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1、电梯节能研究分析呼波张艳刘燕许智张旸（陕西省特种设备质量安全监督检测中心陕西西安710048）摘要：由于社会经济的快速发展，电梯的保有量急剧增长，电梯的耗电量巨大。随着国家能源政策对耗能产品提出新的要求，属于建筑中高耗能特种设备的曳引电梯，其能耗的研究成为电梯能效评价、节能监管、电梯设计、选配电梯的基础。因此，电梯的能耗建模及节能研究具有一定理论价值和社会效益。关键词：电梯；国家能源政策；能耗建模1.研究背景随着世界经济的发展，尤其是中国和印度在世界经济和能源市场中的崛起，世界能源需求越趋紧张，2030年的世界能源需求增幅将远超过50%，仅中国和印度合计达45%[1]。为应对潜在能源

2、危机，各国政府相应推出能源政策，鼓励节能技术及节能产品开发，加强耗能产品监管。电梯作为建筑物中的主要耗能设备之一，其能耗情况已成为政府、企业、客户所关注的焦点之一。随着社会经济的发展，建筑物能耗总量占整个社会耗电总量相当大的比重。据统计，中国建筑物能耗总量约占电力总产量的29%，西方发达国家约占30%~40%[2]。根据建筑中运行的其它设备的能耗情况，电梯的能耗占整个建筑能耗的5%~15%[3]2007年10月《中华人民共和国节约能源法》中规定：对高耗能的特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管。为此，企业及研究单位投入大量的人力物力，开发出一批具有市场价值的节能技术和产品。电梯

3、永磁同步曳引机驱动技术、制动电能回馈技术、轿厢无人自动关灯技术、驱动器休眠技术、群控楼宇智能管理等技术的应用，取得了良好的节能效果，经济和社会效益显著。电梯的能耗除了与电梯本身所采用的驱动方式、额定载重量、额定速度、配置参数、控制系统的调度策略等诸多因素有关，而且与所在建筑楼层的数量及使用电梯的客流分布密切相关。2.国内外研究现状目前评估电梯能耗的方法主要有：以Doolaard等为代表的测量法，以Schroeder等为代表的计算法，以LutfiAl-Sharif,RichardPeters等为代表的模型法。英国皇家注册设备工程师协会(CIBSE)在其出版物《建筑运输系统》第13部分对

4、以上方法作了总结和适当推广；国际标准化组织电梯、自动扶梯和自动人行道技术委员会(ISO/TC178)在JinJung-Yung的基础上给出了推荐的计算法。3.曳引电梯工作特性和能耗分析本文的研究对象为曳引式电梯的能耗。曳引电梯采用曳引轮驱动，区别于卷筒、螺杆、液压缸、直线电机驱动的电梯。曳引电梯的驱动技术按拖动方式可分为：直流调速、交流双速、交流调压调速（ACVV）、交流变压变频调速（VVVF）；按采用的曳引电机类型可分为：直流电机、交流异步电机、永磁同步电机；按是否能量回收又分为：无能量回馈型式、有能量回馈型式。随着驱动技术的发展，直流电梯、交流双速电梯趋于淘汰，VVVF永磁同步电

5、机驱动的曳引电梯成为发展的主流。曳引电梯工作特性。由于对重装置的作用，随着电梯负载的大小和运行方向的不同，曳引机呈现四象限工作特性。当轿厢空载下行与满载上行时电机负荷最大，电机处于电动状态；当曳引轮两侧的重量几乎相等时（轿厢半载），电机负载最轻；当轿厢空载上行与满载下行时，电机则处于发电状态[4]。所以，根据曳引轮两侧受力情况及运行方向，分析电机的运行情况。图为曳引电机四象限运行图3-1，对应表3-1。图中标明了电机转速方向与输出（输入）力矩方向。T发电发电电动WmT电动TTWmWmWm图3-1曳引电机四象限运行电梯的客流分布直接影响曳引机的工作状态。比如，一部安装在办公楼的电梯，上

6、班早高峰为重载向上、轻载向下运行，下班高峰则为重载向下、轻载向上运行。表3-1曳引电机工作状态曳引轮两侧受力状态电梯运行方向电机状态轿厢顶<对重侧轿厢侧>对重侧上行下行上行下行发电电动发电电动电梯能耗分析。运行中的电梯能耗取决于两个方面：电梯设备自身的能耗特性，电梯的调度策略和客流情况。本文建立的电梯能耗模型用于计算单台电梯在指定工况下的能耗，不涉及电梯的客流分布和调度策略。电梯作为一个机电系统，与系统外部进行能量交换，同时系统内部也进行多种形式的能量转换。电梯从一个楼层将乘客输送到另一个楼层，该过程中电梯系统与外部发生能量交换。图3-2说明了系统与外部的能耗关系。一个输送过程始末，

7、系统势能变化，而动能未发生变化。该过程中，为保证电梯按设定的速度曲线运动，电梯系统的动能不断发生变化，电梯系统的总能量也随之发生变化，系统须从外部获取或输出电能，又由于摩擦、机电转换的损耗，以声、光、热等向外部输出能量。乘客势能电梯系统曳引系统驱动系统门机系统其他系统电能光热能图3-2电梯系统与外部的能耗关系电梯的主要耗能部件或系统可分为：变频驱动系统、曳引系统、控制显示、通风照明、门机系统等[5]。这些部件或系统的能耗特性存在一定规律，可以从相关部件或系