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淺談電梯節(jié)能裝置——能量回饋器節(jié)能裝置—— 在推廣中的困惑與措施

已有 1136 次閱讀2015-10-9 14:43 |個人分類:T電梯電能回饋裝置| 電梯節(jié)能, 能量回饋器, 電梯節(jié)能技術(shù), 電梯節(jié)能設(shè)備, 電梯再生能源

淺談電梯節(jié)能裝置——能量回饋器節(jié)能裝置—— 在推廣中的困惑與措施

編輯簡介：

本文論述了電梯節(jié)能設(shè)備（能量回饋器）在電梯推廣過程中的困惑與措施。

文章摘要：

據(jù)悉，目前全國在用電梯總保有量已超過 100 多萬臺，成為世界上電梯總保有量最多的國家。而且，隨著我國城市化進程進入快速發(fā)展期，每年都將有超過數(shù)十萬臺新增電梯(新增電梯數(shù)量世界第一)投入使用。電梯作為交通工具，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙?nbsp;的一部分。

關(guān)鍵詞：

電梯節(jié)能能量回饋器電梯節(jié)能技術(shù) 電梯節(jié)能設(shè)備電梯再生能源電梯回饋節(jié)能裝置電梯能量回饋節(jié)能原理電梯能量回饋節(jié)能原理

電梯的轎廂與電梯配重連接在鋼絲的兩端，懸掛于電梯驅(qū)動電動機上。當電動機正向或者反向旋轉(zhuǎn)時，轎廂會相應(yīng)的上行或者下行，實現(xiàn)了電梯運送乘客或者貨物的目的。位于電梯控制系統(tǒng)中的變頻器是驅(qū)動電動機運行的裝置。一般來講，電梯平衡系數(shù)為 45%左右，即轎廂內(nèi)放置45%左右載重時，轎廂與電梯配重的重量相當。因此，當電梯轎廂重量小于電梯配重重量時，電梯上行勢能轉(zhuǎn)化為電能向電動機回饋能量，即發(fā)電運行；電梯下行時需要電動機拖動負載作功，電動機從電網(wǎng)中消耗電能，即電動運行；反之當電梯轎廂重量大于電梯配重重量時，則上行為電動運行，下行為發(fā)電運行。

電梯發(fā)電運行，所產(chǎn)生的能量通過電動機和變頻器轉(zhuǎn)化為變頻器直流母線上的直流電能。這些能量被臨時存儲在變頻器直流回路的電容中，隨著電梯工作時間的持續(xù)，電容中的電能和電壓越來越高，導(dǎo)致過壓故障，使電梯停止工作。目前，電梯為了避免過壓故障，通常在直流母線上增加能耗制動部分－－通過制動單元將這部分能量以發(fā)熱的方式消耗的制動電阻上。

上述方法十分浪費，最理想的方案是電梯使用能量回饋裝置，可以將這部分直流母線上的能量自動回饋到交流電網(wǎng)上，供電梯周邊設(shè)備用電。現(xiàn)有能量回饋單元的能量轉(zhuǎn)化率超過了 97%，而且不會污染電網(wǎng)。一般電梯的節(jié)電率可達 15～45%。電梯能耗的現(xiàn)狀據(jù)悉，目前全國在用電梯總保有量已超過 100 多萬臺，成為世界上電梯總保有量最多的國家。而且，隨著我國城市化進程進入快速發(fā)展期，每年都將有超過數(shù)十萬臺新增電梯(新增電梯數(shù)量世界第一)投入使用。電梯作為交通工具，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚囊徊糠帧?nbsp;電梯運營離不開電能，一般正常使用的普通電梯，每天用電量大約在 30 度至 150 度之間，如果按照一部電梯每天用電 80 度計算，每年耗電量達 29200 度。

