電梯能源效率評(píng)價(jià)方法研究

呂海濤 石瑾 尼瑪扎西 羅布次仁

(西藏自治區(qū)特種設(shè)備檢測(cè)所,西藏拉薩 850000)

1 引言

能源效率,簡(jiǎn)稱“能效”,對(duì)電梯能效進(jìn)行有效、合理的評(píng)估,能夠?yàn)殡娞菔褂脝挝贿x擇適合的節(jié)能電梯提供合理的選擇,同時(shí)也能夠?yàn)槠髽I(yè)及時(shí)了解自己品牌電梯的能效情況,進(jìn)而對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),從而達(dá)到節(jié)約能源(電能)的目的,對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步有著深遠(yuǎn)的意義。

電梯的能耗不但與自身性能參數(shù)有關(guān),而且與電梯的使用狀況有關(guān)[1]。電梯能耗的計(jì)算與空調(diào)和冰箱是不同的,空調(diào)和冰箱的能耗與其工作時(shí)間有很大的關(guān)系,工作時(shí)間越長(zhǎng),能耗相對(duì)越大,且二者消耗電能的功率范圍有限;而電梯不同,電梯能耗的大小隨著載荷的變化而變化,對(duì)于具有能量反饋裝置的電梯,其運(yùn)行過程中還會(huì)將電能反饋給電網(wǎng)。因而,電梯能效評(píng)價(jià)與空調(diào)和冰箱不同,因同時(shí)考慮自身參數(shù)能耗的影響和使用狀況的影響。

2 電梯交通狀況

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯能效評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確無誤,必須對(duì)電梯的交通狀況進(jìn)行分類,比如住宅用電梯、商務(wù)樓用電梯、醫(yī)院用電梯、餐飲娛樂用電梯、賓館酒店用電梯、政府學(xué)校用電梯、商場(chǎng)用電梯和其它應(yīng)用場(chǎng)合用電梯[2]。與此同時(shí),還須對(duì)電梯所在地的建筑類型、建筑規(guī)模、戶數(shù)、樓層面積、一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行頻率等。對(duì)不同場(chǎng)合用電梯進(jìn)行詳細(xì)的分類,分別計(jì)算出日均運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行頻次。

不同使用單位的電梯的使用頻率是不同的,比如商場(chǎng)、醫(yī)院、大型展覽館、交通樞紐、高層商務(wù)樓與住宅樓、高檔酒店等地方的電梯日均使用頻率會(huì)很高,而別墅、超高檔住宅樓、小飯店、高檔社區(qū)醫(yī)院等地方的電梯日均使用頻率會(huì)很低。

(1)辦公樓;辦公樓通常在上下班期間會(huì)出現(xiàn)人流高峰,上班時(shí),職工通常從端站向各個(gè)樓層輸送人員,而下班則正好相反。如果辦公樓設(shè)有餐廳,則早、中、晚職工都會(huì)涌向餐廳所在的樓層,用餐結(jié)束后,電梯會(huì)從餐廳所在的樓層把職工運(yùn)往其它樓層。這是通常辦公樓用電梯的高峰,其它時(shí)間段,人員應(yīng)該是很少的。(2)住宅樓;住宅樓電梯在早上上班出門、晚上下班回家時(shí)間段內(nèi)具有很高的運(yùn)行頻次,但由于住宅樓中居民的不同家庭情況,相比而言,住宅電梯遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有辦公樓電梯啟動(dòng)頻次高。(3)醫(yī)院;醫(yī)院從大體上來講,并不會(huì)出現(xiàn)用梯高峰,但各個(gè)部門出現(xiàn)客流量多少的時(shí)間段也不同。門診部主要集中在早上8-10點(diǎn),住院部主要是親戚、朋友探望病人,也會(huì)出現(xiàn)人流較多的情況。(4)酒店旅館;酒店和旅館通常沒有固定的高峰段,但是某些時(shí)間段內(nèi)的客流會(huì)相對(duì)集中,早、中、晚客人的三餐以及早上客人離開和晚上客人入住會(huì)有較小的用梯高峰;當(dāng)有會(huì)議時(shí),與會(huì)人員從端站乘電梯到指定樓層,會(huì)議結(jié)束后,與會(huì)人員乘電梯從開會(huì)樓層到端站,同樣會(huì)達(dá)到小高峰。(5)商場(chǎng)與圖書館;對(duì)于商場(chǎng)及圖書館,并未有客流的高峰,但仍會(huì)出現(xiàn)客流比較幾種的時(shí)段,比如對(duì)于商場(chǎng)來說,周六、日客人會(huì)比較多,而圖書館,則在早上開館和晚上閉館時(shí)人流較多。(6)餐飲娛樂;餐飲娛樂行業(yè)偶爾會(huì)出現(xiàn)人流高峰,比如餐飲,早、中、晚上的客人會(huì)非常的多,會(huì)造成用梯緊張,而娛樂行業(yè),晚上是人流的高峰。

