电梯节能分析——导向装置磁悬浮化是重要方向

虽然我国的新建筑大都已采用了节能型的电梯，但节能电梯占在用电梯的比例还不足10﹪。我国虽已制定了建筑设计规范文件《住宅电梯的配置和选择》，也将电梯纳入高耗能设备，并以《高耗能特种设备节能监督管理办法》（质检总局令第116号）实施监管。但因目前国产电梯的能效标准缺失、能耗监管不力，加之电梯的节能尚未纳入建筑节能议程，故设计建设时多由开发商选定电梯，且大都以少量大梯的配置方案代替多台小梯，造成使用中普遍的“大马拉小车”现象。据调查：1梯2—3户的住宅电梯其额定载重量在650—1,100kg；使用中平均每次乘梯不足2人，载重量不到150kg，负荷率充其量只有23﹪，浪费实在惊人。

电梯产生能耗的主要环节

电梯的载重量和速度应适当载重量：因电梯安装使用后不能轻易变动，故应在规划设计时选用合适的载重量，切忌仅为可靠而选大梯，但当仅设一台电梯兼作消防电梯时，载重量应≥800kg。

速度：由曳引电梯所需功率N的公式〔1〕：

N＝Q×v／（102×η）（kW），（式1）

式中：Q——曳引机的曳引力，kgf；

v——电梯的额定速度，m／s；

η——电梯的传动总效率。

可见速度快的电梯，其电机的功率和电耗则大，轿厢进出层站的减速制动和加速的能耗损失也大。故楼层少应选用低速电梯。另外，为降低电梯在井道中升降时“活塞效应”的能耗，减小轿厢上下两端的气压差，当电梯速度加快时其井道尺寸也须加大，从而增加了建筑费用和分摊的建筑面积。但当仅设一台电梯并兼作消防电梯时，其速度则应使电梯由首层至顶层的时间≤60s。

将大载重量电梯的载重量调低

由电梯对重装置的重量WD计算公式〔2〕：

WD＝WQ+kPQ（kgf），（式2）

式中：WQ——空轿厢自重，kgf；

kp——电梯平衡系数，取0.4~0.5；

Q——轿厢额定载重量，kgf。

当电梯的实际载重量等于其额定载重量的平衡点时，理论上电机的曳引力应为零；当电梯轻载上行时，因对重侧的重量大于轿厢侧的重量，电机可不耗电；但当电梯轻载下行时则为提升对重而需耗电，且载越轻耗电越多。如电梯经常处于轻载状态运行，或电梯的载重量选配得过大，显然已浪费了电能。

如确认电梯的实际载重量为轻载，可试按其平衡系数将对重的重量调小，即可使电梯轻载下降时的耗电减少；同时调小电梯轿厢称重装置的重量和轿厢的超载报警值，以及改小电梯铭牌上的载重量。因载重量改小后电梯将更安全，故应无违规之嫌。

例如：两台额定载重量和速度同为1,000kgf和1m／s的无齿型和有齿型电梯，因轻载而修改载重量，其修改前后的电梯各项参数和年节电情况列于表1。

表1：载重量1,000kgf和速度1m/s的无齿和有齿型电梯修改载重量前后的各项参数和年节电情况

注：按每天平均累计运行6小时，上行与下行的时间对等计算；当轻载电梯上行时因轿厢侧轻于对重侧，按电梯不耗电计算

表中数据表明：电梯的总效率越高节电量越大；选用无齿型电梯比有齿型的电梯节电多，本例前者比后者节电48﹪；选用的电梯载重量大于实际使用的载重量越多，其节电潜力或节电量越大；电梯的实际载重量或负载率，越接近其平衡点的载重量时节电越多，节电的比例也越大。

因我国以燃煤发电为主，故节电即减排。如以表中的1台无齿型电梯，将载重量由1,000kg改为800kg后，1年的节电1,311

kW·h为例。取火力发电供电耗煤0.37

kg标准煤／（kW·h）、燃料煤与标准煤的等热值重量比1.4:1.0；燃料煤的含碳量、含硫量和灰份，分别按53﹪、1﹪和20﹪计算；碳、硫和氧的原子量分别为12、32和16，按燃烧的化学反应式，则1年的环保减排量为：温室气体二氧化碳1,320kg、导致酸雨的气体二氧化硫14kg和炉灰136kg。

对电梯的节能改造

鉴于电梯节能减排的经济效益潜力巨大，尤其是在用的电梯中，90﹪以上为非节能型电梯，故应克服“物业管理对电梯无可奈何”的旧念，树立“电梯节能物业管理大有可为”的新说。

实行用电的技术经济分析，如将轿厢导向系统的导靴改为导轮，既减轻机件磨损又节电；将导轨的垂直度与接头的精度提高，电梯运行既平稳又省电；轿厢的照明和风扇加设无人自停装置，电梯指示灯加设无人自暗装置，轿厢照明改用LED发光二极管等，均有节电效果。

调低轻载电梯载重量，将旧电梯更换成无齿型的电梯，同时改用1:1缠绕比的曳引钢丝绳系统等，均可显著降低电耗。下图为两种缠绕比的传动方式。在2:1缠绕比的传动方式中，因多了滑轮的摩擦损耗，传动效率降低而多耗电约5﹪。

电梯节电的可喜前瞻

发电反馈：从“磁动生电”原理可知，电梯在减速、轻载上行和重载下行时，电动机均处于发电状态；如将所发的电反馈回电网使用必可节能。国内虽已研发了能源再生变频器，平均可节电25﹪以上；但因反馈的电力不均衡，不能被同一建筑内的其他用电设施同时用尽，又不能冲减电表上的耗电数字（量），故目前尚难被市场所接受。如能克服制约因素，必将是节电方法之一。

导向装置磁悬浮化：将导向系统的摩擦副改为磁悬浮型式，则电梯轿厢除了空气阻力之外，而无导向系统的机械摩擦力，也是节电方向之一。