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節(jié)能電梯及節(jié)能效果分析

文檔作者：孫關(guān)林沈曉宇文檔來源：浙江省建筑科學(xué)設(shè)計研究院			點(diǎn) 擊數(shù)：
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浙江建筑第24卷第4期2007年4月
節(jié)能電梯及節(jié)能效果分析
孫關(guān)林，沈曉宇
(浙江省建筑科學(xué)設(shè)計研究院，浙江杭州310012)
摘要：提出了節(jié)能電梯的概念，闡述了節(jié)能電梯的節(jié)能原理，據(jù)此，可通過以下兩種途徑來達(dá)到節(jié)能效果，一是對電機(jī)拖動
系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，如采用變頻調(diào)速技術(shù)和永磁同步無齒輪曳引技術(shù)等；二是通過能量回饋器將機(jī)械能變換成電能(再生電能)的
方法達(dá)到節(jié)能的目的。最后對節(jié)能電梯的節(jié)能效果進(jìn)行了實(shí)例計算，并提出電梯是否節(jié)能可作為今后建筑工程項(xiàng)目評優(yōu)、評杯和
考核指標(biāo)的設(shè)想。
關(guān)鍵詞：節(jié)能電梯；無齒輪曳引機(jī)；能源再生
中圖分類號：TKO1 8；TU976：3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008—3707(2007)04—0051—02
由于全球性的能源緊缺，世界各國都非常重視
能源資源的利用。我國是一個人口大國，更把節(jié)能
作為頭等大事來抓，在國外，建筑電梯的節(jié)能研究在
上世紀(jì)末就已經(jīng)開始，而我國從2002年才開始引進(jìn)
和開發(fā)電梯節(jié)能技術(shù)。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為電梯的
節(jié)能技術(shù)研究提供了十分有利的條件。短短幾年，
電梯節(jié)能技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，“節(jié)能電梯”也應(yīng)
運(yùn)而生。
1 節(jié)能電梯的概念
什么樣的電梯可稱謂“節(jié)能電梯”呢?顯然，并
不是任何具有節(jié)能效果的電梯，都可稱謂“節(jié)能電
梯”。關(guān)于節(jié)能電梯的概念國家規(guī)范目前還沒有明
確的規(guī)定，一些電梯專家和行業(yè)人士認(rèn)為，“節(jié)能電
梯”一般需要具備以下八方面的條件：1)電梯使用
的電能必須較一般電梯節(jié)約30％ 以上；2)控制系統(tǒng)
必須是微機(jī)控制；3)必須具備可擴(kuò)展功能；4)必須
符合中國國家最新電梯標(biāo)準(zhǔn)GB 7588—2003；5)在停
電情況下可不用到機(jī)房就能進(jìn)行救援；6)必須是小
機(jī)房或無機(jī)房電梯。這是因?yàn)楣?jié)能電梯除本身節(jié)能
外還需包括土建成本的節(jié)約，而小機(jī)房電梯可以節(jié)
省設(shè)計時間、節(jié)省土建時間以及土建費(fèi)用而無機(jī)房電
梯能夠節(jié)省更多。7)節(jié)能電梯還需要維護(hù)費(fèi)用低，維
護(hù)方便。8)節(jié)能電梯具有成熟的技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。
根據(jù)以上八方面的條件，目前，國內(nèi)能真正稱得
上“節(jié)能電梯”的品牌還不多，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)
的具有節(jié)能效果的電梯，在節(jié)能效果以及安全效果
上都還不能滿足 節(jié)能電梯”的要求。通力(KONE)
和威森(WALESS)是目前國內(nèi)在節(jié)能電梯方面做得
最好的兩個電梯品牌。
2 節(jié)能電梯的節(jié)能原理及現(xiàn)狀
電梯的耗電主要來自于驅(qū)動轎廂升降的電動
