電梯能耗測(cè)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(duì)一些典型電梯進(jìn)行了能耗實(shí)測(cè)試驗(yàn)，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(duì)其能耗水平影響不顯著，最后提出了一些電梯節(jié)能改造措施，希望可以為電梯能耗的相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：電梯;能耗測(cè)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(shè)備，也是主要的能耗設(shè)備之一。有統(tǒng)計(jì)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(dāng)前電梯中大量應(yīng)用了群控、變頻控制、能量回饋等技術(shù)，但大部分電梯還沒(méi)有采用相關(guān)的節(jié)能設(shè)計(jì)，且能耗標(biāo)準(zhǔn)也不明確，導(dǎo)致電梯能源浪費(fèi)問(wèn)題長(zhǎng)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(shù)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(fù)雜，控制方式多樣，涉及電氣設(shè)備多種多樣，因此其能耗水平受到眾多因素的影響。以當(dāng)前廣泛應(yīng)用的曳引式驅(qū)動(dòng)電梯為例，其能耗由曳引系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、門(mén)機(jī)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(jī)能耗

電梯在無(wú)人乘坐時(shí)為待機(jī)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(fēng)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(zhǎng)期無(wú)人乘坐，則會(huì)在控制系統(tǒng)的控制下自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，照明會(huì)變暗，風(fēng)扇也不再轉(zhuǎn)動(dòng)，因此待機(jī)能耗水平一般較低，可以不考慮待機(jī)能耗。

1.2 ? ?運(yùn)行能耗

電梯在有人乘坐時(shí)，由于需要將載荷運(yùn)送到指定樓層，因此需要較大的功耗。其中，曳引和驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中，不同的電梯采用的曳引和驅(qū)動(dòng)方式不同，其使用的電機(jī)性能也各不相同，不同廠(chǎng)家、型號(hào)和使用環(huán)境下的電梯產(chǎn)品會(huì)有較明顯的能耗差異。電梯運(yùn)行實(shí)際上就是對(duì)載荷做功，同時(shí)克服自身各部件之間的摩擦力，這都需要電能提供動(dòng)力。

1.3 ? ?運(yùn)行工況

電梯在不同的工況下，其能耗水平是不同的。一般來(lái)說(shuō)，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(huì)相應(yīng)較少。天氣和季節(jié)也會(huì)對(duì)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(fēng)等需求加大，且設(shè)備發(fā)熱會(huì)損失部分能量，因此能耗較大;相反，如果在寒冷的冬季，設(shè)備不會(huì)發(fā)熱，通風(fēng)或冷氣系統(tǒng)也無(wú)需全功率運(yùn)行，此時(shí)的功耗水平自然會(huì)低很多。此外，電梯設(shè)計(jì)中是否采用了群控、變頻控制、能量回饋等技術(shù)，對(duì)電梯能耗水平有顯著影響。使用年限和管理方式也會(huì)影響電梯能耗。

2 電梯能耗測(cè)量及分析

2.1 ? ?能耗測(cè)量

當(dāng)前對(duì)于電梯的能耗測(cè)試過(guò)程還沒(méi)有形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此本文按照一般電氣參數(shù)測(cè)量原則進(jìn)行操作。

（1）控制電梯停在一樓，一人在電梯口進(jìn)行操作，另一人到機(jī)房進(jìn)行操作。

（2）在機(jī)房的人員首先要切斷電梯電源，然后找出電梯電源的接線(xiàn)端子，將3個(gè)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(fù)極流出。同時(shí)，把3個(gè)鉗式電壓測(cè)量線(xiàn)接入電流輸出端的端子上，最后找到接地線(xiàn)端子并做好接地處理。

（3）把電壓測(cè)量線(xiàn)的線(xiàn)端分別接入能效測(cè)試儀的輸入端口，啟動(dòng)能效測(cè)試儀電源，待儀器初始化完成后，在儀器面板輸入電梯的測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)并記錄;反復(fù)進(jìn)行上述操作3次取平均值。

（5）檢查數(shù)據(jù)，無(wú)誤后關(guān)閉電梯電源，拆線(xiàn)后恢復(fù)電梯供電;測(cè)量完畢。

2.2 ? ?能耗分析

根據(jù)上述測(cè)量步驟所得數(shù)據(jù)，整理成電梯參數(shù)及實(shí)測(cè)能耗數(shù)據(jù)表，如表1所示。

從測(cè)量結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)：

（1）電梯A和電梯B的廠(chǎng)家、基本參數(shù)、控制方式基本一致，但是由于電梯B安裝了節(jié)能反饋裝置，因而其空載直駛的噸千米耗電量更低。電梯A為1.373 kWh/（t·km），電梯B為0.938 kWh/（t·km），后者比前者節(jié)能約31.7%。

（2）電梯A和電梯C的廠(chǎng)家和基本參數(shù)不同，但控制方式基本一致，實(shí)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯差異，這表明電梯能耗水平與電梯基本參數(shù)關(guān)系不大。

（3）電梯A、電梯B和電梯C都是近年才投入運(yùn)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(shè)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(duì)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(shè)備

在電梯安裝完成后，隨著使用年限的增加，其性能會(huì)逐漸下降。當(dāng)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(shè)備老化和技術(shù)落后，已經(jīng)成為典型的高能耗設(shè)備，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況予以淘汰。為了明確淘汰標(biāo)準(zhǔn)，政府部門(mén)要做好全面的調(diào)查和分析，制定符合新時(shí)代要求的電梯能效標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)制將不符合新標(biāo)準(zhǔn)的高耗能電梯設(shè)備報(bào)廢，從源頭上減少能源浪費(fèi)。

3.2 ? ?鼓勵(lì)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?chē)?yán)重的電梯，會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而這些電梯大多是可以進(jìn)行改造升級(jí)的，因此對(duì)于舊電梯而言，最好的改造措施就是加裝能量回饋裝置。可以通過(guò)宣傳等手段，鼓勵(lì)居民或物業(yè)加裝能量回饋裝置，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.3 ? ?積極向新能源電梯轉(zhuǎn)型

當(dāng)前我國(guó)電梯能源均以電能為主，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電能供應(yīng)變得越來(lái)越緊張。近年來(lái)已經(jīng)有一些太陽(yáng)能電梯產(chǎn)品通過(guò)了國(guó)家質(zhì)檢總局的檢驗(yàn)并投入使用，通過(guò)太陽(yáng)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(dǎo)電梯行業(yè)研制低成本、高效率的新能源電梯，使傳統(tǒng)電梯朝著新能源方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能建筑的興起，電梯的運(yùn)行方式也將變得更加復(fù)雜，這無(wú)疑會(huì)使電梯的能耗測(cè)量過(guò)程變得更加困難。但隨著設(shè)備和技術(shù)的進(jìn)步，電梯能耗分析技術(shù)必將得到改善，并進(jìn)一步推動(dòng)電梯向節(jié)能化方向發(fā)展。

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收稿日期：2020-04-25

作者簡(jiǎn)介：李遙（1988—），男，江西人，碩士研究生，研究方向：控制工程。