由此可見，電梯能耗已經(jīng)成為建筑能耗的重要部分。在用的電梯中大部分是使用變頻器驅(qū)動電機的方式，電梯在運行過程中，有電動運行與發(fā)電運行(也叫制動運行)兩種狀態(tài)。當電梯啟動達到最高運行速度時產(chǎn)生的機械動能也是最大的，而當電梯到達目的層前要逐步減速，而這個減速的過程就是電梯釋放機械動能的一個過程。在系統(tǒng)設(shè)計時是通過電動機可以將這一運動過程的機械能轉(zhuǎn)換成電能存儲在變頻器內(nèi)部的大電容中(發(fā)電運行狀態(tài)會產(chǎn)生一部分能量，我們稱之為再生能源)。實際上輸送回這個大電容中的電能越多，電容電壓就會越高，如果不能及時把電容器儲存的這些電能釋放掉，電梯就可能產(chǎn)生過壓故障，會直接導(dǎo)致電梯無法正常工作運行。因此在使用中會通過外置制動電阻將這些能量以熱能的方式消耗掉，這個制動的過程使整個控制屏的溫度上升，此時如合理使用電梯回饋節(jié)能裝置的話，就可以有效地將電容中儲存的直流電能輕易地轉(zhuǎn)換成交流電能并且及時輸送電網(wǎng)。這樣不但實現(xiàn)了節(jié)電的目的，還可以避免大功率電阻的工作，會極大地改善電梯系統(tǒng)的運行，并且避免了因使用能耗電阻而造成的系統(tǒng)效率低、電梯控制柜的發(fā)熱，環(huán)境溫度過高等缺點。同時能量回饋器將這部分再生能源轉(zhuǎn)換為市電，每年節(jié)約的電能相當可觀。

現(xiàn)目前的電梯節(jié)能技術(shù)一般是使用能量回饋裝置來收集電梯再生能源，可以節(jié)省 15%～ 45%的耗電量，且速度越高、載重越大，省電的效果越好。按照平均 20%的數(shù)據(jù)計算，如果全國的電梯都安裝了能量回饋裝置，每年可以從電梯中回收大約 58 億度電。這個數(shù)字是什么概念呢？我們看一下，據(jù)中國水利網(wǎng)數(shù)據(jù)，國家黃河小浪底水電廠每年發(fā)電量平均為 51 億度，也就是說，全國的電梯使用能量回饋裝置來收集電梯再生能源，相當于又造了一個小浪底水電廠！

故使用能量回饋裝置收集電梯再生能源，同時也降低了電梯運行中的發(fā)熱量，即減少了需保持工作溫度而帶來的能源投入，也將大大降低電梯控制系統(tǒng)的故障率，延長使用壽命。二十一世紀能源將日益緊張，我國又是能源消耗大國，節(jié)能勢在必行。因此，使用能量回饋裝置收集電梯再生能源是利國利民的一件好事，是造福子孫后代的大事。目前現(xiàn)狀的情況與困惑在變頻電梯上使用能量回饋器安裝比較簡單，只需幾根線即可完成安裝，既然有如此簡單方便的電梯節(jié)能產(chǎn)品，比起一般的舊梯改造操作簡單得多，在推廣上應(yīng)該是順水推舟的事情，然而在目前仍是舉步維艱。

到底是什么問題阻礙了新電梯與在用電梯在節(jié)能方面的推廣呢？筆者在推廣此類節(jié)能產(chǎn)品過程中分析出的幾個原因：

一：到目前為止，我國有關(guān)部門并沒有對電梯節(jié)能實行強制標準和強制驗收，忽視了電梯節(jié)能的實際意義，并缺少對電梯節(jié)能的宣傳，對于加裝能量回饋器基本上是由電梯企業(yè)或使用單位出于自身情況而銷售和使用的，但使用普及率非常低，尤其是在用的電梯客戶上；

二：在新梯銷售上，由于安裝同類型的節(jié)能電梯比普通電梯的成本高，開發(fā)商過分追求經(jīng)濟利益，更多地考慮建設(shè)成本而不考慮使用成本，作為新梯的銷售上，使用能量反饋器非常之少。

