒng)故障。但是，這樣又增加了降溫設(shè)備的耗電量，使電能消耗更加嚴(yán)重，有些地方降溫設(shè)備的耗電量往往僅次于電梯的用電量。因此，在電梯變頻控制系統(tǒng)上需要再加裝能量回饋系統(tǒng)，以構(gòu)成一個(gè)完整的節(jié)能系統(tǒng)。

3、電梯節(jié)能改造原理

3.1電梯節(jié)能原理

電梯負(fù)載是由載客轎廂與配重平衡塊組成，是一個(gè)位能性負(fù)載，轎廂和對(duì)重平衡塊雙方處于基本平衡狀態(tài)是在轎廂載重量約為50%時(shí)，否則電梯在運(yùn)行時(shí)會(huì)因?yàn)檗I廂和對(duì)重平衡塊的質(zhì)量差而產(chǎn)生機(jī)械位能。在電梯質(zhì)量重的部件上行時(shí)，機(jī)械位能增加。電梯質(zhì)量重的部件下行時(shí)，機(jī)械位能減少，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l器直流環(huán)節(jié)電容儲(chǔ)存的電能是通過減少的機(jī)械位能所釋放出來。另外，變頻調(diào)速電梯從啟動(dòng)到高速運(yùn)行后，電梯轎廂具有較多的機(jī)械動(dòng)能，電梯到達(dá)目標(biāo)層前要逐步減速，直到電梯停比運(yùn)行為止，這一過程是電梯負(fù)載釋放機(jī)械動(dòng)能的階段。變頻調(diào)速器通過電動(dòng)機(jī)可以將這一時(shí)段的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能存儲(chǔ)在變頻器直流環(huán)節(jié)的電容中，由于電容的儲(chǔ)能容量有限，若不及時(shí)釋放以上情況儲(chǔ)存在電容中的電能，電容兩端產(chǎn)生的泵升電壓導(dǎo)致系統(tǒng)的過壓保護(hù)動(dòng)作并封鎖逆變器輸出，電機(jī)處于自動(dòng)停車狀態(tài)，達(dá)不到快速停車的目的，即發(fā)生過壓保護(hù)事故。目前變頻器釋放電容中的電能方法是采用制動(dòng)單元外加大功率電阻，將電容中的電能消耗在功率電阻上，由電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉。有源能量回饋器是將這部分電能回饋到電網(wǎng)的局域網(wǎng)絡(luò)，供給其他正在用電設(shè)備使用，使總電度表走慢，以達(dá)到減少電能的效果。

3.2技術(shù)運(yùn)用

電梯節(jié)能節(jié)電的潛力非常大，眾所周知，電梯負(fù)載具備一定的機(jī)械動(dòng)能，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)拽上、引下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載又具備一定的位能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械動(dòng)能通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載減速運(yùn)動(dòng)而釋放，在負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械位能又通過位能負(fù)載下降而釋放;如果能有效地將這2部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能再次利用，也就達(dá)到了節(jié)約電能的目的。有源能量回饋器則可以將這2部分機(jī)械能幾乎無消耗地轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)，從而達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)降低或取代大功率電阻耗電發(fā)熱，也改變了室內(nèi)的環(huán)境溫度。

3.3有源能量回饋器工作原理

有源能量回饋器的工作原理是把變頻器直流端的電能，變換成一個(gè)和電網(wǎng)電源同步同相位的交流正弦波，把電能反饋回電網(wǎng)，再生利用。有源能量回饋器的主電路由智能模塊IPM- IGBT.隔離二極管、濾波電感、電容等元件組成。IPM模塊是主電路中的核心元件，它將直流電能逆變?yōu)榕c交流電網(wǎng)同步的三相電流回送電網(wǎng)。其過壓、過流、欠壓、過熱等的完善保護(hù)功能，有效地使有源能量回饋器的安全可靠運(yùn)行得到了保證。由于電感、電容等電力器件構(gòu)成了高次諧波濾波器，對(duì)IPM模塊高頻開關(guān)所產(chǎn)生的高次諧波電流干擾電網(wǎng)有很好的阻比成效，從而在很大程度上提高了對(duì)有源能量回饋器的電磁兼容(EMC)性能。工作原理如圖1所示，單片微機(jī)、可編程邏輯芯片、外圍信號(hào)采樣器等構(gòu)成了控制電路。軟件采用冗余度較高的設(shè)計(jì)，保證控制電路可以對(duì)三相交流電網(wǎng)的相序、相位、電壓、電流瞬時(shí)值進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，從而有序地控制IPM工作在PWM狀態(tài)，保證直流電能及時(shí)地回饋再生利用。

