论节能技术在电梯中的创新型应用

李博　刘东昊

摘要：我国的《节约能源法》已经对当前的能耗型特种设备提出了更高的要求，当前的电梯需要尽快实施节能减排技术，本文拟从电梯中的能耗因素结构出发，探讨电梯中如何应用节能技术，希望能够为我国的电梯节能技术发展提供一些参考意见。

关键词：节能技术；电梯；应用

当前全球的气候正在逐渐变暖，使用节能减排的方式降低日常工作设备的能耗，降低碳排放已经成为了当前环境保护的共同主题，作为特种设备之一的电梯，其节能工作不仅仅关系到当前的能耗总量，也关系到使用者的安全和稳定。目前三大以能耗为主的特种设备主要是电梯、锅炉和换热压力容器，根据我国的相关规定，能耗型的设备应当优先开展节能减排工作。截止到2013年，我国的电梯使用总量已经达到了三百万，每部电梯每天的电能消耗约为80千瓦时，全国所有的电梯工作能耗加起来每天需要约三万吨标准煤的能量，在这个过程中总共需要的碳排放为7.2万吨。也就是说，如果节能减排在电梯上应用，每天只要降低1%的能耗就可以节约三百吨标准煤，长此以往的碳排放将会得到显著抑制，所以将节能技术应用到电梯中具有非常显著的现实意义。

1.电梯能耗的影响因素

一般来说，电梯的日常工作主要消耗的是电能，然而电能的消耗来源可能源于多个方面，因此在开展节能减排之前，需要了解电梯本身的能耗结构，根据能耗结构的主要方面进行针对性降低能耗，才能够有效抑制电梯的能耗水平。

电梯的整个系统主要由主机驱动、控制系统、门机、制动驱动、照明、通风设备等等组成。从能耗的影响因素来看，电梯的能耗有内部和外部两方面，内部主要是电梯的固有能耗，外部是指使用中的能耗，固有结构主要是电机、电气系统等等。使用过程中的外部能耗主要包含了电梯的运行距离、方向和负载等等，因此当运行时间较长、负载较大、运行方向向上时能耗会明显增多。

在无论是电梯自身的固有能耗还是外部的使用中能耗，都涵盖了非常复杂的能耗信息，使用一般的评价和测量方式是不科学的，并且当前我国针对电梯的能耗评价也没有统一的一套标准，所以说详尽地表示电梯的能耗结构是非常困难的。根据学者的研究经验，电梯的能耗可以使用能耗指数来进行评价，能耗指数指的是在一定周期内电梯将负载提高到一定高度的能耗除以电梯实际对负载所做的功。因此可以看出，在对同样的负载完成相等的工作任务时，消耗能量较少的就会有较低的能耗指数，能耗指数越小越节能。在实际的计算过程中，还可以采用空载法、模拟工况法等途径进行计算，一般来说能耗指数小于2.5的电梯为节能型电梯，能效指数在2.5至3.9之间的电梯为平均能效电梯。

2.節能技术在电梯中的创新型应用

了解了电梯的能耗结构以后，就可以根据其日常运行的能耗结构来制定对应的节能方式，在电梯的运行中应当尽量避免负载工作以外的能耗，提升其能效指数。

2.1提高驱动效率

根据能耗结构调查，在电梯的运行过程中，超过70%的能耗来自于其驱动结构，因此电梯节能的重点在于降低驱动结构的能耗，尤其是在拖曳、驱动的效率，同时应该提升能量的回收和反馈水平。

提升电梯的驱动效率需要从两个方面着手，分别是设计和制造，在设计环节上需要改进电梯的拖动效率，电梯采用的都是电机的拖曳方式，在电能转化为有用功的过程中都有一定的电能损耗，因此改变电能的运行频率可以有效降低电梯的能耗水平。在制造环节上也需要提升传动的效率，例如将电梯传统的蜗轮蜗杆方式改造成行星齿轮传动的方式，这样可以显著降低15%至30%的能耗水平，此外还可以通过改善轿厢的外部运行空气阻力来减少运行过程中空气阻力带来的额外能耗。

2.2改善运转摩擦

根据物理学中的摩擦力原理，电梯轿厢在运行过程中的摩擦带来的能耗大约有30%至50%，因此改良当前的制动摩擦结构和电梯内部的机械摩擦可以降低电梯的运行负载，例如在齿轮的运转中适当地加入润滑油，在轴承的转动中也加入相应的润滑液，可以有效地降低电梯的运行阻力，延长使用寿命。同时拖曳的钢丝绳与滑轮之间的动摩擦可以进行精确计算，选择合适的摩擦材料后优化消除，降低额外的能量损失。

2.3能量回馈

能量回馈主要指的是在电梯的运行过程中，将制动和运行伴随的能量损失进行回收，通过反馈为交流电之后再使用到电梯的负载运行中去。回收的主要装置是逆变器，逆变器是一组半导体功率开关，通过开关的启闭将直流电转化为交流电的形式。同时配合当前先进的整流器技术，可以在更高的运行效率下有效提升电梯的能量回馈效率。在回馈过程中，为了避免回收的电能与电梯的运行电能不匹配，应当对应地加入相位同步、波形畸变等控制技术元件。此外还可以通过使用永磁同步电机的方式来驱动无齿轮曳引机，该驱动设备相对于传统的电梯结构能够高出20%的运行效率，如果在电机控制和机械运行损耗上进一步进行节能处理，还有可能将电梯能耗降到更低的水平。

3.总结

总的来说，随着科学技术的不断进步，电梯的节能技术也会不断地提高，当前已经诞生了太阳能电梯、直线电机电梯等先进的节能方案，这些技术都将不断地推动电梯节能减排技术的不断进步，将环保节能的理念不断地秉承下去。

参考文献：

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[5]王锦坤. 论电梯节能及能量回馈节能技术在电梯节能中的实践应用[J]. 济南：中国科技财富， 2009， （14）.

作者简介：

李博（1990.06.10-），汉，呼和浩特，大学本科，电梯。

刘东昊（1987.02.15-），汉，赤峰，大学本科，电梯。