三：易于忽略，作為電梯設(shè)備來說，電梯的用電量占整棟大廈已是很少的一部分，若再以節(jié)約的度數(shù)比較，更是微乎其微，如在酒店這類場所的電梯臺數(shù)不多，所占的份額低，盡管能節(jié)省一定比例的電費，但積極性不高，而且由于節(jié)能改造初期投資大，成本回收所需時間較長，產(chǎn)出的周期過長，用戶不愿意在前期投入資源搞節(jié)能。在居民小區(qū)里，有的物業(yè)主管認為，反正電費是住戶承擔的，改造了自己沒什么實惠，不如維持現(xiàn)狀。

四：以回饋器的投入與產(chǎn)出來計算，以一臺設(shè)備投入一萬多元，每天節(jié)省 15 度電，一年節(jié)省的電費約為 5500 度即相當于 5500 元，客戶覺得要兩年多收回成本的時間過長。

五：客戶使用的迫切性不高，由于加裝能量反饋器不同于電梯維修，可有可無，不同于電梯出故障必須要馬上修復(fù)，故推進緩慢。

六：衡量節(jié)電效果的工作繁瑣，由于反饋回電網(wǎng)的電直接給大樓的其他設(shè)備使用，需要另外加裝多塊電度表經(jīng)過一定周期測試才能對比直觀呈現(xiàn)效果，一般的市民沒有電工方面的知識難以理解節(jié)能效果。

七：從電梯檢驗的角度來說，增加能量回饋器雖然只是在變頻器旁邊一個部件，但由于是改變了系統(tǒng)的控制方式，按電梯的檢驗規(guī)則來說是改造的項目，必須經(jīng)過政府部門的檢驗，這樣又帶來了檢測費用，必然導(dǎo)致加裝成本的增加投入，嚴重阻礙了節(jié)能項目的推進。

有效解決的措施：

雖然電梯能量回饋器能在經(jīng)濟上、環(huán)保上帶來很大的效果，但在推廣的過程中仍未能引起各方面的重視，總結(jié)如下：

一：從符合電梯的標準方面推介 `針對國家標準 GB7588 對于機房的溫度要求，在夏天的時候室外溫度已達 35 度，如加上制動電阻的發(fā)熱，電機的發(fā)熱，整個機房的溫度將大大超過 40 度，個別地方(如控制屏內(nèi) 部)甚至達到 70-80 度，大大縮短了設(shè)備的壽命。為符合該電梯機房的標準機房內(nèi)要安裝空調(diào)或中央空調(diào)散熱以達到機房溫度 5-40 度，可以與客戶算一筆經(jīng)濟帳，一般用戶在機房內(nèi) 安裝空調(diào)，空調(diào)的功率以為 3.8KW 來算，一年按需要運行的天數(shù)為 200 天，每天按運行 12 小時計算，一年即用電 9120 度。如果采用能量回饋器后，僅散熱空調(diào)的運行的電費差不多就可收回成本，還沒有計算空調(diào)的硬件投入和日后的維護成本。再加上能量反饋可節(jié)省 20% 的電能，更使得收回成本的時間縮短。即通過客戶需改善機房溫度時，通過經(jīng)濟的角度去推介能量反饋器，是一個非常有效的時機。

