精品資料（2021-2022年收藏的）電梯能耗與機(jī)房環(huán)境溫度改善

1、電梯能耗與機(jī)房環(huán)境溫度 解 決 方 案 方案設(shè)計(jì)單位：深圳市瑞能節(jié)能科技有限公司 目 錄第1章 ：電梯市場及電梯能耗現(xiàn)狀.31.1 國內(nèi)電梯行業(yè)現(xiàn)狀.31.2 電梯能耗問題分析.41.3 電梯節(jié)能市場現(xiàn)狀.41.4 電梯節(jié)能的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益.5第2章 ：ERN電梯能耗與機(jī)房溫度解決方案.62.1 方案設(shè)計(jì)理念.62.2 產(chǎn)品介紹.72.2.1 產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu).82.2.2 產(chǎn)品特點(diǎn).82.2.3 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格.92.3 應(yīng)用案例.10第3章 ：ERN解決方案的技術(shù)優(yōu)勢.113.1 方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用的領(lǐng)先與創(chuàng)新性.113.2 設(shè)計(jì)充分考慮到廣泛配套使用.113.3 設(shè)備安裝調(diào)試簡單方便.11第4

2、章 ：方案設(shè)計(jì)單位介紹.12第1章 電梯市場及電梯能耗現(xiàn)狀1.1 國內(nèi)電梯行業(yè)現(xiàn)狀 圖1.1 國內(nèi)電梯保有量示意圖 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，眾多高層建筑拔地而起，電梯需求量越來越大。中國電梯行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，截止2013年底，中國在用電梯保有量已經(jīng)突破300萬臺(tái)。國內(nèi)電梯行業(yè)共有整機(jī)制造企業(yè)達(dá)到460家，備案的部件制造企業(yè)155家，安裝維保企業(yè)5900余家。 近年來，中國電梯產(chǎn)銷量繼續(xù)以每年30%左右的速度增長，預(yù)計(jì)2014年起每年新增電梯數(shù)量將接近100萬臺(tái)，占全球每年新增電梯總量的60%。2013年，北京、上海、廣東等省份的電梯保有量已經(jīng)超過了40萬臺(tái)。在過去的5年中，中國電梯產(chǎn)量、保有量

3、以及年增長量均為世界第一。 未來中國電梯行業(yè)的高增長可能不會(huì)持續(xù)，但是老舊電梯的更換與改造需求不斷增加，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷增長、城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，電梯市場潛在的需求量依然會(huì)很旺盛。1.2 電梯能耗問題分析 一臺(tái)普通電梯每天的耗電量大約在30-80度之間，取平均值一臺(tái)電梯每天耗電量40度測算，全國在用電梯數(shù)量300萬臺(tái)，一年全國電梯總能耗438億度，平均每天的電梯耗電量在1.2億度左右，全年電梯總耗電量約等于大亞灣核電站36個(gè)月的發(fā)電量，可見電梯耗電量的數(shù)目巨大。 目前我國在用電梯控制系統(tǒng)大部分還是通過制動(dòng)電阻散熱消耗多余能量，從而達(dá)到保護(hù)變頻器正常工作。由于制動(dòng)電阻不斷散發(fā)熱量，進(jìn)入夏季以后機(jī)房

4、溫度會(huì)不斷升高，機(jī)房環(huán)境溫度過高以后，電梯控制系統(tǒng)中的元器件老化速度加快，故障率頻發(fā)。為了降低電梯故障率，保證電梯的正常運(yùn)行，需要在電梯機(jī)房加裝空調(diào)或者風(fēng)扇改變機(jī)房環(huán)境溫度。尤其是南方地區(qū)的電梯機(jī)房空調(diào)，進(jìn)入夏季以后幾乎是每天24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)，按照一臺(tái)空調(diào)2P功率計(jì)算，每天空調(diào)的耗電量可以達(dá)到36度，開啟5個(gè)月空調(diào)將耗電5400度。 由此可見，解決電梯能耗首先需要解決制動(dòng)電阻散熱消耗的多余能量，將其回收利用，還可以在機(jī)房環(huán)境溫度改善的情況下減少空調(diào)工作時(shí)間，這兩部分的能耗節(jié)約空間非常大，也是電梯節(jié)能市場的一種發(fā)展趨勢。 隨著電梯數(shù)量的不斷增加，電梯能耗問題越來越受到人們的關(guān)注。面對(duì)嚴(yán)峻的能源與