機(jī)，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電動機(jī)拖動負(fù)載消耗的電
能占總耗電量的70％ 以上。因此，研究開發(fā)高效能
的電機(jī)拖動系統(tǒng)，是電梯節(jié)能的關(guān)鍵。
電機(jī)拖動系統(tǒng)節(jié)約電能的途徑主要有兩大類：
第一類是提高電機(jī)拖動系統(tǒng)的運(yùn)行效率。例如，電
梯曳引機(jī)采用變頻器調(diào)速來取代異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)
速，是目前用得最多的提高電動機(jī)運(yùn)行效率的節(jié)能
措施；除了采用變頻器調(diào)速技術(shù)外，永磁同步無齒輪
曳引機(jī)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使電梯電機(jī)拖動系統(tǒng)的
運(yùn)行效率更高，節(jié)能效果更加顯著，為節(jié)能電梯的誕
生創(chuàng)造了條件。第二類是將運(yùn)動中負(fù)載上的機(jī)械能
(位能，動能)通過能量回饋器變換成電能(再生電
能)并回送給交流電網(wǎng)，再生運(yùn)行或供附近其他用
電設(shè)備使用，使電機(jī)拖動系統(tǒng)在．單位時間內(nèi)消耗電
網(wǎng)電能下降，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。
收稿日期：2006一l2—08
作者簡介：孫關(guān)林(196l一)，男，浙江杭州市人，高級工程師，從事建筑機(jī)電研究與測試工作。
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孫關(guān)林等：節(jié)能電梯及節(jié)能效果分析
節(jié)能電梯通常都采用無齒輪電梯節(jié)能技術(shù)，與
傳統(tǒng)的有齒輪電梯相比，無齒輪電梯一般都可以節(jié)
能30％ ～40％ ，最好的電梯型號可以節(jié)約用電50％
以上。
無齒輪電梯通常采用永磁同步無齒輪曳引機(jī)技
術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用高密度的永磁材料和電子控制技術(shù)
的先進(jìn)成果，采用電磁場數(shù)值計算和等效電路相結(jié)
合的優(yōu)化CAD方法，制作成多種規(guī)格、多種結(jié)構(gòu)的
永磁同步電動機(jī)，例如變頻外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，變頻內(nèi)轉(zhuǎn)子
有阻尼繞組結(jié)構(gòu)，變頻無阻尼繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，自起
動潛油結(jié)構(gòu)，音圈式直線結(jié)構(gòu)等，該類電動機(jī)無須勵
磁電流，可直接將曳引輪安裝在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上。
實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的小型化和高效率，從而節(jié)約了電能。
由于各個電梯生產(chǎn)企業(yè)，采用的永磁材料、結(jié)構(gòu)
及電子控制技術(shù)的不同，節(jié)能的效果也有所差異。
例如，通力公司的KONE MonoSpace(R)無機(jī)
房電梯由EcoDisc(R)碟式馬達(dá)驅(qū)動。這種曳引機(jī)
發(fā)明于1996年，EcoDisc(R)碟式馬達(dá)基于永磁同步
技術(shù)，結(jié)合變頻控制和低摩擦的無齒結(jié)構(gòu)，成為電梯
技術(shù)的一個巨大飛躍，很可能取代現(xiàn)有的其他電梯
曳引技術(shù)。
又如，蘇州東方電梯有限公司推出的永磁同步
無齒輪無機(jī)房電梯，其采用的永磁同步無齒輪曳引
機(jī)與傳統(tǒng)的有齒輪曳引機(jī)相比，綜合節(jié)能達(dá)到40％
左右。同時，無齒輪一類曳引方式還避免了齒輪油
的大量應(yīng)用，減少了維修成本。
另外，美國奧的斯公司在華最大控股子公