二：從設(shè)備使用的壽命方面推介由于變頻器在制動的時候,制動模塊工作有大電流經(jīng)過會產(chǎn)生熱量, 由于通過制動電阻進行能量轉(zhuǎn)換，把多余的能量轉(zhuǎn)換為熱能，使得制動電阻發(fā)熱，從而導(dǎo)致整個控制屏和機房溫度不斷地升高。眾所周知，溫度的升高會大幅縮短設(shè)備的使用壽命，會使元器件的壽命大幅下降，器件老化故障不斷等。變頻器一般工作環(huán)境要求：最低環(huán)境溫度-5℃，最高環(huán)境溫度 40℃。有研究表明，變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降，環(huán)境溫度升高 10 度，變頻器使用壽命將減半。故夏季一般是變頻器故障的多發(fā)季節(jié)，要確保變頻器能長期穩(wěn)定和可靠地運行，關(guān)鍵在于減低變頻器自身的發(fā)熱。然而制動電阻的發(fā)熱產(chǎn)生熱源更加速了機房空氣中塵埃的流動，最致命的這些塵埃吸附著靜電，電子元器件對靜電是非常敏感的，如被靜電放電破壞后，將造成電子元器件軟擊穿，軟擊穿會導(dǎo)致線路板無法正常工作。故在與用戶推介時，注重明確機房溫度的問題，一旦加裝能量反饋器后，整個控制屏的溫度趨于常溫，大大降低了變頻器的工作溫度，也就使得設(shè)備的壽命大大延長，也就降低了設(shè)備的維護成本，效益也出來了。

三：從政府部門制定能耗標準，確立準入門檻。政府相關(guān)部門參照家用電器的能效指標制定電梯的能效等級，定義節(jié)能電梯以及舊電梯改造后必須達到的能效等級的規(guī)定及管理辦法，將電梯的能效檢查列入電梯的日常年檢中。故電梯能效標準的研究制訂顯得迫在眉捷，有了標準才能有依據(jù)，才能對電梯是否節(jié)能提供綜合測評，從制度上有力推廣能電梯新技術(shù)。如國內(nèi)部分城市實施的汽車排放超標強制報廢一樣，并強令能效等級低的電梯必須進行淘汰，讓用戶感受節(jié)能的壓力，迫使早日使用節(jié)能產(chǎn)品。

四：政府資金的支持政府應(yīng)出臺扶持政策，由當?shù)卣O(shè)立電梯專項補貼資金，給予更新節(jié)能電梯一定的費用補貼等支持措施。對節(jié)能電梯的生產(chǎn)商以政策扶持，比如給予一定的稅收或檢驗費用的優(yōu) 惠，在檢測費用給予優(yōu)惠，或?qū)﹄娞莨?jié)能的企業(yè)進行獎勵政策，加快能量反饋器的推廣。
五：引入國際通行模式--能源管理模式的開展引入國際通行模式能源管理模式的開展由專業(yè)化的能源服務(wù)單位出資進行節(jié)能改造，以電梯改造前后平均每天用電量對比，雙方確定所能節(jié)約的電能。之后電梯用戶按所節(jié)約電能的費用以一定比例返還給節(jié)能改造企業(yè)。這么一來，電梯用戶不用出一分錢就能享受節(jié)能的“免費午餐” ，而且返還期限一到，電能回饋器就歸用戶所有，用戶以后按照實際費用繳交電費便可。

“合同能源管理”，對很多人來說還是個陌生名詞，但在西方發(fā)達國家，這已是一個迅速擴張、日趨熱門的新型產(chǎn)業(yè)。合同能源管理是一種市場化節(jié)能機制，以減少的能源費用來支付節(jié)能項目的全部成本。由于接受節(jié)能改造的單位無需投入任何費用，卻能從中獲益，且與實施節(jié)能改造的合同能源服務(wù)企業(yè)“雙贏” ，因此合同能源管理被稱作“不花錢的節(jié)能” 。

合同能源管理模式的推廣，需要理念的轉(zhuǎn)變、體制的改革、環(huán)境的完善、政策的支持，以促進節(jié)能意識的提高和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的形成。結(jié)束語筆者在實際的工作中總結(jié)了整個電梯節(jié)能工作的開展，單單從企業(yè)角度去推動整個行業(yè) 的節(jié)能工作是遠遠不夠的，也可以說是舉步維艱。只能通過政府部門大力推廣，才可能有大的發(fā)展，也就是通過“政府指導(dǎo)、市場運作”的方式，將電梯節(jié)能從點點滴滴開始，到聚沙成塔以推動這一利國利民的電梯節(jié)能降耗工作。