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浅谈电梯节能装置——能量回馈器 节能装置—— 在推广中的困惑与措施

已有 182 次阅读2015-10-9 14:43 |个人分类:T电梯电能回馈装置| 关键词: 电梯节能, 能量回馈器, 电梯节能技术, 电梯节能设备, 电梯再生能源

浅谈电梯节能装置——能量回馈器 节能装置—— 在推广中的困惑与措施

 

编辑简介:

本文论述了电梯节能设备(能量回馈器)在电梯推广过程中的困惑与措施。

 

文章摘要:

据悉,目前全国在用电梯总保有量已超过 100 多万台,成为世界上电梯总保有量 最多的国家。而且,随着我国城市化进程进入快速发展期,每年都将有超过数十万台新增电 梯(新增电梯数量世界第一)投入使用。 电梯作为交通工具, 已经成为人们日常生活不可缺少 的一部分。 

 

关键词: 

电梯节能 能量回馈器 电梯节能技术 电梯节能设备 电梯再生能源 电梯回馈节能装置 电梯能量回馈节能原理 电梯能量回馈节能原理 

 

电梯的轿厢与电梯配重连接在钢丝的两端,悬挂于电梯驱动电动机上。当电动机正向或者反向旋转时,轿厢会相应的上行或者下行, 实现了电梯运送乘客或者货物的目的。 位于电梯控制系统中的变频器是驱动电动机运行的装置。一般来讲,电梯平衡系数为 45%左右,即轿厢内放置45%左右载重时,轿厢与电 梯配重的重量相当。因此,当电梯轿厢重量小于电梯配重重量时,电梯上行势能转化为电能 向电动机回馈能量,即发电运行;电梯下行时需要电动机拖动负载作功,电动机从电网中消 耗电能,即电动运行;反之当电梯轿厢重量大于电梯配重重量时,则上行为电动运行,下行 为发电运行。 

 

电梯发电运行,所产生的能量通过电动机和变频器转化为变频器直流母线上的直流电 能。这些能量被临时存储在变频器直流回路的电容中,随着电梯工作时间的持续,电容中的 电能和电压越来越高,导致过压故障,使电梯停止工作。目前,电梯为了避免过压故障,通 常在直流母线上增加能耗制动部分--通过制动单元将这部分能量以发热的方式消耗的制 动电阻上。 

 

上述方法十分浪费, 最理想的方案是电梯使用能量回馈装置, 可以将这部分直流母线上 的能量自动回馈到交流电网上,供电梯周边设备用电。 现有能量回馈单元的能量转化率超过 了 97%,而且不会污染电网。一般电梯的节电率可达 1545%。 电梯能耗的现状 据悉, 目前全国在用电梯总保有量已超过 100 多万台, 成为世界上电梯总保有量最多的 国家。而且,随着我国城市化进程进入快速发展期,每年都将有超过数十万台新增电梯(新 增电梯数量世界第一)投入使用。电梯作为交通工具,已经成为人们日常生活不可缺少的一部分。 电梯运营离不开电能,一般正常使用的普通电梯,每天用电量大约在 30 度至 150 度之 间,如果按照一部电梯每天用电 80 度计算,每年耗电量达 29200 度。

 

由此可见,电梯能耗 已经成为建筑能耗的重要部分。 在用的电梯中大部分是使用变频器驱动电机的方式, 电梯在运行过程中,有电动运行与发电运行(也叫制动运行)两种状态。当电梯启动达到最高运行速度时产生的机械动能也是最大的, 而当电梯到达目的层前要逐步减速, 而这个减速的过程就是电梯释放机械动能的一个过程。 在系统设计时是通过电动机可以将这一运动过程的机械能转换成电能存储在变频器内部的大电容中(发电运行状态会产生一部分能量,我们称之为再生能源)。实际上输送回这个大电容中的电能越多,电容电压就会越高,如果不能及时把电容器储存的这些电能释放掉, 电梯就可能产生过压故障, 会直接导致电梯无法正常工作运行。 因此在使用中会通过外置制动电阻将这些能量以热能的方式消耗掉, 这个制动的过程使整个控制屏的温度上升, 此时如合理使用电梯回馈节能装置的话, 就可以有效地将电容中储存的直流电能轻易地转换成交流 电能并且及时输送电网。这样不但实现了节电的目的,还可以避免大功率电阻的工作,会极 大地改善电梯系统的运行, 并且避免了因使用能耗电阻而造成的系统效率低、电梯控制柜的发热,环境温度过高等缺点。同时能量回馈器将这部分再生能源转换为市电,每年节约的电能相当可观。 