司—— 西子奧的斯電梯有限公司，最近在沈陽舉行
的西子奧的斯OH5000系列無齒輪電梯產(chǎn)品及能源
再生技術(shù)展示會上，向世人展示了奧的斯專利——
“能源再生”技術(shù)，使OH5000無齒輪電梯從現(xiàn)在的
44．8％節(jié)能記錄突破到最高達(dá)70％ 。這將是電梯
能耗的一個歷史性突破。此技術(shù)同電梯相結(jié)合，將
會把電梯節(jié)能的功效推向一個嶄新的節(jié)能高度。
3 節(jié)能電梯的節(jié)能效果分析
節(jié)能電梯的節(jié)能效果究竟如何?對我國的建筑
能意義有多大?以普通的2 000】kg載貨電梯為
例，對節(jié)能型載貨電梯、無機(jī)房載貨電梯與普通貨梯
的節(jié)能效果進(jìn)行分析比較。
據(jù)資料記載表明，我國目前使用的載貨電梯以
2 000 kg為最多，每年新裝的2 000 kg載貨電梯占
據(jù)載貨電梯總量的70％ 以上。假如，一臺普通的變
． 52 ．
頻2 000 kg載貨電梯，層高4層，速度0．5m／s，其主
機(jī)功率為13．5 kW，每天按8 h使用，每年按300 d
計算，年耗電32 400 kW ·h。如果采用節(jié)能型載貨
電梯，其主機(jī)功率為6．7—7．5 kW，平均7 kW計算，
同樣每天使用8 h，年耗電16 800 kW ·h，年節(jié)電近
50％ 。如果按載貨電梯壽命普遍為15年計算，一臺
節(jié)能電梯可以節(jié)約用電23．4 kW—h。按工業(yè)用電
1．2元／kw ·h計算，一臺電梯使用年限期間節(jié)約用
電高達(dá)28．08萬元。
我國目前載貨電梯使用量已經(jīng)達(dá)到15萬臺，若
全部采用節(jié)能電梯，那么一年電費(fèi)的節(jié)約量是十分
驚人的。如果計上土建成本，每臺貨梯機(jī)房的成本
大約3萬元，從現(xiàn)在每年新增3萬余臺計算，節(jié)約的
土建成本每年可以高達(dá)9億元。而土建施工和材料
減少使用也同樣可以節(jié)約能源。
以上僅僅是使用節(jié)能型載貨電梯所達(dá)到的節(jié)能
效果。除此之外，我國還有更多的乘客電梯正在使
用或?qū)⒈话惭b使用，如果這些電梯都使用節(jié)能電梯
的話，節(jié)能效果將會更大，其節(jié)約電能相當(dāng)于三峽工
程全部造成后的年發(fā)電量。
以上結(jié)果是按普通的VVVF電梯進(jìn)行計算得出
的，到目前為止，還有地區(qū)仍在使用耗電更多的雙速
電梯和老式直流電梯。有人曾對一個電視塔用的四
臺直流電梯進(jìn)行了耗電計算，這些電梯已經(jīng)使用10
多年了，一個月的電費(fèi)高達(dá)數(shù)十萬元。而如果采用
先進(jìn)的節(jié)能電梯，5年時間節(jié)約的費(fèi)用已經(jīng)足夠更
換全新的節(jié)能電梯了。
4 結(jié) 語
綜上所述，我們深感在我國加快發(fā)展節(jié)能電梯
的迫切性。我國可能會在今后3～5年重點(diǎn)對電梯
節(jié)能進(jìn)行改造，可以肯定，今后大力發(fā)展和使用節(jié)能
電梯將是我國電梯行業(yè)必然的發(fā)展趨勢。
浙江省是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的沿海省份之一，同
時，也是能源非常緊張的一個省份。近幾年，隨著我
省城市房地產(chǎn)建設(shè)的迅猛發(fā)展及規(guī)模的不斷擴(kuò)大，
電梯安裝數(shù)量逐年增高，電梯使用總量已經(jīng)位于全
國各大省市的前列，可以預(yù)計，今后我省的電梯需求
量依然很大，有望成為全國使用電梯數(shù)量最多的省
份。因此，在我省開展一場電梯節(jié)能運(yùn)動很有必要。
建議我省各地市級建設(shè)主管部門，從現(xiàn)在起，積極采
取必要措施，在新項(xiàng)目的立項(xiàng)、審批等各個環(huán)節(jié)上，
(下轉(zhuǎn)第55頁)
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阮國海：金都·富春山居—— 綠色建筑的實(shí)踐
功能，對人體7個系統(tǒng)、近30余種疾病起著緩解和
輔助治療作用。
9 雨水資源的利用及水循環(huán)系統(tǒng)
金都-富春山居的雨水根據(jù)地形高低通過管道