5、環(huán)境問題，國家也加大了對(duì)電梯節(jié)能的政策影響，先后有海南、陜西、河南、河北等省份相繼出臺(tái)了關(guān)于推動(dòng)電梯節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的政策文件。建筑節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施中，空調(diào)、水泵、照明、電梯已經(jīng)逐漸被要求整體進(jìn)行節(jié)能改造，越來越多的醫(yī)院、學(xué)校、酒店以及物業(yè)公司對(duì)電梯節(jié)能提出了需求。1.3 電梯節(jié)能市場現(xiàn)狀 目前市場上的電梯節(jié)能技術(shù)主要有四種： 1.3.1 改進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng) 例如將傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿減速器改為行星齒輪減速器或采用無齒輪傳動(dòng)，機(jī)械效率可以提高15%-25%；將交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)改（AC-2）為變頻調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)（VVVF），電能損耗可以減少40%左右。 1.3.2 改善電梯轎廂照明系統(tǒng) 將電梯轎廂

6、的照明燈具更換為小功率的LED燈，減少電梯照明的耗電量。 1.3.3 電梯智能控制技術(shù) 采用轎廂無人自動(dòng)關(guān)燈技術(shù)、驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)休眠技術(shù)、群控樓宇智能管理技術(shù)、自動(dòng)扶梯變頻感應(yīng)啟動(dòng)技術(shù)（我公司EFRN扶梯節(jié)能控制方案）等實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。 1.3.4 采用電能回饋技術(shù)將多余能量回收利用 垂直電梯向上運(yùn)送與向下運(yùn)送的工作量大致相等，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通常是工作在拖動(dòng)耗電與制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)電梯空載上行、重載下行及電梯停層前逐步減速時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，過去這部分能量通過制動(dòng)電阻消耗或者部分消耗在電動(dòng)機(jī)的繞組中。前者需要外接大功率的制動(dòng)電阻，既耗能又會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，導(dǎo)致機(jī)房溫度升

7、高，后者會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)溫度過高。利用變頻器交-直-交的工作原理，將機(jī)械能產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，再通過電能回饋技術(shù)逆變后回饋到電網(wǎng)，供周邊用電設(shè)備使用，達(dá)到降低能耗的作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。 上述四種技術(shù)中，變頻控制技術(shù)、改善照明系統(tǒng)級(jí)智能控制技術(shù)均已廣泛應(yīng)用，但是針對(duì)垂直電梯來言，還未能深入挖掘垂直電梯的節(jié)能空間。電能回饋技術(shù)在國家大力推動(dòng)節(jié)能減排的政策影響下，越來越受到市場關(guān)注和重視。 1.4 電梯節(jié)能的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益 采用ERN電梯能耗與電梯機(jī)房溫度改善解決方案進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)后，電梯整體能耗可以降低20-45%。每臺(tái)電梯每年可以節(jié)電3000度左右，相當(dāng)于1噸標(biāo)煤的發(fā)電量，全國300萬臺(tái)

8、電梯一年就可以節(jié)約300萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。折合電價(jià)后，每部電梯每年可以節(jié)約電費(fèi)2500-3000元，全國電梯全年可以節(jié)約電費(fèi)75億元人民幣。 目前我國火力發(fā)電消耗原煤數(shù)量非常大，因此帶來的環(huán)境污染比較嚴(yán)重，北方地區(qū)進(jìn)入冬季后霧霾天氣嚴(yán)重，治理已經(jīng)刻不容緩。減少原煤消耗量可以降低二氧化碳、二氧化硫、粉塵顆粒的排放量，對(duì)大氣與環(huán)境改善也能起到積極的作用。 第2章 ERN電梯能耗與機(jī)房溫度解決方案2.1 方案設(shè)計(jì)理念 ERN電梯能耗與機(jī)房溫度解決方案是針對(duì)已經(jīng)應(yīng)用變頻技術(shù)的垂直電梯進(jìn)行節(jié)能空間深度挖掘并達(dá)到節(jié)能降耗目的的高新技術(shù)方案。 本方案的核心技術(shù)產(chǎn)品是PFE電梯節(jié)能裝置，該裝置采用電能回饋技術(shù)，將垂