圖1回饋器原理框架圖

4、節(jié)能效果分析

4.1變頻節(jié)能

在電梯的運(yùn)行過程中，需要頻繁的啟動(dòng)、運(yùn)行、減速、停止,所以使用變頻器即可準(zhǔn)確地控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，即可實(shí)現(xiàn)軟起軟停和保護(hù)電機(jī)的作用，使電機(jī)始終處于恰當(dāng)?shù)念l率和最佳

節(jié)電狀態(tài)。根據(jù)電梯的運(yùn)行狀況，一般能節(jié)電10%~20%

4.2能量回饋節(jié)能

由于電梯在運(yùn)行中，即有機(jī)械能又有動(dòng)能使電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)，當(dāng)2種再生能量返回給變頻器時(shí)，變頻器內(nèi)的直流母線電壓升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)，能量回饋器開始工作將能量返回電網(wǎng)。根據(jù)電梯現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)試證明，一般能節(jié)電20%以上。

4.3更新電梯轎廂照明系統(tǒng)。相關(guān)資料介紹，使用LED發(fā)光二極管更新電梯轎廂常規(guī)使用的自熾燈、日光燈等照明燈具，可節(jié)約照明用量90%左右，燈具壽命是常規(guī)燈具的30~50倍。LED燈具功率一般僅為數(shù)瓦，熱量小，而且能實(shí)現(xiàn)各種外形設(shè)計(jì)和光學(xué)效果，美觀大方。

4.4 采用先進(jìn)電梯控制技術(shù)。采用目前已成熟的各種先進(jìn)控制技術(shù)，如電梯轎廂無人自動(dòng)關(guān)燈技術(shù)、驅(qū)動(dòng)器休眠技術(shù)、更加完善的智能型電梯群控調(diào)度系統(tǒng)、精確調(diào)控減少等候時(shí)間、電梯就近?？?、控制減少電梯的運(yùn)行次數(shù)及臺(tái)數(shù)，從而大大提高運(yùn)輸效率等，均可達(dá)到很好的節(jié)能效果。

4.5.散熱空調(diào)節(jié)能

當(dāng)電梯在未適用能量回饋器時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)要安裝空調(diào)或中央空調(diào)散熱，一般機(jī)房?jī)?nèi)安裝的空調(diào)都在3.8 kW，每天按運(yùn)行12 h計(jì)算,1年即可用電16 416度。如果采用能量回饋器后，僅散熱空調(diào)就可節(jié)省一萬元以上費(fèi)用?？梢愿鶕?jù)當(dāng)前用電情況，就能計(jì)算出電梯能夠省的電能。

結(jié)語：

電梯的用電量占據(jù)了建筑中總用電量的很大比例，因此，進(jìn)行電梯節(jié)能降耗技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用對(duì)節(jié)能環(huán)保有很大的積極作用。我國(guó)電梯節(jié)能技術(shù)近年來取得了很大的成就，在一些品牌電梯中，其節(jié)能降耗技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但是在實(shí)際普及率上還是受到了一定的局限，必須受到相關(guān)部門的重視，從而將將能電梯真正運(yùn)用到實(shí)處，達(dá)到普遍節(jié)能，為人們創(chuàng)造更舒適的生活環(huán)境。

電梯節(jié)能降耗技術(shù)探析:談電梯的節(jié)能降耗技術(shù)

摘要：由于目前我國(guó)的電力能源大多數(shù)都是不可再生能源，并且電梯能耗具有高度的節(jié)能潛力和改善的空間，因此如何有效、合理地節(jié)約電梯能效就顯得尤為重要。本文探討了電梯的節(jié)能降耗技術(shù) 。

關(guān)鍵詞：電梯；節(jié)能；降耗；技術(shù)