收集，然后就近排入景觀水系作為景觀用水。同時，
通過變頻泵將景觀水循環(huán)利用。水系中養(yǎng)水生植物
及魚、蝦等水生動物以凈化水系和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
10 冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系
金都·富春山居引進(jìn)了澳大利亞冷彎薄壁輕鋼
結(jié)構(gòu)體系。該體系與型鋼結(jié)構(gòu)相比，具有重量輕、用
鋼量少、安裝方便快速、不需要重型施工機(jī)械等特
點(diǎn)。采用CAD技術(shù)一輕鋼結(jié)構(gòu)建造設(shè)計軟件(G—
CAD)，產(chǎn)生的設(shè)計部件可直接輸入到~n-r_設(shè)備進(jìn)行
自動加工。富春山居已建造的4幢輕鋼結(jié)構(gòu)試點(diǎn)住
宅，其中兩幢為獨(dú)立住宅，兩幢為連排住宅，建筑面
積共1700 m ，該工程已于2004年底交付使用。
輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系是用鍍鋅冷彎薄壁型鋼
制作的型材作為結(jié)構(gòu)承重部分，構(gòu)件尺寸、間距與木
結(jié)構(gòu)相同，常用于建造2～3層的低層住宅。墻體鋼
龍骨鋼板厚度在0．84～1．91 mm之間，樓層結(jié)構(gòu)的
鋼龍骨鋼板厚度在0．84～2．56 mm之間。最大跨
度目前可達(dá)8～9 m。
金都·富春山居試點(diǎn)住宅的承載輕鋼骨架采用
澳大利亞進(jìn)口的高強(qiáng)(550髓Pa)防腐鋼卷板(鋅鋁
合金鍍層)，鋼材厚度為0．75 mm，通過電腦輔助制
造(CAM技術(shù))專尉設(shè)備直接軋制成符合設(shè)計要求
的各種不同類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由此生產(chǎn)出來的構(gòu)件
精度是人工制作無法達(dá)到的。墻體圍護(hù)材料采用國
產(chǎn)加氣蒸壓混凝土配筋板(ALC板)，部分外墻由于
建筑造型的需要，進(jìn)口了澳大利亞生產(chǎn)的纖維水泥
板(Firbe—cement)。本項(xiàng)目還結(jié)合中國消費(fèi)者的
特點(diǎn)在墻體隔音等方面進(jìn)行了二度開發(fā)，主要建材
全部采用了環(huán)保型材料。建造過程除基礎(chǔ)施工外，
均為全干作業(yè)安裝。由于全部采用了輕質(zhì)新型建
材，房屋整體重量只是同樣的鋼筋混凝土磚墻結(jié)構(gòu)
重量的1／4～1／5。造價接近(略高于)同等質(zhì)量的
鋼筋混凝土住宅。
l1 結(jié)語
金都·富春山居的建設(shè)成功，在為人們帶來舒
適、健康、環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的生態(tài)住宅的同時，其對
保溫節(jié)能、科技產(chǎn)品、智能化集成系統(tǒng)的運(yùn)用以及綠
色建筑理念的實(shí)踐，必將對杭州及周邊地區(qū)的住宅
建設(shè)起到示范和帶動作甩。
(上接第52頁)
嚴(yán)格把好電梯節(jié)能這個關(guān)。對新建工程使用的電
梯，建議采用全國招投標(biāo)的辦法，把節(jié)能效果好的電
梯引進(jìn)到浙江，并積極加以推廣使用。同時，在全省
范圍內(nèi)對現(xiàn)有普通電梯進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，逐步用
節(jié)能電梯更換現(xiàn)有的高耗能電梯。并把新裝電梯是
否節(jié)能，作為電梯分項(xiàng)工程驗(yàn)收的一個技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行
考核，或作為整個工程項(xiàng)目評優(yōu)、評杯的考核指標(biāo)。
可以相信，節(jié)能電梯在我省的廣泛使用，必將產(chǎn)
生巨大的經(jīng)濟(jì)效率和社會效應(yīng)，同時對全國性的建
筑節(jié)能運(yùn)動，具有積極的示范和推動作用。
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