9、直電梯在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的多余能量通過PFE電梯節(jié)能裝置轉(zhuǎn)換為交流電，供給電梯周邊的用電設(shè)備使用。沒有加裝節(jié)能裝置的電梯，多余能量是通過制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗，因此會(huì)造成電梯機(jī)房的溫度升高。一般來講，當(dāng)機(jī)房溫度升高到35時(shí)，就需要開啟空調(diào)進(jìn)行降溫，保護(hù)控制系統(tǒng)元器件，避免由于溫度過高發(fā)生故障，影響電梯的安全使用。另外控制系統(tǒng)的元器件長期在高溫環(huán)境工作，會(huì)降低使用壽命，增加控制系統(tǒng)的故障率，加大了電梯維保的成本。 PFE電梯節(jié)能裝置，采用獨(dú)特的柔性雙PWM和LCL濾波技術(shù)，輸出相位精準(zhǔn)并能有效抑制高次諧波。經(jīng)國家電梯質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)中心檢測，該產(chǎn)品的回饋諧波系數(shù)小于2%，完全符合IEC61000-3-2及G

10、B/T14549中規(guī)定的電氣設(shè)備回饋諧波系數(shù)小于5%的要求。 該裝置與原有的電梯控制系統(tǒng)并聯(lián)使用，替代了原制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的工作，不會(huì)影響電梯的安全性。 采用該方案后，電梯機(jī)房內(nèi)的制動(dòng)電阻不再發(fā)熱，機(jī)房環(huán)境溫度得到改善，控制系統(tǒng)的工作環(huán)境改變可以延長運(yùn)行時(shí)間，減少故障率。機(jī)房空調(diào)可以減少使用時(shí)間，節(jié)約空調(diào)設(shè)備投入和維護(hù)費(fèi)用。 本方案一方面可以解決電梯能耗的問題，同時(shí)可以解決困擾電梯維保人員在夏季工作量增加的問題，節(jié)約電梯用電、空調(diào)用電的同時(shí)，可以減少電梯維保人員的工作量。2.2 產(chǎn)品介紹 2.2.1 產(chǎn)品技術(shù)說明 本方案使用的PFE電梯節(jié)能裝置，是在普通節(jié)能裝置的基礎(chǔ)上對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了提升，

11、增加了受控電源開關(guān)與隔離單元。 圖1.2 電梯節(jié)能裝置電路原理圖 在電梯節(jié)能裝置出現(xiàn)故障時(shí)，例如輸入電流過大，該裝置可以自動(dòng)與交流電網(wǎng)斷開。在該裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)有空氣開關(guān)，也方便用戶通過手動(dòng)方式將節(jié)能裝置與交流電網(wǎng)斷開。在變頻器開始上電時(shí)，直流母線電壓還沒建立，接觸器與交流電網(wǎng)斷開，避免三相交流電通過節(jié)能裝置輸送至變頻器直流母線，造成節(jié)能裝置損壞。變頻器正常工作時(shí)，節(jié)能裝置會(huì)檢測到變頻器的直流母線電壓，當(dāng)直流母線電壓正常時(shí)，接觸器閉合，節(jié)能裝置開始工作。 增加的隔離單元，避免了用戶安裝設(shè)備時(shí)因?yàn)橹绷髂妇€正負(fù)極接錯(cuò)線導(dǎo)致設(shè)備損壞，支持回饋的能量從變頻器往節(jié)能裝置的正向流動(dòng)，隔絕節(jié)能裝置往變頻器反向供

12、電的情況，確?；仞侂娏康臏?zhǔn)確性。 電梯屬于特種設(shè)備，對(duì)于運(yùn)行安全有特定的需求，該裝置從控制軟件的設(shè)計(jì)上做出了充分的考慮： 建立針對(duì)節(jié)能裝置最優(yōu)混雜控制優(yōu)化問題的表示模型，實(shí)現(xiàn)節(jié)能裝置四模態(tài)的切換控制邏輯，把現(xiàn)實(shí)空間中有耦合的復(fù)雜優(yōu)化問題，變?yōu)闊o耦合的簡單優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)回饋電流的最優(yōu)控制。 研究測試主流電梯制造商電梯系統(tǒng)的內(nèi)部通信結(jié)構(gòu)與電源的特點(diǎn)，分析電梯電氣設(shè)備被干擾的規(guī)律，有針對(duì)性地從控制模式、濾波器設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面優(yōu)化節(jié)能裝置的電磁兼容性。 分析電抗器噪音與電抗器材料、結(jié)構(gòu)以及回饋電流變化微觀模式間的關(guān)系，通過優(yōu)化回饋電流控制模式達(dá)到噪音最小化。 解決電梯節(jié)能裝置和變頻器之間的并聯(lián)環(huán)流

