电梯能源效率评价方法研究

吕海涛 石瑾 尼玛扎西 罗布次仁

(西藏自治区特种设备检测所,西藏拉萨 850000)

1 引言

能源效率,简称“能效”,对电梯能效进行有效、合理的评估,能够为电梯使用单位选择适合的节能电梯提供合理的选择,同时也能够为企业及时了解自己品牌电梯的能效情况,进而对相关技术进行改进,从而达到节约能源(电能)的目的,对人类社会的进步有着深远的意义。

电梯的能耗不但与自身性能参数有关,而且与电梯的使用状况有关[1]。电梯能耗的计算与空调和冰箱是不同的,空调和冰箱的能耗与其工作时间有很大的关系,工作时间越长,能耗相对越大,且二者消耗电能的功率范围有限;而电梯不同,电梯能耗的大小随着载荷的变化而变化,对于具有能量反馈装置的电梯,其运行过程中还会将电能反馈给电网。因而,电梯能效评价与空调和冰箱不同,因同时考虑自身参数能耗的影响和使用状况的影响。

2 电梯交通状况

要想实现对电梯能效评价的准确无误,必须对电梯的交通状况进行分类,比如住宅用电梯、商务楼用电梯、医院用电梯、餐饮娱乐用电梯、宾馆酒店用电梯、政府学校用电梯、商场用电梯和其它应用场合用电梯[2]。与此同时,还须对电梯所在地的建筑类型、建筑规模、户数、楼层面积、一段时间内的运行时间和运行频率等。对不同场合用电梯进行详细的分类,分别计算出日均运行时间和运行频次。

不同使用单位的电梯的使用频率是不同的,比如商场、医院、大型展览馆、交通枢纽、高层商务楼与住宅楼、高档酒店等地方的电梯日均使用频率会很高,而别墅、超高档住宅楼、小饭店、高档社区医院等地方的电梯日均使用频率会很低。

(1)办公楼;办公楼通常在上下班期间会出现人流高峰,上班时,职工通常从端站向各个楼层输送人员,而下班则正好相反。如果办公楼设有餐厅,则早、中、晚职工都会涌向餐厅所在的楼层,用餐结束后,电梯会从餐厅所在的楼层把职工运往其它楼层。这是通常办公楼用电梯的高峰,其它时间段,人员应该是很少的。(2)住宅楼;住宅楼电梯在早上上班出门、晚上下班回家时间段内具有很高的运行频次,但由于住宅楼中居民的不同家庭情况,相比而言,住宅电梯远远没有办公楼电梯启动频次高。(3)医院;医院从大体上来讲,并不会出现用梯高峰,但各个部门出现客流量多少的时间段也不同。门诊部主要集中在早上8-10点,住院部主要是亲戚、朋友探望病人,也会出现人流较多的情况。(4)酒店旅馆;酒店和旅馆通常没有固定的高峰段,但是某些时间段内的客流会相对集中,早、中、晚客人的三餐以及早上客人离开和晚上客人入住会有较小的用梯高峰;当有会议时,与会人员从端站乘电梯到指定楼层,会议结束后,与会人员乘电梯从开会楼层到端站,同样会达到小高峰。(5)商场与图书馆;对于商场及图书馆,并未有客流的高峰,但仍会出现客流比较几种的时段,比如对于商场来说,周六、日客人会比较多,而图书馆,则在早上开馆和晚上闭馆时人流较多。(6)餐饮娱乐;餐饮娱乐行业偶尔会出现人流高峰,比如餐饮,早、中、晚上的客人会非常的多,会造成用梯紧张,而娱乐行业,晚上是人流的高峰。

3 电梯选型

所谓电梯的选型,也就是说选择什么样配置的电梯[3-4]。电梯是一种非常复杂的、机电一体化商品,不仅需要根据建筑物的结构,而且需要根据客流的大小以及使用单位的要求,来进行电梯的选型和配置。选型和配置主要包括：额定载荷、额定速度、提升高度、台数、曳引驱动形式、层站数、门机系统形式、控制系统结构、设备的布置、安装设施、土建结构、电梯操作功能等。

