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淺談電梯節能裝置——能量回饋器節能裝置—— 在推廣中的困惑與措施

已有 1121 次閱讀2015-10-9 14:43 |個(gè)人分類(lèi):T電梯電能回饋裝置| 電梯節能, 能量回饋器, 電梯節能技術(shù), 電梯節能設備, 電梯再生能源

淺談電梯節能裝置——能量回饋器節能裝置—— 在推廣中的困惑與措施

編輯簡(jiǎn)介：

本文論述了電梯節能設備（能量回饋器）在電梯推廣過(guò)程中的困惑與措施。

文章摘要：

據悉，目前全國在用電梯總保有量已超過(guò) 100 多萬(wàn)臺，成為世界上電梯總保有量最多的國家。而且，隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程進(jìn)入快速發(fā)展期，每年都將有超過(guò)數十萬(wàn)臺新增電梯(新增電梯數量世界第一)投入使用。電梯作為交通工具，已經(jīng)成為人們日常生活不可缺少的一部分。

關(guān)鍵詞：

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電梯的轎廂與電梯配重連接在鋼絲的兩端，懸掛于電梯驅動(dòng)電動(dòng)機上。當電動(dòng)機正向或者反向旋轉時(shí)，轎廂會(huì )相應的上行或者下行，實(shí)現了電梯運送乘客或者貨物的目的。位于電梯控制系統中的變頻器是驅動(dòng)電動(dòng)機運行的裝置。一般來(lái)講，電梯平衡系數為 45%左右，即轎廂內放置45%左右載重時(shí)，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(shí)，電梯上行勢能轉化為電能向電動(dòng)機回饋能量，即發(fā)電運行；電梯下行時(shí)需要電動(dòng)機拖動(dòng)負載作功，電動(dòng)機從電網(wǎng)中消耗電能，即電動(dòng)運行；反之當電梯轎廂重量大于電梯配重重量時(shí)，則上行為電動(dòng)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(guò)電動(dòng)機和變頻器轉化為變頻器直流母線(xiàn)上的直流電能。這些能量被臨時(shí)存儲在變頻器直流回路的電容中，隨著(zhù)電梯工作時(shí)間的持續，電容中的電能和電壓越來(lái)越高，導致過(guò)壓故障，使電梯停止工作。目前，電梯為了避免過(guò)壓故障，通常在直流母線(xiàn)上增加能耗制動(dòng)部分－－通過(guò)制動(dòng)單元將這部分能量以發(fā)熱的方式消耗的制動(dòng)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(xiàn)上的能量自動(dòng)回饋到交流電網(wǎng)上，供電梯周邊設備用電。現有能量回饋單元的能量轉化率超過(guò) 了 97%，而且不會(huì )污染電網(wǎng)。一般電梯的節電率可達 15～45%。電梯能耗的現狀據悉，目前全國在用電梯總保有量已超過(guò) 100 多萬(wàn)臺，成為世界上電梯總保有量最多的國家。而且，隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程進(jìn)入快速發(fā)展期，每年都將有超過(guò)數十萬(wàn)臺新增電梯(新增電梯數量世界第一)投入使用。電梯作為交通工具，已經(jīng)成為人們日常生活不可缺少的一部分。電梯運營(yíng)離不開(kāi)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(jiàn)，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動(dòng)電機的方式，電梯在運行過(guò)程中，有電動(dòng)運行與發(fā)電運行(也叫制動(dòng)運行)兩種狀態(tài)。當電梯啟動(dòng)達到最高運行速度時(shí)產(chǎn)生的機械動(dòng)能也是最大的，而當電梯到達目的層前要逐步減速，而這個(gè)減速的過(guò)程就是電梯釋放機械動(dòng)能的一個(gè)過(guò)程。在系統設計時(shí)是通過(guò)電動(dòng)機可以將這一運動(dòng)過(guò)程的機械能轉換成電能存儲在變頻器內部的大電容中(發(fā)電運行狀態(tài)會(huì )產(chǎn)生一部分能量，我們稱(chēng)之為再生能源)。實(shí)際上輸送回這個(gè)大電容中的電能越多，電容電壓就會(huì )越高，如果不能及時(shí)把電容器儲存的這些電能釋放掉，電梯就可能產(chǎn)生過(guò)壓故障，會(huì )直接導致電梯無(wú)法正常工作運行。因此在使用中會(huì )通過(guò)外置制動(dòng)電阻將這些能量以熱能的方式消耗掉，這個(gè)制動(dòng)的過(guò)程使整個(gè)控制屏的溫度上升，此時(shí)如合理使用電梯回饋節能裝置的話(huà)，就可以有效地將電容中儲存的直流電能輕易地轉換成交流電能并且及時(shí)輸送電網(wǎng)。這樣不但實(shí)現了節電的目的，還可以避免大功率電阻的工作，會(huì )極大地改善電梯系統的運行，并且避免了因使用能耗電阻而造成的系統效率低、電梯控制柜的發(fā)熱，環(huán)境溫度過(guò)高等缺點(diǎn)。同時(shí)能量回饋器將這部分再生能源轉換為市電，每年節約的電能相當可觀(guān)。