13、問題，從根本上消除設(shè)備對(duì)電梯的安全運(yùn)行隱患。 在節(jié)能裝置和變頻器的整流橋并聯(lián)中加入共模電感，抑制變頻器的整流橋產(chǎn)生的脈沖電流，如圖1.3所示。 負(fù)載 M 采用LCL濾波器對(duì)回饋電流進(jìn)行濾波，過濾掉電流諧波，實(shí)現(xiàn)回饋電流清潔無污染。 Tap Tbp Tcp Ea V bus N1 Eb N2 Ec TaN TbN TcN L-C-L濾波器 回饋節(jié)能裝置 圖1.4 LCL濾波器結(jié)構(gòu) 采用最新的電流矢量d-q分解矢量控制，把三相電流看做旋轉(zhuǎn)矢量，并分解為有功分量和無功分量分別控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的快速響應(yīng)控制，可以實(shí)現(xiàn)電流諧波THD<5%,同時(shí)PWM載波頻率低于IGBT額定開關(guān)頻率，配合

14、LOL濾波器可以實(shí)現(xiàn)電流清潔無污染的控制。 2.2.2 產(chǎn)品特點(diǎn) 節(jié)能 電梯制動(dòng)產(chǎn)生的能量回收轉(zhuǎn)換率97%以上，節(jié)電率可以達(dá)到20%-45%， 制動(dòng)頻繁、樓層高、梯速快的電梯節(jié)能效果更顯著。先進(jìn) 采用先進(jìn)的微處理器，速率高、精度高、穩(wěn)定性高。無干擾 采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出相位準(zhǔn)確、有效抑制高次諧波。兼容性強(qiáng) 適用于220V 380V電壓等級(jí)各功率段的多種品牌電梯。安全可靠 設(shè)備自身發(fā)熱量低，全自動(dòng)溫控風(fēng)扇保護(hù)，不影響電梯運(yùn)行。品質(zhì)保障 產(chǎn)品通過了歐盟CE認(rèn)證，并由平安保險(xiǎn)承保1000萬元產(chǎn)品責(zé)任險(xiǎn)。政策支持 2012年國家質(zhì)檢總局推廣產(chǎn)品，國務(wù)院機(jī)關(guān)事務(wù)管理局推廣產(chǎn)品。 2.2.3 產(chǎn)品

15、技術(shù)規(guī)格項(xiàng)目規(guī)范電源電網(wǎng)電壓三相220V-460V電網(wǎng)頻率45Hz65Hz控制電流控制方式矢量控制輸出控制方式直流母線電壓預(yù)測控制回饋起始電壓357V（220V等級(jí)）617V（380V等級(jí)）風(fēng)扇控制43開啟，40關(guān)閉過熱保護(hù)90（IGBT內(nèi)部溫度）顯示狀態(tài)指示監(jiān)控指示、運(yùn)行指示、故障指示、回饋狀態(tài)指示等環(huán)境安裝場所室內(nèi)、海拔不大于1000m（海拔每升高1000米，須降額10%使用），無陽光直射，無導(dǎo)電性粉塵及腐蝕性氣體。海拔高度超過1000mz需降額使用。環(huán)境溫度-1040，通風(fēng)良好環(huán)境濕度90RH以下（不結(jié)露）振動(dòng)度0.5g2/s以下 2.3 應(yīng)用案例 深圳市某商業(yè)樓宇共5棟，樓層高度32層