3 電梯選型

所謂電梯的選型,也就是說選擇什么樣配置的電梯[3-4]。電梯是一種非常復(fù)雜的、機(jī)電一體化商品,不僅需要根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu),而且需要根據(jù)客流的大小以及使用單位的要求,來進(jìn)行電梯的選型和配置。選型和配置主要包括：額定載荷、額定速度、提升高度、臺(tái)數(shù)、曳引驅(qū)動(dòng)形式、層站數(shù)、門機(jī)系統(tǒng)形式、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備的布置、安裝設(shè)施、土建結(jié)構(gòu)、電梯操作功能等。

通常,建筑物的結(jié)構(gòu)不同,則電梯的選型也不同。業(yè)內(nèi)對(duì)于電梯選型的好壞主要根據(jù)如兩個(gè)指標(biāo)：(1)侯梯時(shí)間;是指乘客在任何層站等候電梯的平均時(shí)間,該時(shí)間越短,則被認(rèn)為服務(wù)越好。(2)輸送能力;是指電梯在單位時(shí)間內(nèi)輸送乘客量除以建筑內(nèi)常駐人口數(shù),通常取單位時(shí)間為5分鐘,5分鐘內(nèi)的輸送能力越大,則被認(rèn)為服務(wù)質(zhì)量越好。

需要注意的是,在電梯配置過程中,額定載荷、額定速度、電梯臺(tái)數(shù)等直接影響上述兩個(gè)指標(biāo)。

4 電梯能效評(píng)價(jià)

根據(jù)電梯的交通狀況和選型,才能更好的評(píng)價(jià)電梯能耗。目前,電梯能效評(píng)價(jià)分為電梯待機(jī)能效評(píng)價(jià)、電梯運(yùn)行能效評(píng)價(jià)和電梯總能效評(píng)價(jià)。

4.1 電梯待機(jī)能效評(píng)價(jià)

電梯待機(jī)功率主要由轎廂照明、層站召喚、層站顯示、轎廂內(nèi)操縱控制裝置和控制裝置等用電設(shè)備功率所組成[5]。待機(jī)功率的測(cè)量通常是在電梯行程結(jié)束后,再過5分鐘測(cè)量得到的;對(duì)于具有休眠模式的電梯來說,需要在其進(jìn)入休眠狀態(tài)后,再對(duì)其進(jìn)行待機(jī)功率的測(cè)量。對(duì)于絕大部分電梯來說,通常每天的運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)小于待機(jī)時(shí)間,所以待機(jī)功率對(duì)于計(jì)算電梯的日能耗來說非常重要。在V DI 4707標(biāo)準(zhǔn)體系中,待機(jī)能效占有很大的分量,足可以影響到對(duì)電梯總能效的評(píng)價(jià)結(jié)果。

4.2 電梯運(yùn)行能效評(píng)價(jià)

