電梯能耗測量和節(jié)能改造措施研究

摘

要：首先介紹了影響電梯能耗的主要因素，然后對一些典型電梯進行了能耗實測試驗，結(jié)果表明，在相同條件下，安裝節(jié)能反饋裝置的電梯可以節(jié)能30%左右，老舊電梯能耗約為新電梯的2倍，電梯的基本參數(shù)對其能耗水平影響不顯著，最后還提出了一些電梯節(jié)能改造措施，希望可以為電梯能耗的相關研究提供參考。關鍵詞：電梯；能耗測量；節(jié)能改造

0引言電梯是高層建筑中使用的重要電氣設備，也是主要的能耗設備之一。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電梯能耗在建筑總能耗中所占的比例約為15%。雖然當前電梯中大量應用了群控、變頻控制、能量回饋等技術，但大部分電梯還沒有采用相關的節(jié)能設計，且能耗標準也不明確，導致電梯能源浪費問題長期存在。因此，在如今能源緊缺的背景下，研究電梯能耗和節(jié)能改造技術具有重要意義。

1影響電梯能耗的主要因素電梯結(jié)構(gòu)復雜，控制方式多樣，涉及電氣設備多種多樣，因此其能耗水平受到眾多因素的影響。以當前廣泛應用的曳引式驅(qū)動電梯為例，其能耗由曳引系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、門機系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等產(chǎn)生，還包括一些額外的發(fā)熱等造成的能量耗散。1.1待機能耗電梯在無人乘坐時為待機狀態(tài)，其能耗主要由控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等產(chǎn)生，而這些系統(tǒng)本身大多為電子系統(tǒng)，功率都不高。如果電梯長期無人乘坐，則會在控制系統(tǒng)的控制下自動進入休眠狀態(tài)，照明會變暗，風扇也不再轉(zhuǎn)動，因此待機能耗水平一般較低，可以不考慮待機能耗。1.2運行能耗電梯在有人乘坐時，由于需要將載荷運送到指定樓層，因此需要較大的功耗。其中，曳引和驅(qū)動系統(tǒng)所消耗的能耗最大，占到電梯總能耗的70%以上。在曳引和驅(qū)動系統(tǒng)中，不同的電梯采用的曳引和驅(qū)動方式不同，其使用的電機性能也各不相同，不同廠家、型號和使用環(huán)境下的電梯產(chǎn)品會有較明顯的能耗差異。電梯運行實際上就是對載荷做功，同時克服自身各部件之間的摩擦力，這都需要電能提供動力。1.3運行工況電梯在不同的工況下，其能耗水平是不同的。一般來說，電梯行程越大，載荷越多，其耗電量越大；反之，如果行程較小且載荷較輕，則耗電量也會相應較少。天氣和季節(jié)也會對電梯能耗水平產(chǎn)生影響，例如夏季高溫條件下，電梯由于散熱和通風等需求加大，且設備發(fā)熱會損失部分能量，因此能耗較大；相反，如果在寒冷的冬季，設備不會發(fā)熱，通風或冷氣系統(tǒng)也無需全功率運行，此時的功耗水平自然會低很多。此外，電梯設計中是否采用了群控、變頻控制、能量回饋等技術，對電梯能耗水平有顯著影響。使用年限和管理方式也會影響電梯能耗。2電梯能耗測量及分析2.1能耗測量當前對于電梯的能耗測試過程還沒有形成統(tǒng)一的技術標準，因此本文按照一般電氣參數(shù)測量原則進行操作。（1）控制電梯停在一樓，一人在電梯口進行操作，另一人到機房進行操作。（2）在機房的人員首先要切斷電梯電源，然后找出電梯電源的接線端子，將3個鉗式電流互感器分別接到三相電路的各相輸入側(cè)端子上，注意電流由互感器正極流入，負極流出。同時，把3個鉗式電壓測量線接入電流輸出端的端子上，最后找到接地線端子并做好接地處理。（3）把電壓測量線的線端分別接入能效測試儀的輸入端口，啟動能效測試儀電源，待儀器初始化完成后，在儀器面板輸入電梯的測試參數(shù)，包括額定電壓、額定載重、樓層數(shù)、平衡系統(tǒng)等。（4）在電梯空載條件下，將電梯呼到第10層，然后再呼到1層；讀取儀器測量數(shù)據(jù)并記錄；反復進行上述操作3次取平均值。（5）檢查數(shù)據(jù)，無誤后關閉電梯電源，拆線后恢復電梯供電；測量完畢。2.2能耗分析根據(jù)上述測量步驟所得數(shù)據(jù)，整理成電梯參數(shù)及實測能耗數(shù)據(jù)表，如表1所示。從測量結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)：（1）電梯A和電梯B的廠家、基本參數(shù)、控制方式基本一致，但由于電梯B安裝了節(jié)能反饋裝置，因而其空載直駛噸千米耗電量更低。電梯A為1.373kWh/t·km，電梯B為0.938kWh/t·km，后者比前者節(jié)能約31.7%。（2）電梯A和電梯C的廠家和基本參數(shù)不同，但控制方式基本一致，實測結(jié)果無明顯差異，這表明電梯能耗水平與電梯基本參數(shù)關系不大。（3）電梯A、電梯B和電梯C都是近年才投入運行的較新的電梯，其能耗較低，特別是安裝了能量回饋裝置的電梯節(jié)能效果十分顯著。而電梯D是使用了14年的老舊設備，其能耗明顯增加，約比電梯C的能耗增加了約2.3倍。綜上所述，相同條件下，電梯安裝節(jié)能反饋裝置可以節(jié)能30%左右，老舊電梯的能耗約為新電梯的2倍，電梯的基本參數(shù)對其能耗水平影響不顯著。3電梯節(jié)能措施研究3.1淘汰高耗能電梯設備在電梯安裝完成后，隨著使用年限的增加，其性能會逐漸下降。當前許多舊小區(qū)仍然在使用大量老舊電梯，這些電梯由于設備老化和技術落后，已經(jīng)成為典型的高能耗設備，應根據(jù)實際情況予以淘汰。為了明確淘汰標準，政府部門要做好全面的調(diào)查和分析，制定符合新時代要求的電梯能效標準，并強制將不符合新標準的高耗能電梯設備報廢，從源頭上減少能源浪費。3.2鼓勵加裝能量回饋裝置在如今的樓宇建筑中，如果直接淘汰耗能嚴重的電梯，會造成很大的經(jīng)濟負擔，而這些電梯大多是可以進行改造升級的，因此對于舊電梯而言，最好的改造措施就是加裝能量回饋裝置?？梢酝ㄟ^宣傳等手段，鼓勵居民或物業(yè)加裝能量回饋裝置，達到節(jié)能降耗的目的。3.3積極向新能源電梯轉(zhuǎn)型當前我國電梯能源均以電能為主，但隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電能供應變得越來越緊張。近年來已經(jīng)有一些太陽能電梯產(chǎn)品通過了國家質(zhì)檢總局的檢驗并投入使用，通過太陽能發(fā)電可以取代部分電力能源，成為一種節(jié)能新方案。因此，可以積極引導電梯行業(yè)研制低成本、