16、，共有通力電梯20臺(tái)，電機(jī)功率29KW。5個(gè)電梯機(jī)房各安裝2P壁掛式空調(diào)一臺(tái)，空調(diào)運(yùn)行時(shí)間180天。 該商業(yè)樓宇1-4層為商場，5-32層為寫字樓，電梯運(yùn)行時(shí)間從早7:30-晚21:00，其中早高峰2小時(shí)左右，午高峰1小時(shí)左右，晚高峰1小時(shí)左右。經(jīng)現(xiàn)場勘探并測試一周后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，平均每臺(tái)電梯日耗電量48度，開啟空調(diào)時(shí)電梯機(jī)房溫度32，關(guān)閉空調(diào)時(shí)電梯機(jī)房溫度43，空調(diào)日耗電量36度，電價(jià)1.08元/度。 按照以上數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗分析后得出，該商業(yè)樓宇每年電梯耗電量350400度，空調(diào)年耗電量32400度，兩項(xiàng)耗電共計(jì)電費(fèi)413424元。 綜合分析后給出方案如下： 安裝電梯節(jié)能裝置20臺(tái)，型號(hào)為PF

17、E-04-030NDC。 建議空調(diào)運(yùn)行時(shí)間調(diào)整為8小時(shí)/天，溫控設(shè)置在35，機(jī)房溫度不超過35時(shí)空調(diào)處于待機(jī)狀態(tài)。 運(yùn)行一個(gè)月后數(shù)據(jù)顯示，電梯能耗降低31%，空調(diào)能耗降低65%。項(xiàng)目原能耗節(jié)電率年節(jié)電量節(jié)約電費(fèi)（元）電梯35040031%108624117313機(jī)房空調(diào)3240065%2106022744總計(jì)38280033%129324140057 該項(xiàng)目總投入276000元整，預(yù)計(jì)1.9年回收投資。第3章 ERN解決方案的技術(shù)優(yōu)勢3.1 方案設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)先與創(chuàng)新性 電梯節(jié)能裝置和電梯變頻器的整流橋并聯(lián)是一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在電梯節(jié)能裝置運(yùn)行時(shí)，電梯變頻器的整流橋會(huì)產(chǎn)生高頻的脈

18、沖電流，這種脈沖電流是電梯節(jié)能裝置和電梯變頻器的整流橋并聯(lián)產(chǎn)生的環(huán)流，會(huì)直接進(jìn)入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)及周邊電子設(shè)備造成嚴(yán)重污染。同時(shí)電梯變頻器的整流橋過大的脈沖電流會(huì)引起電梯變頻器的整流橋嚴(yán)重發(fā)熱，甚至?xí)p壞電梯變頻器的整流橋。因此選用電梯節(jié)能裝置時(shí)，方案設(shè)計(jì)方已經(jīng)充分考慮了產(chǎn)品的性能，從根本上消除對(duì)電梯安全運(yùn)行的隱患，保證電梯節(jié)能裝置和電梯變頻器并聯(lián)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。 針對(duì)電梯應(yīng)用的特殊性以及內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)容易受到電梯節(jié)能裝置干擾的現(xiàn)實(shí)，改進(jìn)電梯節(jié)能裝置的電磁兼容性，滿足電梯實(shí)際應(yīng)用中對(duì)電磁干擾的要求。 建立電抗器噪音信號(hào)模型，優(yōu)化電梯節(jié)能裝置的結(jié)構(gòu)、參數(shù)，規(guī)劃電流微觀變化模式，保證電梯節(jié)能裝置在最小噪音范圍。 3.2 設(shè)計(jì)充分考慮到廣泛配套應(yīng)用 本解決方案適用國內(nèi)98%的電梯工況環(huán)境，可以應(yīng)用到三菱、富士達(dá)、日立、迅達(dá)、東芝、奧的斯、蒂森、通力等眾多品牌電梯。3.3 設(shè)備安裝調(diào)試簡單方便 電梯節(jié)能裝置采用并聯(lián)式接線方式，安裝簡單方便，在電梯維保人員的配合下，每臺(tái)電梯安裝時(shí)間大約半小時(shí)。 參數(shù)調(diào)試簡單，通常情況下默認(rèn)出廠設(shè)置即可正常工作。 采用落地式柜體，無需鉆孔，可以根據(jù)現(xiàn)場情況擺放到控制柜附近的任意位置。第4章 方案設(shè)計(jì)單位介紹 深圳市瑞能節(jié)能科技有限公司是從事節(jié)能方案設(shè)計(jì)與施工的專業(yè)公司，公司擁有電梯節(jié)能一體化解決方案、空調(diào)節(jié)能一體化解決