2009年中國電梯的生產量達到了26.1萬臺,中國已經連續五年以上保持電梯全球最大的生產國和第一大市場的地位。近年來,全世界大約一半的新裝電梯和自動扶梯是在中國生產和安裝的。據預測,中國未來十年的房地產市場將保持一個增長的態勢,因此與其配套的電梯行業也將保持快速穩定的發展態勢。
中國電梯協會副秘書長張樂祥表示,電梯安全、節能是目前電梯技術發展的主線,而控制與驅動技術是實現這些技術的基礎和核心。
節能技術如何在電梯行業發揮效能?
在思考如何達到電梯節能目的的同時,找到與電梯能耗相關的因素顯得至關重要。張秘書長大致介紹了電梯運行中與能耗相關的幾大因素,其中包括驅動系統形式、轎廂懸掛方式、安裝質量、控制系統交通調度方案、能量回饋等方面。對此,他建議,技術和材料的選用應將從產品制造到整個壽命周期結束的總能耗作為評價標準,在產品設計時優先選用節能、環保材料來替代耗能、污染型材料,減小資源與能源的消耗,提高資源利用率;在制造過程中也要盡量減少加工工序,進行可循環設計、可拆卸設計和模塊化設計等,以便于生產制造和降低能耗。
同時他強調,節能技術在電梯產品的實現要細化到每一個部件,采用能源回饋/共母線技術,用滾動導靴替代滑動導靴。運行過程中,采用智能群控系統,減少運行次數和平衡負載,提高電梯的運行效率。根據相關研究,待機能耗占運行能耗相當大一部分,有的甚至達到60%以上。要減少待機能耗,這要求控制和變頻驅動系統具備休眠和待機技術,并采用LED等高效照明光源,在不需要時要關閉照明和通風設備,并減少系統轉動慣量。
自動扶梯節能潛力巨大
隨著城市化水平的提高,基礎設施的建設也越來越關注民生問題,設備的安全性、舒適度等指標成為關注的焦點。自動扶梯憑借其方便、快捷、乘客輸送量大等優勢,在商場、地鐵、機場、天橋等公共場所得到了大量的應用。張秘書長介紹說:“自動扶梯作為連續單向運行大量運載乘客的設備,設備設計的余量和安全系數很高,使得設備絕大部分時間工作在50%額定負載以下,而且帶載下行的自動扶梯大部分時間工作在發電狀態,因此在自動扶梯節能方面潛力是比較大的。”
節能性能的優異源于高效的配件,張秘書長介紹,自動扶梯如果采用高效齒輪箱來代替目前主流的渦輪蝸桿傳動,如斜齒輪、行星傳動等可以提升傳動的效率20%以上,用永磁同步電機取代異步電動機,還可進一步節能5%。采用變頻器智能驅動,節能效果根據運行工況可達40%,降低扶梯啟動電流70%,減少對電網的沖擊。同時可以規避法規對高效節能電動機的要求,節省投資。另外還可以使設備的啟動和停止平順,實現0速制動,提高安全性并減少制動器的磨損。
張秘書長還指出,自動扶梯在采取節能運行模式需要進行全面考慮,要始終把安全性放在首位。由于采取減速運行模式會降低服務質量和輸送能力,部分乘客會跑動,導致安全問題,在采取這類運行模式時要慎重。
高效電動機的使用也是自動扶梯節能技術的一個發展趨勢,在發達國家普遍通過法規強制自動扶梯選用經過認證的高效電動機。采用了高效電動機,電梯運行效率可以提高3%~4%,電動機的購置成本相應增加20%~50%。張秘書長簡單地介紹了高效電機的改進措施:“首先,改善了矽鋼片的性能,更薄的外形可以提高絕緣性能,增加的鐵芯長度可以降低磁飽和度;另外,增加用定子銅量,增大鋁條和端部鏈接部分、銅轉子;結構上也有所改善,采用線槽外形、繞線方式以及更小的氣隙,并使用更好的軸承和高效能風扇,達到低轉差率。總體來說,采用高效電動機的優勢在于整個壽命周期的經濟性更好,可靠性更高,使用壽命更長。”
電梯能效標準亟待出臺
2006年9月4日,中國頒布了《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》的標準,新標準規定了中小型三相異步電動機的能效限定值、節能評價值、目標能效限定值、能效等級和試驗方法。這個標準意味著只有達到相關節能標準的電機企業,才能拿到市場的通行證。其中,電動機目標能效限定值方面要求:強制性市場準入指標,是允許電動機的最低效率。同時在額定輸出功率和75%額定輸出功率的效率均應不低于規定指標;在產品節能評價值方面,推薦性指標是開展節能產品認證和實施鼓勵性節能政策的技術依據,同時電動機能效等級分為3級,其中1級能效最高。
相對于電動機標準的制訂,電梯能耗的評定標準較為困難。由于節能話題逐漸成為了社會關注的政治議題,這其中也牽涉了評價單位的巨大商機和利益驅動等問題,加之能耗測量評價困難,標識特別困難。張秘書長認為,以技術和部件取代系統進行分級的方式更易于操作,實施起來會比較方便。
盡管電梯節能技術的發展形勢樂觀,但張秘書長強調不能盲目地追求新技術,而忽略了一些關鍵的問題,所以一些采納節能技術的原則還是十分重要的。他指出,首先,要做到安全第一,不能因為要達到節能的要求,就降低設備的安全性;也不能降低設備的性能和乘客舒適度,否則就是得不償失;同時,必須采用成熟可靠的技術和產品,這樣才能夠保證電梯的質量;另外,電梯制造商要考慮整個產品或技術壽命周期的總能耗,要考慮到包括制造、產品回收和材料提取等在內的關鍵因素,這樣才能在真正意義上實現節能降耗;要從最簡單、不需要大量投入的方面做起,比如調整平衡系數、更換LED節能燈等措施;最為重要的也是根本原則就是要符合經濟原則。
盡管電梯行業已經有百余年歷史,但是節能話題的提出為電梯行業的發展又賦予了更豐富的涵義。對于電梯節能這樣一項復雜而系統的工程而言,我國的電梯行業只是剛剛起步,而在節能道路上的追尋也必將成為中國由“電梯大國”向“電梯強國”邁進的重要歷程。