电梯能耗检测方法探讨

洪睿

【摘要】电梯耗电量巨大，是高层建筑最大能耗设备之一，节能减排，提高能源利用率，是政府和社会关注的热点。如何对电梯的能耗进行有效合理的检测，也是一个迫在眉睫的难题。我国的能耗评定没有一个标准和规范，影响了节能电梯的评定和发展。而电梯运行具有随机性，是一个动态的过程，要考虑到因数很多，使得能耗的测量比较繁杂。如何在确保结果误差比较小的情况下，提供简洁方便的测量方法。本文探讨了几个分析和解决的方法。

【关键词】电梯；能耗；测量；模型

最新的研究资料显示，建筑能耗约占全球总能耗的40%，而电梯的能耗占建筑总能耗的约3%至8%，可以说占据了为数不小的比例。且随着建筑总量的持续增长，有急剧上扬的趋势。随着电梯行业技术的不断发展和我国节能减排政策的不断落实，我国节能电梯产量占电梯总产量的比例不断增大。为配合国家有关建筑物节能政策的实施，各地方政府纷纷出台了相应的政策，对老旧且能耗高的电梯进行大修或改造计划。需更换的电梯，通过更换或技术改造替换成节能电梯。由此可见，国家对电梯的节能非常的重视，不断的降低电梯的能耗使用率，预计未来时间里电梯能效检测的需求也将迅速增长。

1、电梯能耗分析

构成电梯的能耗部分有：驱动主机的能耗、曳引系统的能耗、门机系统的能耗、控制和显示系统的能耗、电梯轿厢内照明和通风系统的能耗以及电梯内其它电气设备的能耗。电梯的能耗主要集中在曳引驱动装置上，占总能耗的70%以上，但是电梯的能耗与普通电动机的能耗存在很大区别。电梯通常配有对重装置，当电梯上行的时候，电梯的能耗随着载荷的增加而增加：当电梯下行的时候，电梯的能耗随着载荷的增加反而减小。电梯的能耗随着行程的增加而变大。

对于具有能量回馈功能的电梯，在电梯轻载上行和重载下行的过程中，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。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。对于特定电梯，具体工况下的能耗主要是由载荷、速度、行程和运行次数等决定。如果隔层服务方式的电梯的可服务搂层的数量为n.那么行程种类的数量可以达到n（n-1）。同时，电梯的载荷也随着乘客的数量而变化，乘客的数量也不确定。电梯能耗测量的难点在于电梯运行过程的多样性和载荷的随机性

2、测量法

根据电梯在具体工况下的运行特点将能耗分为启动能耗、匀速运行能耗、制动能耗，开关门能耗、待机能耗（不包括轿厢内的能耗）和轿厢内的能耗（照明、风扇或空调、显示装置等）。对上述各部分能耗的测量的相加即为电梯的总能耗。

电梯启动能耗、匀速运行能耗和制动能耗主要与载菏、运行方向、开始楼层和目标楼层有关，是动态的一个过程，是电梯能耗测量的难点。为了全面反映电梯的能耗情况，首先建立启动能耗、匀速运行能耗、制动能耗与载荷之间的相关联系，简化载荷的测量的次数。采用均分的原则，将测量的载荷选择为：额定载荷的0%、25%、50%、75%和100%。之后建立启动能耗与开始楼层以及制动能耗与目标楼层的相关联系、开始楼层和目标楼层位置不同和载荷变化量的相关联系.从而简化测量行程的数量。

电梯开关门的能耗主要与开关门的时间长短和次数有关。电梯停靠在某一确定层站，手动操作使电梯门机系完成至少5次开关门动作，并记录动作的时间。为了清晰分辨开关门的动作，相邻2次开关门之间至少间隔8s。

对于某一测量电梯，其休眠状态、待机功率和轿厢内照明装置和通风系统的功率比较稳定。使电梯停靠在某层站，记录10Min左右的能耗数据，即电梯待机和体眠的能耗数据。由于电梯轿厢内照明装置和通风系统是通过单独的电路连接单相交流电源，所以这部分能耗可以进行单独数据测量。