近年來，隨著國(guó)家對(duì)“節(jié)能降耗”、“創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)”的宣傳，人們對(duì)節(jié)能減排的重要性認(rèn)識(shí)不斷深化，節(jié)能環(huán)保理念日益深入人心。我國(guó)是一個(gè)耗能大國(guó)，更把節(jié)能作為頭等大事來抓。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)建筑物的能源約占全國(guó)總能耗的28％左右，是能耗的主力軍。電梯能耗一般占建筑總能耗的3%～8%。雖然這個(gè)比例并不高，但是由于目前我國(guó)的電力能源大多數(shù)都是不可再生能源，并且電梯能耗具有高度的節(jié)能潛力和改善的空間，因此如何有效、合理地節(jié)約電梯能效就顯得尤為重要。

一、電梯節(jié)能的必要性

電梯節(jié)能是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，是基本國(guó)策的要求，是相關(guān)法律法規(guī)的要求，電梯節(jié)能意義重大，實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能是利國(guó)利民的大事。無論是從現(xiàn)實(shí)需要還是建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的社會(huì)目標(biāo)，電梯節(jié)能都勢(shì)在必行：

1、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的基本國(guó)策要求實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能

電梯的節(jié)能有非常好的經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益和生態(tài)效益。電梯節(jié)能還有巨大的空間，同時(shí)符合建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)基本國(guó)策的要求，使得電梯節(jié)能成為可能。采用節(jié)能電梯技術(shù)后可以減少不可再生資源的消耗，對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的意義。

2、電梯節(jié)能是社會(huì)發(fā)展的要求

在能源緊張的今天，社會(huì)必然要求其實(shí)現(xiàn)節(jié)能，這是建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的要求，同時(shí)也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的要求。電梯因其對(duì)電能的大量消耗，有必要使電梯實(shí)現(xiàn)節(jié)能，以提高能源利用率。據(jù)德國(guó)公布的最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，歐盟27 國(guó)電梯的年耗電量竟高達(dá)18 億千瓦時(shí)，而合理應(yīng)用節(jié)能措施能令電梯耗電量減半?？梢婋娞莨?jié)能問題不僅是我們國(guó)家亟于解決的問題，也是世界各國(guó)都亟待解決的問題。

3、電梯節(jié)能具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)于電梯在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能，如果就地進(jìn)行回收再利用，不僅可以很大程度上減少能量浪費(fèi)，還可以避免增加過多的附加設(shè)備。按照較為保守的平均節(jié)能率20% 計(jì)算，倘若能夠?qū)χ苿?dòng)能量成功回收利用，每年可節(jié)約近86 億度電，按每度0.5 元價(jià)格計(jì)算，每年可節(jié)約近43 億元，節(jié)能效益十分可觀。

二、電梯的節(jié)能降耗技術(shù)

1、電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)節(jié)約電能的途徑

第一類是提高電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率, 如風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速是以提高負(fù)載運(yùn)行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施, 再如電梯曳引機(jī)采用變頻器調(diào)速取代異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速是以提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率為目標(biāo)的節(jié)能措施。第二類是將運(yùn)動(dòng)中負(fù)載上的機(jī)械能(位能,動(dòng)能)通過能量回饋器變換成電能(再生電能)并回送給交流電網(wǎng), 供附近其他用電設(shè)備使用, 使電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在單位時(shí)間消耗電網(wǎng)電能下降, 從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。第二類就是升降電梯這種具有勢(shì)能性負(fù)載的設(shè)備。

采用變頻調(diào)速的電梯啟動(dòng)運(yùn)行達(dá)到最高運(yùn)行速度后具有最大的機(jī)械動(dòng)能, 電梯到達(dá)目標(biāo)層前要逐步減速直到電梯停止運(yùn)動(dòng)為止, 這一過程是電梯曳引機(jī)釋放機(jī)械動(dòng)能的過程。升降電梯還是一個(gè)勢(shì)能性負(fù)載。為了均勻拖動(dòng)負(fù)載, 電梯曳引機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載由載客轎廂和對(duì)重平衡塊組成, 只有當(dāng)轎廂載重量約為50% ( 1噸載客電梯乘客為7人左右)時(shí), 轎廂和對(duì)重平衡塊才相互平衡, 否則, 轎廂和對(duì)重平衡塊就會(huì)有質(zhì)量差, 使電梯運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生機(jī)械勢(shì)能(電梯重載下行和輕載上行)。