 

现目前的电梯节能技术一般是使用能量回馈装置来收集电梯再生能源,可以节省 15%~ 45%的耗电量,且速度越高、载重越大,省电的效果越好。按照平均 20%的数据计算,如果 全国的电梯都安装了能量回馈装置,每年可以从电梯中回收大约 58 亿度电。这个数字是什 么概念呢?我们看一下,据中国水利网数据,国家黄河小浪底水电厂每年发电量平均为 51 亿度,也就是说,全国的电梯使用能量回馈装置来收集电梯再生能源,相当于又造了一个小浪底水电厂! 

 

故使用能量回馈装置收集电梯再生能源, 同时也降低了电梯运行中的发热量, 即减少了 需保持工作温度而带来的能源投入,也将大大降低电梯控制系统的故障率,延长使用寿命。 二十一世纪能源将日益紧张,我国又是能源消耗大国,节能势在必行。因此,使用能量回馈装置收集电梯再生能源是利国利民的一件好事,是造福子孙后代的大事。 目前现状的情况与困惑 在变频电梯上使用能量回馈器安装比较简单, 只需几根线即可完成安装, 既然有如此简 单方便的电梯节能产品, 比起一般的旧梯改造操作简单得多, 在推广上应该是顺水推舟的事情,然而在目前仍是举步维艰。 

 

到底是什么问题阻碍了新电梯与在用电梯在节能方面的推广呢?笔者在推广此类节能 产品过程中分析出的几个原因:

 一:到目前为止,我国有关部门并没有对电梯节能实行强制标准和强制验收,忽视了电 梯节能的实际意义, 并缺少对电梯节能的宣传, 对于加装能量回馈器基本上是由电梯企业或 使用单位出于自身情况而销售和使用的,但使用普及率非常低,尤其是在用的电梯客户上; 

二:在新梯销售上,由于安装同类型的节能电梯比普通电梯的成本高,开发商过分追求 经济利益,更多地考虑建设成本而不考虑使用成本,作为新梯的销售上,使用能量反馈器非 常之少。 

三:易于忽略,作为电梯设备来说,电梯的用电量占整栋大厦已是很少的一部分,若再 以节约的度数比较,更是微乎其微,如在酒店这类场所的电梯台数不多,所占的份额低,尽 管能节省一定比例的电费,但积极性不高,而且由于节能改造初期投资大,成本回收所需时 间较长,产出的周期过长,用户不愿意在前期投入资源搞节能。在居民小区里,有的物业主 管认为,反正电费是住户承担的,改造了自己没什么实惠,不如维持现状。 

四:以回馈器的投入与产出来计算,以一台设备投入一万多元,每天节省 15 度电,一 年节省的电费约为 5500 度即相当于 5500 元,客户觉得要两年多收回成本的时间过长。    

五:客户使用的迫切性不高,由于加装能量反馈器不同于电梯维修,可有可无,不同于电梯出故障必须要马上修复,故推进缓慢。 

六:衡量节电效果的工作繁琐,由于反馈回电网的电直接给大楼的其他设备使用,需要 另外加装多块电度表经过一定周期测试才能对比直观呈现效果, 一般的市民没有电工方面的知识难以理解节能效果。 

七:从电梯检验的角度来说,增加能量回馈器虽然只是在变频器旁边一个部件,但由于 是改变了系统的控制方式, 按电梯的检验规则来说是改造的项目, 必须经过政府部门的检验, 这样又带来了检测费用,必然导致加装成本的增加投入,严重阻碍了节能项目的推进。 

 

有效解决的措施

虽然电梯能量回馈器能在经济上、 环保上带来很大的效果, 但在推广的过程中仍未能引起各方面的重视,总结如下: 