電梯運(yùn)行能耗,即電梯在工作時(shí)運(yùn)行狀態(tài)下的能耗,除電梯固有設(shè)備所消耗的定量電能外,主要是指電梯在運(yùn)行過程中的機(jī)械能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化時(shí)所消耗的能量,該能耗指標(biāo)最能代表電梯的工作特點(diǎn)。電梯運(yùn)行能耗的評(píng)價(jià)是電梯總能耗評(píng)價(jià)的核心[6]。

在引言中提到,電梯運(yùn)行過程中的載荷大小對(duì)于電梯能耗具有重要的影響。VDI4707標(biāo)準(zhǔn)給出了一個(gè)重要的參數(shù)—load factors(載荷因子),其定義為按總參考行程測(cè)量并計(jì)算得到的特定運(yùn)行能耗與由空載轎廂替代進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算得到的特定運(yùn)行能耗之比[7]。通俗來講就是：評(píng)價(jià)電梯運(yùn)行能耗的時(shí)候,可以用轎廂空載測(cè)得的能耗值來代替轎廂負(fù)載測(cè)得的能耗值,然后將這個(gè)替代值乘以載荷因子,這樣做能夠大大節(jié)約時(shí)間以及減少現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量。然而,VDI4707只對(duì)兩種載荷因子的值進(jìn)行了規(guī)定(0.7：帶有平衡重的電梯,即轎廂質(zhì)量加上0.4～0.5倍額定載重的電梯;1.2：不帶有補(bǔ)償裝置的,或者補(bǔ)償裝置重量小于轎廂額定載荷的30%的電梯),這是其局限性所在。我國(guó)市場(chǎng)上目前只有載荷因子為0.7的,而沒有1.2的。

4.3 電梯總能效評(píng)價(jià)

V D I 4707中定義了電梯總能效等級(jí)極限值的計(jì)算方法,這些計(jì)算方法是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中給定的類型分類值、待機(jī)能效評(píng)價(jià)值和運(yùn)行能效評(píng)價(jià)值來計(jì)算的得出的[8]。

目前,VDI4707中無論是對(duì)電梯類型的分類、電梯待機(jī)能效的評(píng)價(jià)、電梯運(yùn)行能效的評(píng)價(jià),還是對(duì)電梯總能效的評(píng)價(jià),都是不符合我國(guó)國(guó)情的。因此,提出我國(guó)自主建立的標(biāo)準(zhǔn)體系,才能更好的為我國(guó)電梯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步提供可靠的政策依據(jù)。

5 結(jié)語

電梯能效評(píng)價(jià)可以針對(duì)絕大多數(shù)電梯,也能夠真實(shí)的反映不同電梯的能效水平;電梯的自身參數(shù)能夠反映不同電梯之間配置上與能效間區(qū)別;能效評(píng)價(jià)結(jié)果能夠?yàn)殡娞萆a(chǎn)企業(yè)、電梯設(shè)計(jì)人員、消費(fèi)者和使用者提供必要的依據(jù)。但是,目前我國(guó)仍然是把國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于國(guó)內(nèi),與我國(guó)的國(guó)情不相符合;提出符合中國(guó)特色的國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。

[1] 王士琴.電梯能耗測(cè)量與能效評(píng)價(jià)方法的研究[D].上海交通大學(xué),2009.

[2] 何人.電梯的類型[N].建筑報(bào),2000-06-20(004).

[3] 張東平.淺談電梯選型與配置[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(04)：42-43.

[4] 蔡琳瀧.淺談電梯選型的基本方法與步驟[J].福建建設(shè)科技,2003,(04)：26-27.

[5] 朱春明,張捷,何永勝.電梯的能效測(cè)試和評(píng)價(jià)方法研究[J].節(jié)能技術(shù),2012,(03)：236-238.

[6] 符雁斌,荀倩,荀博洋,薄利龍,龔文佳.曳引電梯能效評(píng)價(jià)方法研究[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào),2017,(08)：33-38.

[7] 姚澤華.基于超級(jí)電容的電梯節(jié)能控制技術(shù)與能效評(píng)價(jià)方法研究[D].天津大學(xué),2012.

[8] 李常磊.曳引電梯能效評(píng)價(jià)方法研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2014.