2、傳動(dòng)節(jié)能

傳動(dòng)部分的節(jié)能技術(shù)主要是通過提高電梯機(jī)械傳動(dòng)效率，達(dá)到節(jié)能的目的。普通電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速較高，輸出轉(zhuǎn)矩較小，不能直接驅(qū)動(dòng)曳引輪，必須經(jīng)減速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩升高。在電梯中較早使用的傳動(dòng)是蝸輪蝸桿，它的技術(shù)成熟，一直沿用至現(xiàn)在，但它有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是傳動(dòng)效率低，一般只能達(dá)到0.6。為了提高效率，人們一直在研究替代蝸輪蝸桿的傳動(dòng)，并且取得了很大的成果。較為常見的傳動(dòng)節(jié)能技術(shù)有以下幾種。

（1）行星齒輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)。據(jù)測(cè)試，行星齒輪的傳動(dòng)效率最高可達(dá)0.9，遠(yuǎn)高于蝸輪蝸桿傳動(dòng)，因此在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，技術(shù)人員對(duì)它進(jìn)行了大量的研究，以期取代蝸輪蝸桿，但是，由于受加工技術(shù)的限制，其成本較高，一直難以大量推廣。

（2）永磁同步無齒輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)。同步無齒輪技術(shù)在電梯驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用帶來了電梯傳動(dòng)的一場(chǎng)技術(shù)革命，它以節(jié)能（高傳動(dòng)效率及電機(jī)效率）、環(huán)保（無油污染）、舒適（低噪音、運(yùn)行平穩(wěn)）等諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速地應(yīng)用于電梯中。

（3）同步行星齒輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)。近年來，個(gè)別廠家研究的一項(xiàng)技術(shù)結(jié)合了行星齒輪和永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，可以在普通中低速電梯上做到1:1的曳引比，減少了曳引鋼絲繩的長(zhǎng)度，也延長(zhǎng)了鋼絲繩的壽命，但其成本較高，只有在提升高度較高時(shí)才有一定優(yōu)勢(shì)。

3、電梯群控技術(shù)的運(yùn)用

電梯群控技術(shù)，指的是在一個(gè)大樓里面同時(shí)安裝多部電梯，并且將所有這些電梯和一個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來。然后用這臺(tái)計(jì)算機(jī)采集每個(gè)電梯的信號(hào)，經(jīng)過一定的算法計(jì)算后，向每臺(tái)電梯發(fā)出控制指令?？偠灾?，電梯群控技術(shù)可以通過樓內(nèi)具體情況，及時(shí)調(diào)配每個(gè)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，使電梯群能夠提供最佳的服務(wù)。

傳統(tǒng)的群算法只是為了達(dá)到最小的候機(jī)時(shí)間，但是容易致使電梯運(yùn)行效率低、電梯扎堆的現(xiàn)象?，F(xiàn)今的群算法為調(diào)度算法，它的實(shí)質(zhì)是在一個(gè)變化的環(huán)境下進(jìn)行在線調(diào)度，以達(dá)到合理的配置資源，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制的目的?，F(xiàn)在的電梯群控技術(shù)越來越朝著智能化發(fā)展，把智能控制算法引入電梯群控系統(tǒng)能夠較好地解決群控系統(tǒng)目的多樣性和系統(tǒng)本身固有的隨機(jī)性和非線性。把專家系統(tǒng)算法、模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和遺傳算法等幾種算法有機(jī)地結(jié)合起來，進(jìn)一步應(yīng)用于群控電梯的設(shè)計(jì)中，將是電梯控制發(fā)展的趨勢(shì)。

4、制動(dòng)能再利用技術(shù)的原理和運(yùn)用

電梯制動(dòng)器的工作原理是：電梯運(yùn)行時(shí)，通過抱閘板子給出信號(hào)使抱閘線圈工作抱閘打開；電梯不運(yùn)行時(shí)候抱閘緊抱，電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)。電梯的制動(dòng)的過程中，會(huì)由一個(gè)比較高的速度開始減速，直到停止在乘客指定樓層。在這個(gè)減速過程中，會(huì)有一部分能量的損耗。