通常,建筑物的结构不同,则电梯的选型也不同。业内对于电梯选型的好坏主要根据如两个指标：(1)侯梯时间;是指乘客在任何层站等候电梯的平均时间,该时间越短,则被认为服务越好。(2)输送能力;是指电梯在单位时间内输送乘客量除以建筑内常驻人口数,通常取单位时间为5分钟,5分钟内的输送能力越大,则被认为服务质量越好。

需要注意的是,在电梯配置过程中,额定载荷、额定速度、电梯台数等直接影响上述两个指标。

4 电梯能效评价

根据电梯的交通状况和选型,才能更好的评价电梯能耗。目前,电梯能效评价分为电梯待机能效评价、电梯运行能效评价和电梯总能效评价。

4.1 电梯待机能效评价

电梯待机功率主要由轿厢照明、层站召唤、层站显示、轿厢内操纵控制装置和控制装置等用电设备功率所组成[5]。待机功率的测量通常是在电梯行程结束后,再过5分钟测量得到的;对于具有休眠模式的电梯来说,需要在其进入休眠状态后,再对其进行待机功率的测量。对于绝大部分电梯来说,通常每天的运行时间远小于待机时间,所以待机功率对于计算电梯的日能耗来说非常重要。在V DI 4707标准体系中,待机能效占有很大的分量,足可以影响到对电梯总能效的评价结果。

4.2 电梯运行能效评价

电梯运行能耗,即电梯在工作时运行状态下的能耗,除电梯固有设备所消耗的定量电能外,主要是指电梯在运行过程中的机械能与电能进行相互转化时所消耗的能量,该能耗指标最能代表电梯的工作特点。电梯运行能耗的评价是电梯总能耗评价的核心[6]。

在引言中提到,电梯运行过程中的载荷大小对于电梯能耗具有重要的影响。VDI4707标准给出了一个重要的参数—load factors(载荷因子),其定义为按总参考行程测量并计算得到的特定运行能耗与由空载轿厢替代进行测量并计算得到的特定运行能耗之比[7]。通俗来讲就是：评价电梯运行能耗的时候,可以用轿厢空载测得的能耗值来代替轿厢负载测得的能耗值,然后将这个替代值乘以载荷因子,这样做能够大大节约时间以及减少现场的测量。然而,VDI4707只对两种载荷因子的值进行了规定(0.7：带有平衡重的电梯,即轿厢质量加上0.4～0.5倍额定载重的电梯;1.2：不带有补偿装置的,或者补偿装置重量小于轿厢额定载荷的30%的电梯),这是其局限性所在。我国市场上目前只有载荷因子为0.7的,而没有1.2的。

4.3 电梯总能效评价

V D I 4707中定义了电梯总能效等级极限值的计算方法,这些计算方法是依据标准中给定的类型分类值、待机能效评价值和运行能效评价值来计算的得出的[8]。

目前,VDI4707中无论是对电梯类型的分类、电梯待机能效的评价、电梯运行能效的评价,还是对电梯总能效的评价,都是不符合我国国情的。因此,提出我国自主建立的标准体系,才能更好的为我国电梯产业的进步提供可靠的政策依据。

5 结语

电梯能效评价可以针对绝大多数电梯,也能够真实的反映不同电梯的能效水平;电梯的自身参数能够反映不同电梯之间配置上与能效间区别;能效评价结果能够为电梯生产企业、电梯设计人员、消费者和使用者提供必要的依据。但是,目前我国仍然是把国外的标准应用于国内,与我国的国情不相符合;提出符合中国特色的国家统一标准迫在眉睫。

[1] 王士琴.电梯能耗测量与能效评价方法的研究[D].上海交通大学,2009.

[2] 何人.电梯的类型[N].建筑报,2000-06-20(004).

[3] 张东平.浅谈电梯选型与配置[J].重庆工学院学报,2004,(04)：42-43.

[4] 蔡琳泷.浅谈电梯选型的基本方法与步骤[J].福建建设科技,2003,(04)：26-27.

[5] 朱春明,张捷,何永胜.电梯的能效测试和评价方法研究[J].节能技术,2012,(03)：236-238.

[6] 符雁斌,荀倩,荀博洋,薄利龙,龚文佳.曳引电梯能效评价方法研究[J].湖州师范学院学报,2017,(08)：33-38.

[7] 姚泽华.基于超级电容的电梯节能控制技术与能效评价方法研究[D].天津大学,2012.

[8] 李常磊.曳引电梯能效评价方法研究[D].长安大学,2014.