电梯节能技术研究

孙玲

【摘要】介绍了电梯的主要节能技术以及节能效果，结果表明，高效的电梯节能技术，能够提高建筑能源利用效率，为电梯的选择和节能评价提供了指导方向。

【关键词】电梯节能；调频调压调速（VVVF）；能量回馈技术；无齿轮电梯

0 引言

在《天津市绿色建筑评价标准》中，一般项第5.2.13条："应选用节能的电气产品；电梯及自动扶梯、自动人行道应选用具有节能拖动及节能控制方式的设备。"但在具体实施过程中，关于电梯节能拖动及控制方式国家规范等目前还没有明确规定，对设计和绿建咨询造成了一定的困惑和障碍。

1 电梯的主要节能技术

电梯的节能主要体现在电梯的传动技术、拖动技术和控制技术三个方面。

1.1 传动技术

传动部分的节能技术主要是通过提高电梯机械传动效率，达到节能的目的。较为常见的传动节能技术有以下几种。

（1）蜗轮-蜗杆式传动曳引机具有运行平稳，噪声和振动小的优点。但齿轮滑动速度大，润滑困难，效率低，齿面易于磨损；由于啮合原理导致安装精度要求高，容易发生不对中故障。

（2）斜齿轮传动曳引机效率可達90%以上，效率较高，齿面磨损寿命高于蜗轮-蜗杆传动曳引机。但为了达到低噪声，要求加工精度很高，由于齿面硬度高，通过跑合无法补偿制造和装配的误差，且钢的渗碳淬火质量不易保证。

（3）据测试，行星齿轮的传动效率可达95%以上，但是由于受加工技术的限制，其成本较高，一直难以大量推广。

（4）采用永磁同步有齿轮曳引机比交流异步电动机效率可提高10%以上，也是一种效率较高的传动方式。

（5）永磁同步无齿轮驱动技术在电梯驱动上的应用带来了电梯传动的一场技术革命，它以节能（高传动效率及电机效率）、环保（无油污染）、舒适（低噪音、运行平稳）等诸多优点，迅速地应用于电梯中。

（5）近年来，个别厂家研究的一项技术结合了行星齿轮和永磁同步电机的优点，开发了同步行星齿轮驱动技术，减少了曳引钢丝绳的长度，延长了钢丝绳的寿命，但其成本较高，只有在提升高度较高时才有一定优势。

1.2 拖动技术

拖动部分的节能技术是通过提高电能转换效率，达到节能的目的。

（1）调频调压调速（VVVF）。调频调压调速技术在电梯上得以广泛使用并非因为其节能，而是其良好的调速性能，但在广泛使用后，我们发现相对之前的交流双速（AC2）技术、调压调速（ACVV）技术，其节能效果也很不错。

（2）能量回馈技术。能量回馈技术就是当电动机处于发电状态时，通过逆变器，将变频器直流侧的电逆变成工频交流电回馈到电网中。从电梯的工作特性中看出，电梯有一半的运行状态为发电状态，从理论上看，能量回馈技术的节能效果应该是很不错的。该技术在提升高度较高的情况下具有明显优势。

（3）制动能量储存再利用技术。制动能量储存再利用技术是在变频器直流端接上蓄电池，当电动机处于发电状态时，变频器直流端向蓄电池充电，这些电储存起来，供电梯的照明、通风、控制等使用。因电梯经常处于发电状态，变频器反复向蓄电池充电，影响电池的寿命，因而该技术对电池的要求较高，成本也较大，目前仍处于研发阶段。

1.3 控制技术

电梯控制的节能技术主要是通过优化电梯的控制，减少不必要的运行和待机损耗，以降低其能耗。

（1）并联控制电梯、梯群程序控制电梯。2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身具有集选功能。对于群控电梯，根据大楼的交通流量情况，合理地调配电梯应答乘客的召唤指令，不但可以缩短候梯和搭乘时间，更可以减少电梯的运行次数，从而减少能耗。

（2）待机与自动停机技术。对集选控制的电梯，当它应答完所有的指令后关门进入待机状态时，因轿厢内没有乘客，照明和通风都是不必的，因此可以设定在进入待机一段时间（如3分钟）后，自动关闭照明和通风，这样既可节能，又可延长灯管和风扇的寿命。这一技术还可以推广到一些特殊场合使用的电梯中，例如，全透明玻璃井道的观光电梯，可以设定为白天时自动关闭照明。自动停机即是通过程序设定或采用定时器让电梯在设定的时间自动停机和自动开机，以降低待机功耗。

2 节能效果对比

据检测数据统计，各类电梯的耗电量见表1，从中可以看出不同类型电梯的耗电量相差最大达8倍。

在电梯节能技术改造中发现，采用交流双速（AC2）电梯、调压调速（ACVV）电梯，与采用先进的调频调压调速（VVVF）控制技术和永磁同步电机相比，后者比前者节能20%～45%，如果同时采用能量回馈技术，最高可节能70%。对轿厢内照明系统采用LED等高效光源代替传统照明灯具，可节约照明电量90%左右。

以10层商务电梯为例，选取品牌和型号相同，使用频率接近的两组电梯进行试验，计算安装节能回馈装置后的节电率，见表2、3。

3 结语

采用高效的电梯节能技术，不仅缓解国内日益紧张的电力局势，也降低了电梯的运行维护费用，对社会的贡献是巨大的。通过电梯节能技术的对比分析，永磁同步无齿轮曳引机、调频调压调速技术、能量回馈技术、并联控制技术、梯群程序控制技术的节能效果明显，能够显著降低电梯的能耗。在选择电梯和对电梯节能评价时，可以从这几方面的技术着手进行电梯的选择和评价。

参考文献

[1]《天津市绿色建筑评价标准》，DB/T29-204-2010

[2]王新华，邱东勇. 国内外电梯节能技术研究. 节能技术. 2013年3月第2期.