电梯节能技术分析与探讨

1、电梯节能技术分析与探讨摘 要通过对电梯现状和能耗分析， 探讨电梯节能技 术的推广和应用，提出电梯节能采取的技术措施和主要途径， 从而进一步提高电梯使用效率和节能水平。 关键词 节能减排；能耗；电梯监管；能量回馈中图分类号TP2文献标识码A文章编号：1674-7909 （2014）10-00-0、八 、-前言 节能是摆在人类面前的共同任务，能源问题已经被提到 前所未有的高度。我国是一个耗能大国，更把节能作为头等 大事来抓。据有关调查显示，我国建筑物的能源约占全国总 能耗的 28%左右，是能耗的主力军。电梯的用电量仅次于空 调，远高于照明、供水等的用电量，电梯的能耗已经引起业 界高度重视， 社会对

2、于电梯能耗的关注程度也在与日俱增， 降低电梯的能耗、节约能源对于国民经济具有非常重要的现 实意义。电机技术、功率电子技术、微计算机技术及变频调 速技术的发展，为电梯的节能控制提供了条件。1 我国电梯现状及节能减排意义1.1 电梯节能减排的意义 节能减排是实践科学发展，发展循环经济，建设节约型 和环境友好型社会，实现我国国民经济健康、稳定、可持续 发展的重要国策。在大型公用建筑中，电梯则是一个不折不 扣的“耗能大户” 。随着近几年全国楼市的火暴，电梯市场 需求量也不断扩大。如何采用节能技术，降低电梯能耗，已 成为市场关注的热点。另据中国经济周刊报道，未来 10 年我国新装电梯如果全部采用能源再生

3、电梯，除节电外，还 将减少二氧化碳排放约 5100 万吨、二氧化硫排放约 13.2 万 吨、尘埃排放 5 940 吨，节省 950 亿升水，减少 0.7 吨铅堆 积。因此，做好电梯节能减排，发展绿色节能电梯不仅是实 现可持续发展的需要，也是节约社会能源、保护周边环境的 需要。1.2 我国电梯行业现状 我国的高层建筑随处可见， 国内绝大多数变频调速电 梯，都是采用电梯机组中的电容储存电能方法进行节能的控 制。但这种方法的电阻耗能不仅降低了系统的效率， 使电 阻产生大量热量， 而且恶化了电梯控制柜的周边环境。而 建筑物的能耗约占全国总能耗的 1/ 3 左右。近几年来， 我国 政府逐步加大节能技术研

4、发资金和技术支持， 提倡节能减 排，特别是针对建筑设备中的耗能大户一电梯。如何创建 一个绿色、节能以及环保的电梯行业， 成为我们必须面对 的重大课题。从经济效益和环境保护的长远角度来看，我国电梯驱动系统要想实现节能环保， 必须将电梯节能问题 放在国家能源战略的首位， 进行调度控制， 并且开发节能 减排技术， 以降低电梯的耗电量， 研发绿色节能环保安全 型电梯。因此， 提高能源利用率， 节约能源是一项利国利 民的大事。 然而，在实际应用中， 节能电梯的普及率还很低， 节能电梯不足 5%，还需要进一步推广和应用。2 电梯能耗情况分析对比 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

5、长率还会在两位数以上。因此，对电梯实施节能 审查和监管，采取有效措施降低能耗，是非常必要的，符合 建设资源节约型社会的基本国策。如何降低电梯的有效能耗 和控制无效能耗，值得深入研究和探讨。2.1 电梯能耗非常惊人 电梯耗能主要体现在待机和运行两种工况。电梯在轻载 上行和重载下行时都处于发电状态，而普通电梯却将这部分 电能转换为热能，白白浪费掉了，属于无效能耗。据有关数 据统计，每年每台电梯平均运行次数大概在 20 万 -30 万次， 约有 10 万次左右处于发电状态。一部变频电梯处于发电状 态运行，每次发出来的电能约为 0.2 kwh 左右。如果楼层不 高，按每次发电 0.1kwh 来计算，每

