論節能技術在電梯中的創新型應用

李博　劉東昊

摘要：我國的《節約能源法》已經對當前的能耗型特種設備提出了更高的要求，當前的電梯需要盡快實施節能減排技術，本文擬從電梯中的能耗因素結構出發，探討電梯中如何應用節能技術，希望能夠為我國的電梯節能技術發展提供一些參考意見。

關鍵詞：節能技術；電梯；應用

當前全球的氣候正在逐漸變暖，使用節能減排的方式降低日常工作設備的能耗，降低碳排放已經成為了當前環境保護的共同主題，作為特種設備之一的電梯，其節能工作不僅僅關系到當前的能耗總量，也關系到使用者的安全和穩定。目前三大以能耗為主的特種設備主要是電梯、鍋爐和換熱壓力容器，根據我國的相關規定，能耗型的設備應當優先開展節能減排工作。截止到2013年，我國的電梯使用總量已經達到了三百萬，每部電梯每天的電能消耗約為80千瓦時，全國所有的電梯工作能耗加起來每天需要約三萬噸標準煤的能量，在這個過程中總共需要的碳排放為7.2萬噸。也就是說，如果節能減排在電梯上應用，每天只要降低1%的能耗就可以節約三百噸標準煤，長此以往的碳排放將會得到顯著抑制，所以將節能技術應用到電梯中具有非常顯著的現實意義。

1.電梯能耗的影響因素

一般來說，電梯的日常工作主要消耗的是電能，然而電能的消耗來源可能源于多個方面，因此在開展節能減排之前，需要了解電梯本身的能耗結構，根據能耗結構的主要方面進行針對性降低能耗，才能夠有效抑制電梯的能耗水平。

電梯的整個系統主要由主機驅動、控制系統、門機、制動驅動、照明、通風設備等等組成。從能耗的影響因素來看，電梯的能耗有內部和外部兩方面，內部主要是電梯的固有能耗，外部是指使用中的能耗，固有結構主要是電機、電氣系統等等。使用過程中的外部能耗主要包含了電梯的運行距離、方向和負載等等，因此當運行時間較長、負載較大、運行方向向上時能耗會明顯增多。

在無論是電梯自身的固有能耗還是外部的使用中能耗，都涵蓋了非常復雜的能耗信息，使用一般的評價和測量方式是不科學的，并且當前我國針對電梯的能耗評價也沒有統一的一套標準，所以說詳盡地表示電梯的能耗結構是非常困難的。根據學者的研究經驗，電梯的能耗可以使用能耗指數來進行評價，能耗指數指的是在一定周期內電梯將負載提高到一定高度的能耗除以電梯實際對負載所做的功。因此可以看出，在對同樣的負載完成相等的工作任務時，消耗能量較少的就會有較低的能耗指數，能耗指數越小越節能。在實際的計算過程中，還可以采用空載法、模擬工況法等途徑進行計算，一般來說能耗指數小于2.5的電梯為節能型電梯，能效指數在2.5至3.9之間的電梯為平均能效電梯。

2.節能技術在電梯中的創新型應用

了解了電梯的能耗結構以后，就可以根據其日常運行的能耗結構來制定對應的節能方式，在電梯的運行中應當盡量避免負載工作以外的能耗，提升其能效指數。

2.1提高驅動效率

根據能耗結構調查，在電梯的運行過程中，超過70%的能耗來自于其驅動結構，因此電梯節能的重點在于降低驅動結構的能耗，尤其是在拖曳、驅動的效率，同時應該提升能量的回收和反饋水平。

提升電梯的驅動效率需要從兩個方面著手，分別是設計和制造，在設計環節上需要改進電梯的拖動效率，電梯采用的都是電機的拖曳方式，在電能轉化為有用功的過程中都有一定的電能損耗，因此改變電能的運行頻率可以有效降低電梯的能耗水平。在制造環節上也需要提升傳動的效率，例如將電梯傳統的蝸輪蝸桿方式改造成行星齒輪傳動的方式，這樣可以顯著降低15%至30%的能耗水平，此外還可以通過改善轎廂的外部運行空氣阻力來減少運行過程中空氣阻力帶來的額外能耗。

2.2改善運轉摩擦

根據物理學中的摩擦力原理，電梯轎廂在運行過程中的摩擦帶來的能耗大約有30%至50%，因此改良當前的制動摩擦結構和電梯內部的機械摩擦可以降低電梯的運行負載，例如在齒輪的運轉中適當地加入潤滑油，在軸承的轉動中也加入相應的潤滑液，可以有效地降低電梯的運行阻力，延長使用壽命。同時拖曳的鋼絲繩與滑輪之間的動摩擦可以進行精確計算，選擇合適的摩擦材料后優化消除，降低額外的能量損失。

2.3能量回饋

能量回饋主要指的是在電梯的運行過程中，將制動和運行伴隨的能量損失進行回收，通過反饋為交流電之后再使用到電梯的負載運行中去。回收的主要裝置是逆變器，逆變器是一組半導體功率開關，通過開關的啟閉將直流電轉化為交流電的形式。同時配合當前先進的整流器技術，可以在更高的運行效率下有效提升電梯的能量回饋效率。在回饋過程中，為了避免回收的電能與電梯的運行電能不匹配，應當對應地加入相位同步、波形畸變等控制技術元件。此外還可以通過使用永磁同步電機的方式來驅動無齒輪曳引機，該驅動設備相對于傳統的電梯結構能夠高出20%的運行效率，如果在電機控制和機械運行損耗上進一步進行節能處理，還有可能將電梯能耗降到更低的水平。

3.總結

總的來說，隨著科學技術的不斷進步，電梯的節能技術也會不斷地提高，當前已經誕生了太陽能電梯、直線電機電梯等先進的節能方案，這些技術都將不斷地推動電梯節能減排技術的不斷進步，將環保節能的理念不斷地秉承下去。

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作者簡介：

李博（1990.06.10-），漢，呼和浩特，大學本科，電梯。

劉東昊（1987.02.15-），漢，赤峰，大學本科，電梯。