浅谈电梯节能环保化的应用发展趋势

浅谈电梯节能环保化的应用发展趋势

赵剑明

（浙江双金机械集团股份有限公司浙江杭州 311115）

摘要：电梯是现代社会不可或缺的交通运输工具。本文首先介绍了目前电梯节能应用的现状，介绍了减少电梯能耗的应用方式和环保设计的方案，阐述了电梯节能环保化的应用发展趋势。

关键词：电梯、节能、趋势

随着世界经济的发展，尤其是中国在世界经济和能源市场中的崛起，世界能源需求越趋紧张，2030年的世界能源需求增幅将远超过50%。为应对潜在能源危机，各国政府相应推出能源政策，鼓励节能技术及节能产品开发，加强耗能产品监管。电梯作为建筑物中的主要耗能设备之一，其能耗情况已成为政府、企业、客户所关注的焦点之一。从电梯技术研发和推广上，电梯也在快步走向绿色节能化，国内各主流电梯生产商将纷纷主推其节能电梯产品。在国家倡导节能减排的大环境下，拥有类似能源再生等先进节能和功效的电梯，将大范围覆盖既有改造建筑和新生建筑这两大市场。

下面介绍几个减少电梯能耗的应用方式和环保设计的方案：

一、扶手电梯在节能方面的应用

相对于本来就间歇工作的普通垂直电梯，扶手电梯由于具有连续运载、方便快速、运力大的特点，在许多公众场合具有直梯无可替代的作用，发展十分迅速。但也正是由于它连续运行，在空载率较高时，浪费电力和机械磨损高的缺点也十分突出。因此，节能改造的前景广阔，市场巨大，经济效益和社会效益将十分巨大。

由于电梯属于特种设备，直接关系到乘员的人身安全，在目前的技术标准中，并没有自动感应启停方面的规定，因此，目前国内在用的扶手电梯自动感应节能改造项目，大多是业主提出需求，委托原生产厂家进行技术改造，以确保安全。根据其特点，技术方案主要有以下两种：

（一）进出口处设红外线探头，使用人靠近进口时，电梯自动启动全速运行；进出口处探头一段时间没有感应信号，表示梯上已无人，电梯停止进入待命状态，

直至有人靠近重新启动。这种模式在无人乘坐时电梯完全停止，节省电力，同时也减少机械磨损，主要适用于人流很不均匀，电梯空载率较高的场合。

（二）进出口处设红外线探头，安装电机交流变频装置。电梯开启后一段时间无人乘坐时，电梯变降频（降频为25赫兹左右）慢速运行；有人进入入口时，电梯快速进入全速运行状态；进口和出口处探头一段时间没有感应信号，表示梯上已无人，电梯重新进入变频运行状态。这种方式适合人流稍多，无需完全停机的场合。

二、升降电梯在节能方面的应用

有关统计数据表明，电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70%以上。因此，电机拖动系统节约电能具有特别重要的社会意义和经济效益。

下面以升降电梯为例介绍节能原理。核心是如何利用储存的势能与功能，将处于发电制动状态电机输出的电能利用起来。采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外，升降电梯还是一个位能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯由曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%（１吨载客电梯乘客为７人左右）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。

电梯运行中多余的机械能（含位能和动能）通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中，此时电容就好比是一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，通信变频器停止工作，电梯无法正常运行。目前国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过电压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。有源能量回馈器的作用就是能有效的将电容中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15％－50％。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。

三、电梯零部件的可回收性设计

可回收性设计是在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价

值大小、回收处理方法以及回收处理结构工艺性等一系列问题，最终达到零件材料资源和能源的利用程度最高、对环境的污染程度最低的一种设计。例如，在电梯中常用的联接件(螺栓、螺母等)的回收与再利用。

四、电梯的可拆卸性设计

设计人员要使所设计的结构易于拆卸与维护。在设计阶段，可采用模块化设计方法，即对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析，在此基础上划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同产品，满足不同需求。这样既可以很好地解决产品品种规格、产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代缩短设计周期，降低成本，有利于回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。

环保设计的本质特征之一，是在不影响产品的寿命、功能、质量等指标下，依靠技术手段和管理方法，以达到提高资源、能源利用率为目的的一种先进设计方法。环保设计技术是力图比传统设计方法获得数量更多质量更优的产品、使生产过程由粗放型转向集约型的先进设计技术。随着现代化进程的不断发展，电梯也在向着高质量、多功能、低能耗和低成本等方向发展。我国每年都有大量的电梯报废，采用节能环保设计后可使构成电梯的零部件能够方便地分类回收并再生耗最小，使废弃物、垃圾污染程度降到最低。节能环保的设计应用已成为电梯发展的必然趋势。

未来的电梯可以航天入地，开发外星、海洋资源都离不开电梯。节能环保电梯是电梯发展的主流，电梯采用节能环保设计技术之后所拥有的一系列优势表明，具有良好的应用前景，是人类实现可持续发展的必然要求，也是未来技术经济发展的大势所趋。