制動(dòng)能再利用的技術(shù)，主要指的就是對(duì)這部分損耗能量的回收利用。一般采用專用的電梯能量回饋制動(dòng)器。這種制動(dòng)器采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，和高性能的IGBT作為開關(guān)的元器件，它具有安全可靠、可以智能運(yùn)轉(zhuǎn)、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。這種制動(dòng)能量回饋器運(yùn)動(dòng)了電壓自適應(yīng)控制，當(dāng)電壓有波動(dòng)的時(shí)候，只有電梯的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能送入儲(chǔ)能元件中時(shí)，該能量回饋器就能將儲(chǔ)存的能量返回至電網(wǎng)中，有效地解決了能量回饋。

總之，電梯節(jié)能是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，隨著中國(guó)電梯業(yè)的蓬勃發(fā)展，在電梯行業(yè)科技工作者與有關(guān)職能部門的共同努力下，中國(guó)一定能從“電梯大國(guó)”邁向“電梯節(jié)能強(qiáng)國(guó)。

電梯節(jié)能降耗技術(shù)探析:現(xiàn)代電梯設(shè)計(jì)中節(jié)能降耗體系建立分析

摘要：首先論述了現(xiàn)代曳引電梯的工作特性與能耗組成，建立了現(xiàn)代曳引電梯設(shè)計(jì)中節(jié)能減排體系，然后提出了相關(guān)節(jié)能新技術(shù)：電梯能源再生技術(shù)、高速電梯技術(shù)和永磁曳引機(jī)。

關(guān)鍵詞：曳引電梯；現(xiàn)代電梯設(shè)計(jì)；節(jié)能降耗體系

當(dāng)前為了達(dá)到節(jié)能減排的要求，電梯生產(chǎn)商正在通過不斷優(yōu)化電梯的性能，降低能源消耗，從而可以提高節(jié)能減排的能力。本文建立了現(xiàn)代曳引電梯設(shè)計(jì)中節(jié)能減排體系，現(xiàn)報(bào)告如下。

1現(xiàn)代曳引電梯的工作特性與能耗組成

1.1曳引電梯的工作特性

電梯的重要部件之一是曳引機(jī)，它好比是給汽車提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，只不過汽車的動(dòng)力源是油，曳引機(jī)是靠電力驅(qū)動(dòng)的。我們都知道發(fā)動(dòng)機(jī)有雙缸、四缸、六缸，缸數(shù)越多車的動(dòng)力就越大。同理，曳引機(jī)的速度越快，電梯上升的速度也就越快。曳引電梯采用曳引輪驅(qū)動(dòng)，區(qū)別于卷筒、液壓缸、螺桿、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯。安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)與減速箱、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置。為使井道中的轎廂與對(duì)重各自沿井道中導(dǎo)軌運(yùn)行而不相蹭，曳引機(jī)上放置一導(dǎo)向輪使二者分開。轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。這樣，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即轎廂上升，對(duì)重下降；對(duì)重上升，轎廂下降。于是，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)行，電梯執(zhí)行垂直運(yùn)送任務(wù)。

1.2曳引電梯能耗現(xiàn)狀

在未來幾年里，隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷推進(jìn)，電梯產(chǎn)量將保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度將在15%-20%之間。隨著電梯行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和我國(guó)節(jié)能減排政策的不斷落實(shí)，我國(guó)節(jié)能電梯產(chǎn)量占電梯總產(chǎn)量的比例不斷增大，從2006年的30%增長(zhǎng)到2013年的85%左右。為配合國(guó)家有關(guān)建筑物節(jié)能政策的實(shí)施，各地方政府紛紛出臺(tái)了電梯更換或改造計(jì)劃，將到期需更換的電梯，通過更換或技術(shù)改造替換成節(jié)能電梯。因此，節(jié)能電梯未來的市場(chǎng)需求量主要包括三個(gè)方面，一是新增需求量，二是舊電梯的更換量，三是節(jié)能改造量。我國(guó)對(duì)節(jié)能電梯的需求量非常大，需求增長(zhǎng)非常強(qiáng)勁，在未考慮原有電梯改造為節(jié)能電梯的數(shù)量外，2008年-2014年的復(fù)合增長(zhǎng)率已達(dá)到27.27%，大大超過了我國(guó)電梯需求的增長(zhǎng)速度。