此外，特定测量的电梯的电压总谐波畸变率和电流总谐波畸变率主要与曳引装置的负载大小有关，即与电梯的载荷情况有关。需要分别测量电梯在额定载荷的。0%、25%、50%、75%和100%下，全程上行、全程下行的电流和电压的畸变情况。

现在也可利用新的电能质量分析仪来进行采集测量数据，方便实用，其仪器主要由现场测试仪器和数据处理软件两部分组成，测试仪主要有谐波、波形、功率和电能、告警、截屏、波形捕捉等工作模式，含有 4个电流、5个电压接口，故可测量单相、两相、三相三线、三相四线、三相五线的各相电流电压、启动电流、功率、累计功能、谐波影响等，还可以测量回馈电能的电能质量，如电 压波动、闪变、不平衡度、高达50次谐波等，模式形式的多样性，有利于电梯能量回馈质量与数量的测量。

3、模型法

当测量具体一台电梯设备的能耗时，轿厢按空载、轻载、半载、重载、满载等工况运行，分别测试轿厢运送载荷重量、移动的垂直距离、耗电量。测试所需要的时间比较长，测试的工作情况复杂。比如，对一台 8层的垂直客梯，轿厢分别放0%、25%、50%、75%、100%的额定载荷，测量工况竟多达几百种。所以，从中择优选取几个简单具有代表性的工况，测量其电梯能耗，可简化测试程序。

基于動态测量的电梯能耗模型的原理分析情况如下：

1）曳引和驱动系统的能耗模型，可以从简化测量的电梯动态能耗数据中分析求取，简化了电梯能耗测量的过程和时间。在进行能耗仿真模拟时，根据曳引系统的各个输出参数，确定驱动系统的能耗大小。

2）单次开关门能耗、待机能耗、空调照明通风等能耗特性，根据电梯电路线路连接和工作状况，从动态能耗数据中分离，也可单独测量。能耗仿真时，根据电梯所处任一状态，可确定该部分能耗。这部分能耗和曳引驱动系统的能耗一起构成了电梯系统的总能耗。

3）电梯的运行速度参数可以手动设置，也可以采用理想电梯速度曲线。对实际测量的电梯，可以测量电梯某个行程的速度曲线。该曲线能大致反映出这台电梯的速度控制情况。因而，采用该速度曲线进行能耗仿真测试，其仿真结果可以与实际测量的结果进行比较，验证电梯能耗模型的准确性，进而也可进一步修正曲线和模型。

4）在模型启动运行前，先进行电梯的初始状态的设置，如提升高度，所停楼层、初始载荷等。然后，根据电梯速度曲线参数、楼层参数、客流分布及调度信息，计算电梯某一段时间内的速度、加速度、所在高度等信息。这些数据用来判断电梯的状态，同时将它们参数调入曳引驱动系统的模型中，从而计算测量出曳引机所处的状态。

4、结束语

计算法从驱动类型、运行速度、电梯的使用状况等简单的估算电梯的各部门能耗，没有考虑到电梯的运行曲线，结构等方面因素的影响。模型法可以考虑到各个因数，并且可以进行仿真模拟测试，节约时间，但是模型的建立比较复杂，不同载荷下推算多因数的电梯效率，误差会比较大。

目前，我国电梯行业能效评价没有统一的标准，所以也就没有电梯节能认证制度。虽然提倡节能减排，但是政府采购节能电梯却无据可依，有关部门想推广节能电梯也很难落实。现在有不少的电梯厂家和商家标称电梯可节能30%、50%、70%等，但事实上，这些节能标称都没有统一的标准和依据，因而无可比性。其主要原因是电梯能效测试方法与能效评价指标尚未确定。电梯与其他能耗产品最大区别是，电梯耗电量除了与本身配置有关外，还与运行工况密切相关。运行次数不同、载重量不同、运行速度不同都会导致电梯耗电量的不同，这些因素的存在加大了电梯能效标准出台的难度。