VDI4707-1则是一项专门针对电梯能效的标准,通过为测量、计算能源需求与能源消耗提供一个基础,从而为电梯的评估和能源等级划分提供了统一标准。VDI4707-1指导原则是把电梯按其能效从高到低分为七类(从A到G),旨在将节能融入电梯设计,从而持续减少其对坏境的影响。
在中国电梯行业的发展过程中,国外品牌电梯是有不可替代的作用,特别是上世纪八十年代末到九十年代,合资品牌给中国带来了先进VVVF技术,使电梯行业发展插上翅膀,成为电梯发展的最重要技术支持。
进入二十一世纪后,中国电梯行业自身发展却在过去十年中飞速发展,无论是电梯的制造质量还是技术方面都有了很大突破,而超过世界先进水平的技术也在中国不断发展。控制系统的一体机、节能电梯的永磁同步主机、第四代无机房电梯都超越了国外先进水平,并市场占有率已经超过国外技术。其电梯能效认证体系也在我国逐步成熟,其必然会走向国际市场的!
现在中国电梯已经从中国制造走向中国创造,中国电梯行业已经有多个制造企业上市,而且电梯的技术上,新一代能效节能电梯技术、高层建筑火灾电梯运行技术等都突破了国外研究几十年而没解决的瓶颈,也使电梯中国制造走向中国电梯创造。中国制造的电梯也需对电梯的能效进行认证,确保我国制造的电梯世界一流!
1.电梯驱动控制系统的节能
电梯驱动控制系统经历了从交流单速双速的交流异步电机变极调速到交流调压调速ACVV(Alternation Current Variable Voltage),再到目前的变压变频调速VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)。一般电梯中的最佳搭配是用变压变频调速控制永磁同步曳引机驱动。电梯的变压变频调速是通过改变电机输入端的电压和频率来实现的,利用变频器控制输入电压和频率的比值保持固定不变(U/F=const),来实现速度的平滑调节。VVVF调速克服了前两种调速系统效率低,速度调节不平滑等缺点,且比ACVV调速节能达30%。具有高效、节能、乘坐舒适等特点,是当前电梯最理想、最受欢迎的调速装置。实现VVVF电梯是第一代说得上的节能电梯,而永磁同步电机替代了涡轮蜗杆电机,使电梯电机功率大幅度下降,使电梯进入了第二代节能效果,今天我们这里阐述的是第三代节能电梯,适用范围广,可以使电梯运行发电的电能再利用。
2、电梯发电的原理
我们可以把电梯简单理解成一个两端分别悬挂轿厢和配重的定滑轮组,起滑轮作用的曳引机实际上就是一部电动机。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50%左右,即轿厢内放置50%左右载重时,轿厢与电梯配重的重量相当。
我们可以将电梯的运行分为以下几种情况:
(1)轿箱或配重较轻的一边上升,比如空车上行和满载下行,这是系统释放势能的过程,此时曳引机工作在发电状态。
(2)轿箱或配重较轻的一边下降,比如空车下行与满载上行,此时系统势能在不断增加,曳引机工作在电动状态。
(3)当电梯到达所在楼层减速制动时,系统释放动能,此时曳引机也工作在发电状态。
(4)电梯在半载或在接近半载状态下运行,此时曳引机工作在平衡或接近平衡情况,这是电梯运行的最大概率情况。当电梯运行在(1)、(3)情况时,曳引机工作在发电状态,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大电容中,随着电梯工作时间的持续,电容中的电能和电压会逐渐升高,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,通常在直流母线上加制动电阻,将这部分能量以发热的方式消耗在制动电阻上。这种方法不仅将能量白白浪费掉,而且对周围环境的影响很大。有些情况下,给机房散热的空调和风机等设备的耗电量甚至超过了电梯本身。
3.能量再利用系统的节能
电梯要节电,核心是把电梯曳引机工作在发电状态时产生的电能利用起来。目前,对于这部分能量的处理是利用“能耗制动方式”即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻中。这样不仅将能量白白浪费掉,同时电阻产生的大量热量还会污染电梯控制柜周边的环境。
能量再利用系统的作用就是将原来消耗在制动电阻上的能量,通过逆变转化为交流电,并回馈到电网以供电梯设备使用。据统计,消耗在制动电阻上的能量占电梯总用电量的25%-35%,一般能量逆变的效率约为85%,而本技术采用的方式将逆变损耗也避免,使电梯节能效果更大,几乎可以是电梯发电电能的节能效果充分利用。
因此,电梯能量再利用系统的节能效果在25%-35%之间,且楼层越高、电梯速度越快,节能效果愈明显。能量再利用系统和电梯的完美结合打破了传统电梯从节能到“造”能的飞跃。这是电梯能耗的历史性突破,是电梯节能史上的一个分水岭。是世界上最先进的节能技术,该技术已经超越了欧美日等国外的电梯节能技术,成为电梯中国创新!
4、能源再生电梯
目前在市场上推广的能源再生电梯就是在采用永磁同步主机和一体化控制系统的基础上,再加上能量反馈系统;也有的是在采用永磁同步主机的基础上,采用新一代的四象限一体化系统(即控制、变频、回馈,三合一)。