6、年每台电梯耗电 1 万千 瓦时左右； 一部普通电梯， 每天约用电量为 50kwh-150kwh ， 按照每台电梯平均每天用电量约为 80kwh 计算， 假如全国在 用电梯数约为 100 万台，那么每天耗电约为 8000 万千瓦时， 每年消耗电量约为 290 亿千瓦时。从以上情况分析，电梯节 能形势非常严峻，可以说到了刻不容缓的地步 12.2 电梯节能空间巨大 据国家质检总局特种设备安全监察局有关负责人介绍， 目前我国在用电梯约 77 万余台，仅一年耗电量约 200 亿千 瓦时。据有关专家分析，我国 15 年前安装的电梯有相当一 部分是高能耗的老电梯，耗电是现在节能电梯的3 倍 -4 倍。近年来

7、，我国每年新增电梯均在 15%以上。如果每年新增电 梯 13 万部，其中 80%采用节能电梯，按照每天使用 16 h 计 算，全年可节电 32 亿千瓦时。 如果到 2015 年全国电梯仍全 部采用非节能产品， 将会多耗电 800 亿千瓦时， 这相当于三 峡水电站 1 年的发电量，因此电梯具有较大的节能空间。3 电梯节能的主要措施和途径 从电动机设计、制造环节入手是电梯节能的主要途径。 根据有关资料统计，电梯耗电主要在电动机上，约为电梯耗 电的 70%。因此，对电梯电动机的节能改造或节能技术的应 用尤为重要，也是电梯节能的主要应用空间。因此，电梯的 节能重点就在于驱动与曳引系统、电梯调速方式的更

8、新与改 善。3.1 采取永磁同步技术 永磁同步无齿轮曳引机技术是基于具有低速、大转矩特性的永磁同步电动机技术和现代电力电子技术而发展起来 的电梯曳引技术。随着永磁同步曳引机成本的下降，以及在大吨位载重产品方面的研发，其取代蜗轮一蜗杆传动曳引机 的趋势越来越明显。 与有齿轮曳引机相比， 有以下一些优点：3.1.1 永磁同步曳引机无需从电网汲取无功电流， 因而功率因数高； 因无需励磁绕组没有励磁损耗，故效率高，发 热小，因而无需冷却风扇。效率可以提高20% -40%。3.1.2 采用转子磁场定向矢量控制， 具有与直流电动机一样优良的速度、转矩控制特性，起、制动电流明显低于感应 电动机，所需电动机功

9、率和变频器容量都有所减小。永磁同 步曳引机与变频器综合成本由于容量的降低与大一档的有 齿轮曳引机与变频器综合成本接近，甚至更低。3.2采用能量回馈技术电梯属于位能负载，要求频繁的起停，随着载客量多少 的变化、上下行的变换，要求电动机四象限运行。在电梯运 行过程中，轻载上行或者满载下行时电动机由需要消耗电能 转为发电状态，电机将处于再生发电制动状态。为解决电动 机处于再生发电状态产生的再生能量，在变频器的直流母线 两端并接上能量回馈装置，采用有源逆变技术将再生能量及 时高效地逆变为与电网同频率、同相位的交流电反送电网。 电梯节能能量回馈系统的作用就是将储存在变频器直流侧 电容中的电能及时逆变为交

10、流电， 并回馈给电网， 从而达 到节能的目的。对于直流电能到交流电能的逆变目前已经有 一些成熟的技术 2。能量回馈装置通常采用 PWM 控制模式， 使回馈至电源电网的电能谐波污染少、功率因数高，节约了 大量的能源，满足了电梯驱动系统对速度跟随的快速性和精 确性要求，使曳引驱动电动机在四象限内运行时的工作效率 更高。采用能量回馈技术的电梯具有以下特点3.2.1 采用 PWM 脉宽调制技术， 输出相位准确， 有效抑 制高次谐波。3.2.2 采用先进的微处理器，速率高、精度高、稳定性 能好，抗干扰能力强。3.2.3 应用电抗器和噪声滤波器，可直接和 380-460V 电 网直接使用，在需要频繁起制动的场合，节电更明显。3.2.4 能量转换率 97%以上，节能 15%-40%。3.2.5 制动产生的能量得到回收利用，系统节能又环保。3.2.6 系统发热量降低， 机房不再使用空调， 减少日常维 护工作，提高电梯使用寿命。3.3 采取综合监管措施 电梯要达到最好节能效果，需要各方面的共同努力，特 别是需要特种设备安全监察机构的统一监督指导，推行和采 取一系列电梯节能监管措施：3.3.1 审核新建楼宇电梯配置方案， 使电梯数量和主机电动机功率与使用率相匹配；3.3.2 推动并联、 目标选层等群控技术的广泛应用， 减少电梯的无效能耗；3.3.3