浅谈电梯节能技术的应用分析

浅谈电梯节能技术的应用分析

【摘要】本文作者分析了我国电梯的现状，并主要从变压变频调速技术、能量回馈技术以及群控技术等方面介绍了电梯的节能技术。

【关键词】电梯；节能技术；应用；分析

据资料介绍，我国仅三星级以上的酒店，空调和电梯 2 项耗电量就占城市耗电量的1/3，电梯是现代建筑最大的用电设备之一。随着我国经济建设的不断发展，人民生活水平的不断提高，电梯的拥有量呈不断上升趋势，电梯的能耗也随之不断增高。因此，电梯节能降耗的研究已引起社会各界的广泛关注。开展电梯的节能降耗工作已经是大势所趋，这是一项利国利民的重要工作。

1 我国电梯的现状

作为楼宇中的高能耗设备，电梯的节能对于我国的可持续发展尤为重要。有关数据显示，截止2011 年底，全国在用电梯达到115.7 万台。其中，约有1/3 的电梯为交流双速、交流调压调速等老旧电梯；节能电梯不足总量的10%；采用永磁同步拖动技术的不足5%；应用制动电能回馈技术的不足0.5%。据国家特种设备主管部门近期的统计和预测，今后几年我国电梯增长率还将在15％以上。因此，对电梯实施节能审查和监管，采取有效措施降低能耗，是非常必要和现实的，符合建设资源节约型社会的基本国策，必将取得显著成效。

据美国和香港权威机构提供的统计数据显示，电梯耗电要占到

大楼总能耗的3％～7％，我国电梯的能耗相对来说可能会更高一些。以2008年底我国在用电梯115.7万台计，按每台电梯每年工作360 天，每天耗电80 kw·h 计算，全年耗电量约为333.9 亿kw·h。由此可见，电梯已成为耗能大户，电梯节能降耗已引起社会各界的关注。电梯行业已比以往任何时候都更为努力地为减少电梯的能耗进行探索，通过近几年的研究和开发，一些电梯的节能技术也日趋成熟，对电梯产品总能耗产生了巨大影响，为电梯节能带来了巨大空间。

2 电梯节能技术介绍

2.1 vvvf（变压变频调速）技术

vvvf 技术在现代交流调速电梯驱动控制系统中得到了最广泛的应用。电梯驱动系统采用成熟的vvvf 技术早已成为当今改善电梯驱动控制性能、提高电梯运行质量的主要途径。vvvf 技术淘汰了各类交流双速电机调速驱动，取代了直流无齿轮驱动，不仅使电梯的运行性能优越，同时也有效地节约了能源，降低了损耗。以下按照电梯运行的不同阶段来分析vvvf 电梯的节能性。电梯运行可简化为起动、稳速运行、制动 3 个阶段。

2.1.1 起动阶段：vvvf 由于在低频条件下起动，无功电流小，从而大大降低了总的起动电流，降低了能耗。

2.1.2 稳速段：acvv（调压调速）电梯在稳速运行段所消耗的能量在满载和半载上行的条件下与vvvf 控制的电梯相近。而在轻载上行（或重载下行）时，由于倒拉效应，acvv 电梯要从电网

取得能量产生制动转矩，而vvvf 电梯工作在再生发电制动状态，不需从电网中获得能量。

2.1.3 制动段：acvv 电梯在制动段一般采用能耗制动方式，即从电网中取得能耗制动电流，电流变成热能消耗在电机的转子中，对于较大惯性轮的电机，能耗制动电流可达到60～80 a，电机的发热也比较严重。而vvvf 电梯在制动段不需从电网中获得任何能量，电动机运行在再生发电制动状态，电梯系统的动能转化成电能消耗在电机外部电阻上，不仅节能，而且也避免了制动电流引起的电机发热现象。经实际运行测算比较，采用vvvf 控制的电梯，与acvv 调速电梯相比，节能达30%以上。vvvf 系统还可以提高电气系统功率因数，降低电梯线路设备的容量和电动机的容量达30%以上。根据以上所述，可知vvvf 变频调速电梯具有明显的节能特性，代表了电梯调速的发展方向，具有显著的经济效益和社会效益。

2.2 能量回馈技术

电梯的结构可以简单地看作为一个定滑轮及其两侧的重物，一侧的重物为轿厢及乘员，另一侧的为对重，起到定滑轮作用的是曳引机。电梯工作时，曳引机拖动两边的重物将电能与重力势能互相转化。当轿厢与乘员的重量超过对重的重量，电梯上行时，电机做功，将电能转化为势能；下行时，重力做功，将势能转化为电能。当轿厢与乘员的重量小于对重的重量，电梯上行时，重力做功，将势能转化为电能；下行时，电机做功，将电能转化为势能。由重力

势能转化而成的电能，通过电机进入电梯控制柜中的变频器的直流电容中，这些能量如果不及时消耗，累积超过了电容能容纳的极限，将会损坏变频器，所以，比较普遍的做法是，将这些电能通过发热电阻将它们转化为热量散发出去。但这种做法有以下缺点：

2.2.1 浪费能量，降低了系统的效率；

2.2.2 电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作；

2.2.3 简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵

升电压，限制了制动性能的提高。同时，这种做法使得电梯机房的温度很高，为了使电梯正常工作，往往要使用空调来降温，增加了能源的消耗。通过使用能量回馈装置，可以很好地解决这个问题。iastar-rg 能够实时地检测变频器直流母线上的电压及电网频率，把变频器直流母线上多余的电能重新逆变为交流电，并反馈到电网中，让每一部电梯，在制动时都成为一部小型发电机，把发出的电能用于人们的生产、生活，使得电梯用电更为节能、高效，长期使用更是具有非常高的经济效益。

安装了能量回馈装置的电梯，年均运行总耗电量普遍可下降25%～35%，机房空调耗电量夏季可下降40%～60%，一台20 层的电梯一年可以节省6000 kw·h 电能左右，一个拥有100 部电梯的小区，一年则可节省60 万kw·h 电能，相当于800 个家庭 1 年的用电量。国家黄河小浪底工程每年发电量平均为51 亿kw·h；大亚湾核电站每年发电量平均为137 亿kw·h。如果将能量回馈装置应用于全国所有的电梯，全国电梯每年节约的

电量约相当于小浪底工程26 个月的发电量；相当于大亚湾核电站10 个月的发电量。

2.3 群控技术

群控电梯就是多台电梯集中排列，共有厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制的电梯。召唤信号的分配采用最小等待时间原则，充分考虑电梯的层楼距离、召唤和指令的登记情况、超越情况、反向情况等等因素，实时调配具有最快响应时间可能性的电梯来应答每一个召唤，从而充分挖掘电梯的运输能力，大大提高电梯的运行效率。群控技术虽然不能使某一台电梯运行时达到节能的效果，但可以通过合理的调度实现群组中电梯的节能。另外，目前比较新的几种群控调度技术如目的层选层技术、分层技术等，可以保证在相同的运载能力的情况下，减少群组中电梯的数量或减少电梯的额定载重，达到节能的效果。

3 结语

中国是一个能源匮乏国，又是一个能源消耗大国，然而能源利用率却只有约32%，比国外先进水平低十多个百分点。倡导节能环保、科学创新，构建节约型社会，已成为我国政府工作的一个重点。全国人大常委会于2007 年10 月28 日通过的《中华人民共和国节约能源法》中规定，“对高耗能的特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管。”国家质检总局质检特函［2007］29 号文件提出：要对锅炉、换热压力容器、电梯等高耗能特种设备实行能效测试，加强特种设备使用环节的节能监管。电梯节能技