2現(xiàn)代曳引電梯設(shè)計(jì)中節(jié)能減排體系的建立

本系統(tǒng)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)4：1下輪式曳引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，把永磁同步主機(jī)應(yīng)用于載貨電梯，并且把電梯設(shè)計(jì)成無機(jī)房的形式，配以先進(jìn)的一體化變頻控制技術(shù)，使電梯節(jié)能環(huán)保和高品質(zhì)。與傳統(tǒng)型貨梯比較，本系統(tǒng)運(yùn)行噪音下降約10分貝，故障率下降約30%，節(jié)能率達(dá)25%以上，電梯壽命也有所延長(zhǎng)，由于是無機(jī)房，所以節(jié)省了建筑成本。

4∶1下輪式曳引傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)，解決永磁同步主機(jī)的應(yīng)用問題，解決無機(jī)房的井道布置問題；永磁同步主機(jī)和一體化變頻控制技術(shù)的配合，實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能環(huán)保和高品質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)外尚無永磁同步的4：1曳引的無機(jī)房貨梯，具有首創(chuàng)性。傳統(tǒng)型的載貨電梯所用主機(jī)為技術(shù)水平較低的蝸輪蝸桿式異步主機(jī)，采用的是2：1曳引方式。

本系統(tǒng)具有運(yùn)行平穩(wěn)、性能優(yōu)良、安全可靠等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于商場(chǎng)、超市、工廠、批發(fā)中心、車站、倉(cāng)庫(kù)、碼頭等場(chǎng)所，是一種適應(yīng)現(xiàn)代貨物快速轉(zhuǎn)移需要的新型載貨電梯。本系統(tǒng)目前已在全國(guó)各大城市的工程安全運(yùn)行，均得到高度肯定，取得了良好業(yè)績(jī)，應(yīng)用前景廣闊。

本項(xiàng)目的成功研發(fā)，在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及科技進(jìn)步方面均有著重要的意義：一是在節(jié)能環(huán)保方面：4：1曳引式無機(jī)房載貨電梯省電約25%，主機(jī)無漏油現(xiàn)象，節(jié)省井道、機(jī)房等建筑成本；二是在性能方面：4：1曳引式無機(jī)房載貨電梯在啟動(dòng)、加減速、停靠過程中平穩(wěn)、噪音小、故障率低。本項(xiàng)目符合國(guó)家節(jié)能減排的政策，對(duì)于構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)具有積極地促進(jìn)作用。

3現(xiàn)代電梯設(shè)計(jì)中節(jié)能減排體系的新技術(shù)分析

3.1高速電梯技術(shù)

電梯能耗的多與少跟使用頻率有關(guān)，當(dāng)使用率相同時(shí)，高速電梯要比傳統(tǒng)電梯節(jié)能30%左右。變頻是通過增加新的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。分給電阻的電流會(huì)將電能轉(zhuǎn)換成熱能散到空氣中。而在這部高速電梯的運(yùn)行過程中，分給電阻的電能經(jīng)過能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的加工之后再交還給樓體電網(wǎng)系統(tǒng)重新利用，以達(dá)到提高電能利用率的目的。

3.2永磁曳引機(jī)

采用多極低速直接驅(qū)動(dòng)的永磁同步曳引機(jī)，無需龐大的機(jī)械傳動(dòng)效率僅為70%左右的蝸輪、蝸桿減速齒輪箱；與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，無需從電網(wǎng)汲取無功電流，因而功率因數(shù)高；因沒有激磁繞組沒有激磁損耗，故發(fā)熱小，因而無需風(fēng)扇、無風(fēng)摩耗，效率高；采用磁場(chǎng)定向矢量變換控制，具有和直流電動(dòng)機(jī)一樣優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制特性，起、制動(dòng)電流明顯低于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，所需電動(dòng)機(jī)功率和變頻器容量都得到減小。

總之，當(dāng)前我們對(duì)能源的消耗已經(jīng)達(dá)到了前所未有的高度，現(xiàn)代電梯節(jié)能體系的建立對(duì)建筑擁有者和居住者是最為有利的，同時(shí)對(duì)環(huán)境的保護(hù)也做出了貢獻(xiàn)。