現目前的電梯節能技術(shù)一般是使用能量回饋裝置來(lái)收集電梯再生能源，可以節省 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%的數據計算，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(gè)數字是什么概念呢？我們看一下，據中國水利網(wǎng)數據，國家黃河小浪底水電廠(chǎng)每年發(fā)電量平均為 51 億度，也就是說(shuō)，全國的電梯使用能量回饋裝置來(lái)收集電梯再生能源，相當于又造了一個(gè)小浪底水電廠(chǎng)！

故使用能量回饋裝置收集電梯再生能源，同時(shí)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(lái)的能源投入，也將大大降低電梯控制系統的故障率，延長(cháng)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(jiǎn)單，只需幾根線(xiàn)即可完成安裝，既然有如此簡(jiǎn) 單方便的電梯節能產(chǎn)品，比起一般的舊梯改造操作簡(jiǎn)單得多，在推廣上應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(wèn)題阻礙了新電梯與在用電梯在節能方面的推廣呢？筆者在推廣此類(lèi)節能產(chǎn)品過(guò)程中分析出的幾個(gè)原因：

一：到目前為止，我國有關(guān)部門(mén)并沒(méi)有對電梯節能實(shí)行強制標準和強制驗收，忽視了電梯節能的實(shí)際意義，并缺少對電梯節能的宣傳，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(xiāo)售和使用的，但使用普及率非常低，尤其是在用的電梯客戶(hù)上；

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

三：易于忽略，作為電梯設備來(lái)說(shuō)，電梯的用電量占整棟大廈已是很少的一部分，若再以節約的度數比較，更是微乎其微，如在酒店這類(lèi)場(chǎng)所的電梯臺數不多，所占的份額低，盡管能節省一定比例的電費，但積極性不高，而且由于節能改造初期投資大，成本回收所需時(shí) 間較長(cháng)，產(chǎn)出的周期過(guò)長(cháng)，用戶(hù)不愿意在前期投入資源搞節能。在居民小區里，有的物業(yè)主管認為，反正電費是住戶(hù)承擔的，改造了自己沒(méi)什么實(shí)惠，不如維持現狀。

四：以回饋器的投入與產(chǎn)出來(lái)計算，以一臺設備投入一萬(wàn)多元，每天節省 15 度電，一年節省的電費約為 5500 度即相當于 5500 元，客戶(hù)覺(jué)得要兩年多收回成本的時(shí)間過(guò)長(cháng)。

五：客戶(hù)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(wú)，不同于電梯出故障必須要馬上修復，故推進(jìn)緩慢。

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

七：從電梯檢驗的角度來(lái)說(shuō)，增加能量回饋器雖然只是在變頻器旁邊一個(gè)部件，但由于是改變了系統的控制方式，按電梯的檢驗規則來(lái)說(shuō)是改造的項目，必須經(jīng)過(guò)政府部門(mén)的檢驗，這樣又帶來(lái)了檢測費用，必然導致加裝成本的增加投入，嚴重阻礙了節能項目的推進(jìn)。

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(lái)很大的效果，但在推廣的過(guò)程中仍未能引起各方面的重視，總結如下：

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(shí)候室外溫度已達 35 度，如加上制動(dòng)電阻的發(fā)熱，電機的發(fā)熱，整個(gè)機房的溫度將大大超過(guò) 40 度，個(gè)別地方(如控制屏內部)甚至達到 70-80 度，大大縮短了設備的壽命。為符合該電梯機房的標準機房?jì)纫惭b空調或中央空調散熱以達到機房溫度 5-40 度，可以與客戶(hù)算一筆經(jīng)濟帳，一般用戶(hù)在機房?jì)?nbsp;安裝空調，空調的功率以為 3.8KW 來(lái)算，一年按需要運行的天數為 200 天，每天按運行 12 小時(shí)計算，一年即用電 9120 度。如果采用能量回饋器后，僅散熱空調的運行的電費差不多就可收回成本，還沒(méi)有計算空調的硬件投入和日后的維護成本。再加上能量反饋可節省 20% 的電能，更使得收回成本的時(shí)間縮短。即通過(guò)客戶(hù)需改善機房溫度時(shí)，通過(guò)經(jīng)濟的角度去推介能量反饋器，是一個(gè)非常有效的時(shí)機。