一:从符合电梯的标准方面推介 `针对国家标准 GB7588 对于机房的温度要求,在夏天的时候室外温度已达 35 度,如加 上制动电阻的发热,电机的发热,整个机房的温度将大大超过 40 度,个别地方(如控制屏内 部)甚至达到 70-80 度,大大缩短了设备的寿命。为符合该电梯机房的标准机房内要安装空 调或中央空调散热以达到机房温度 5-40 度,可以与客户算一笔经济帐,一般用户在机房内 安装空调,空调的功率以为 3.8KW 来算,一年按需要运行的天数为 200 天,每天按运行 12 小时计算,一年即用电 9120 度。如果采用能量回馈器后,仅散热空调的运行的电费差不多 就可收回成本, 还没有计算空调的硬件投入和日后的维护成本。 再加上能量反馈可节省 20% 的电能,更使得收回成本的时间缩短。即通过客户需改善机房温度时,通过经济的角度去推 介能量反馈器,是一个非常有效的时机。 

二:从设备使用的寿命方面推介 由于变频器在制动的时候,制动模块工作有大电流经过会产生热量由于通过制动电阻 进行能量转换,把多余的能量转换为热能,使得制动电阻发热,从而导致整个控制屏和机房 温度不断地升高。众所周知,温度的升高会大幅缩短设备的使用寿命,会使元器件的寿命大 幅下降,器件老化故障不断等。 变频器一般工作环境要求:最低环境温度-5℃,最高环境温度 40℃。有研究表明,变 频器的故障率随温度升高而成指数的上升, 使用寿命随温度升高而成指数的下降, 环境温度 升高 10 度,变频器使用寿命将减半。故夏季一般是变频器故障的多发季节,要确保变频器 能长期稳定和可靠地运行,关键在于减低变频器自身的发热。 然而制动电阻的发热产生热源更加速了机房空气中尘埃的流动, 最致命的这些尘埃吸附 着静电, 电子元器件对静电是非常敏感的, 如被静电放电破坏后, 将造成电子元器件软击穿, 软击穿会导致线路板无法正常工作。 故在与用户推介时,注重明确机房温度的问题,一旦加装能量反馈器后,整个控制屏的 温度趋于常温,大大降低了变频器的工作温度,也就使得设备的寿命大大延长,也就降低了 设备的维护成本,效益也出来了。 

三:从政府部门制定能耗标准,确立准入门槛。 政府相关部门参照家用电器的能效指标制定电梯的能效等级, 定义节能电梯以及旧电梯 改造后必须达到的能效等级的规定及管理办法,将电梯的能效检查列入电梯的日常年检中。 故电梯能效标准的研究制订显得迫在眉捷, 有了标准才能有依据, 才能对电梯是否节能提供 综合测评, 从制度上有力推广能电梯新技术。 如国内部分城市实施的汽车排放超标强制报废 一样,并强令能效等级低的电梯必须进行淘汰,让用户感受节能的压力,迫使早日使用节能 产品。 

四:政府资金的支持 政府应出台扶持政策, 由当地政府设立电梯专项补贴资金, 给予更新节能电梯一定的费 用补贴等支持措施。 对节能电梯的生产商以政策扶持, 比如给予一定的税收或检验费用的优 惠,在检测费用给予优惠,或对电梯节能的企业进行奖励政策,加快能量反馈器的推广。 
    五:引入国际通行模式--能源管理模式的开展 引入国际通行模式 能源管理模式的开展 由专业化的能源服务单位出资进行节能改造, 以电梯改造前后平均每天用电量对比, 双 方确定所能节约的电能。之后电梯用户按所节约电能的费用以一定比例返还给节能改造企业。这么一来,电梯用户不用出一分钱就能享受节能的“免费午餐” ,而且返还期限一到, 电能回馈器就归用户所有,用户以后按照实际费用缴交电费便可。 

 

“合同能源管理”,对很多人来说还是个陌生名词,但在西方发达国家,这已是一个迅速扩张、日趋热门的新型产业。合同能源管理是一种市场化节能机制,以减少的能源费用来 支付节能项目的全部成本。由于接受节能改造的单位无需投入任何费用,却能从中获益,且 与实施节能改造的合同能源服务企业“双赢” ,因此合同能源管理被称作“不花钱的节能” 。    

 

合同能源管理模式的推广,需要理念的转变、体制的改革、环境的完善、政策的支持,以促 进节能意识的提高和节能产业的形成。 结束语 笔者在实际的工作中总结了整个电梯节能工作的开展, 单单从企业角度去推动整个行业 的节能工作是远远不够的,也可以说是举步维艰。只能通过政府部门大力推广,才可能有大 的发展,也就是通过“政府指导、市场运作”的方式,将电梯节能从点点滴滴开始,到聚沙 成塔以推动这一利国利民的电梯节能降耗工作。 

 

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