二：從設備使用的壽命方面推介由于變頻器在制動(dòng)的時(shí)候,制動(dòng)模塊工作有大電流經(jīng)過(guò)會(huì )產(chǎn)生熱量, 由于通過(guò)制動(dòng)電阻進(jìn)行能量轉換，把多余的能量轉換為熱能，使得制動(dòng)電阻發(fā)熱，從而導致整個(gè)控制屏和機房溫度不斷地升高。眾所周知，溫度的升高會(huì )大幅縮短設備的使用壽命，會(huì )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的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數的下降，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，要確保變頻器能長(cháng)期穩定和可靠地運行，關(guān)鍵在于減低變頻器自身的發(fā)熱。然而制動(dòng)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(dòng)，最致命的這些塵埃吸附著(zhù)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(huì )導致線(xiàn)路板無(wú)法正常工作。故在與用戶(hù)推介時(shí)，注重明確機房溫度的問(wèn)題，一旦加裝能量反饋器后，整個(gè)控制屏的溫度趨于常溫，大大降低了變頻器的工作溫度，也就使得設備的壽命大大延長(cháng)，也就降低了設備的維護成本，效益也出來(lái)了。

三：從政府部門(mén)制定能耗標準，確立準入門(mén)檻。政府相關(guān)部門(mén)參照家用電器的能效指標制定電梯的能效等級，定義節能電梯以及舊電梯改造后必須達到的能效等級的規定及管理辦法，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，才能對電梯是否節能提供綜合測評，從制度上有力推廣能電梯新技術(shù)。如國內部分城市實(shí)施的汽車(chē)排放超標強制報廢一樣，并強令能效等級低的電梯必須進(jìn)行淘汰，讓用戶(hù)感受節能的壓力，迫使早日使用節能產(chǎn)品。

四：政府資金的支持政府應出臺扶持政策，由當地政府設立電梯專(zhuān)項補貼資金，給予更新節能電梯一定的費用補貼等支持措施。對節能電梯的生產(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，或對電梯節能的企業(yè)進(jìn)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(kāi)展引入國際通行模式能源管理模式的開(kāi)展由專(zhuān)業(yè)化的能源服務(wù)單位出資進(jìn)行節能改造，以電梯改造前后平均每天用電量對比，雙方確定所能節約的電能。之后電梯用戶(hù)按所節約電能的費用以一定比例返還給節能改造企業(yè)。這么一來(lái)，電梯用戶(hù)不用出一分錢(qián)就能享受節能的“免費午餐” ，而且返還期限一到，電能回饋器就歸用戶(hù)所有，用戶(hù)以后按照實(shí)際費用繳交電費便可。

“合同能源管理”，對很多人來(lái)說(shuō)還是個(gè)陌生名詞，但在西方發(fā)達國家，這已是一個(gè)迅速擴張、日趨熱門(mén)的新型產(chǎn)業(yè)。合同能源管理是一種市場(chǎng)化節能機制，以減少的能源費用來(lái) 支付節能項目的全部成本。由于接受節能改造的單位無(wú)需投入任何費用，卻能從中獲益，且與實(shí)施節能改造的合同能源服務(wù)企業(yè)“雙贏(yíng)” ，因此合同能源管理被稱(chēng)作“不花錢(qián)的節能” 。

合同能源管理模式的推廣，需要理念的轉變、體制的改革、環(huán)境的完善、政策的支持，以促進(jìn)節能意識的提高和節能產(chǎn)業(yè)的形成。結束語(yǔ) 筆者在實(shí)際的工作中總結了整個(gè)電梯節能工作的開(kāi)展，單單從企業(yè)角度去推動(dòng)整個(gè)行業(yè) 的節能工作是遠遠不夠的，也可以說(shuō)是舉步維艱。只能通過(guò)政府部門(mén)大力推廣，才可能有大的發(fā)展，也就是通過(guò)“政府指導、市場(chǎng)運作”的方式，將電梯節能從點(diǎn)點(diǎn)滴滴開(kāi)始，到聚沙成塔以推動(dòng)這一利國利民的電梯節能降耗工作。