电梯能耗测量和节能改造措施研究

摘要：首先介绍了影响电梯能耗的主要因素，然后对一些典型电梯进行了能耗实测试验，结果表明，在相同条件下，安装节能反馈装置的电梯可以节能30%左右，老旧电梯能耗约为新电梯的2倍，电梯的基本参数对其能耗水平影响不显著，最后提出了一些电梯节能改造措施，希望可以为电梯能耗的相关研究提供参考。

关键词：电梯;能耗测量;节能改造

0 引言

电梯是高层建筑中使用的重要电气设备，也是主要的能耗设备之一。有统计数据表明，电梯能耗在建筑总能耗中所占的比例约为15%。虽然当前电梯中大量应用了群控、变频控制、能量回馈等技术，但大部分电梯还没有采用相关的节能设计，且能耗标准也不明确，导致电梯能源浪费问题长期存在。因此，在如今能源紧缺的背景下，研究电梯能耗和节能改造技术具有重要意义。

1 影响电梯能耗的主要因素

电梯结构复杂，控制方式多样，涉及电气设备多种多样，因此其能耗水平受到众多因素的影响。以当前广泛应用的曳引式驱动电梯为例，其能耗由曳引系统、驱动系统、控制系统、门机系统、照明系统、暖通系统等产生，还包括一些额外的发热等造成的能量耗散。

1.1    待机能耗

电梯在无人乘坐时为待机状态，其能耗主要由控制系统、显示系统、照明系统、通风系统等产生，而这些系统本身大多为电子系统，功率都不高。如果电梯长期无人乘坐，则会在控制系统的控制下自动进入休眠状态，照明会变暗，风扇也不再转动，因此待机能耗水平一般较低，可以不考虑待机能耗。

1.2    运行能耗

电梯在有人乘坐时，由于需要将载荷运送到指定楼层，因此需要较大的功耗。其中，曳引和驱动系统所消耗的能耗最大，占到電梯总能耗的70%以上。在曳引和驱动系统中，不同的电梯采用的曳引和驱动方式不同，其使用的电机性能也各不相同，不同厂家、型号和使用环境下的电梯产品会有较明显的能耗差异。电梯运行实际上就是对载荷做功，同时克服自身各部件之间的摩擦力，这都需要电能提供动力。

1.3    运行工况

电梯在不同的工况下，其能耗水平是不同的。一般来说，电梯行程越大，载荷越多，其耗电量越大;反之，如果行程较小且载荷较轻，则耗电量也会相应较少。天气和季节也会对电梯能耗水平产生影响，例如夏季高温条件下，电梯由于散热和通风等需求加大，且设备发热会损失部分能量，因此能耗较大;相反，如果在寒冷的冬季，设备不会发热，通风或冷气系统也无需全功率运行，此时的功耗水平自然会低很多。此外，电梯设计中是否采用了群控、变频控制、能量回馈等技术，对电梯能耗水平有显著影响。使用年限和管理方式也会影响电梯能耗。

2 电梯能耗测量及分析

2.1    能耗测量

当前对于电梯的能耗测试过程还没有形成统一的技术标准，因此本文按照一般电气参数测量原则进行操作。

（1）控制电梯停在一楼，一人在电梯口进行操作，另一人到机房进行操作。

（2）在机房的人员首先要切断电梯电源，然后找出电梯电源的接线端子，将3个钳式电流互感器分别接到三相电路的各相输入侧端子上，注意电流由互感器正极流入，负极流出。同时，把3个钳式电压测量线接入电流输出端的端子上，最后找到接地线端子并做好接地处理。

（3）把电压测量线的线端分别接入能效测试仪的输入端口，启动能效测试仪电源，待仪器初始化完成后，在仪器面板输入电梯的测试参数，包括额定电压、额定载重、楼层数、平衡系统等。

（4）在电梯空载条件下，将电梯呼到第10层，然后再呼到1层;读取仪器测量数据并记录;反复进行上述操作3次取平均值。

（5）检查数据，无误后关闭电梯电源，拆线后恢复电梯供电;测量完毕。

2.2    能耗分析

根据上述测量步骤所得数据，整理成电梯参数及实测能耗数据表，如表1所示。

从测量结果不难发现：

（1）电梯A和电梯B的厂家、基本参数、控制方式基本一致，但是由于电梯B安装了节能反馈装置，因而其空载直驶的吨千米耗电量更低。电梯A为1.373 kWh/（t·km），电梯B为0.938 kWh/（t·km），后者比前者节能约31.7%。

（2）电梯A和电梯C的厂家和基本参数不同，但控制方式基本一致，实测结果无明显差异，这表明电梯能耗水平与电梯基本参数关系不大。

（3）电梯A、电梯B和电梯C都是近年才投入运行的较新的电梯，其能耗较低，特别是安装了能量回馈装置的电梯节能效果十分显著。而电梯D是使用了14年的老旧设备，其能耗明显增加，约比电梯C的能耗增加了约2.3倍。

综上所述，相同条件下，电梯安装节能反馈装置可以节能30%左右，老旧电梯的能耗约为新电梯的2倍，电梯的基本参数对其能耗水平影响不显著。

3 电梯节能措施研究

3.1    淘汰高耗能电梯设备

在电梯安装完成后，随着使用年限的增加，其性能会逐渐下降。当前许多旧小区仍然在使用大量老旧电梯，这些电梯由于设备老化和技术落后，已经成为典型的高能耗设备，应根据实际情况予以淘汰。为了明确淘汰标准，政府部门要做好全面的调查和分析，制定符合新时代要求的电梯能效标准，并强制将不符合新标准的高耗能电梯设备报废，从源头上减少能源浪费。

3.2    鼓励加装能量回馈装置

在如今的楼宇建筑中，如果直接淘汰耗能严重的电梯，会造成很大的经济负担，而这些电梯大多是可以进行改造升级的，因此对于旧电梯而言，最好的改造措施就是加装能量回馈装置。可以通过宣传等手段，鼓励居民或物业加装能量回馈装置，达到节能降耗的目的。

3.3    积极向新能源电梯转型

当前我国电梯能源均以电能为主，但随着经济社会的发展，电能供应变得越来越紧张。近年来已经有一些太阳能电梯产品通过了国家质检总局的检验并投入使用，通过太阳能发电可以取代部分电力能源，成为一种节能新方案。因此，可以积极引导电梯行业研制低成本、高效率的新能源电梯，使传统电梯朝着新能源方向转型发展。

4 结语

随着智能建筑的兴起，电梯的运行方式也将变得更加复杂，这无疑会使电梯的能耗测量过程变得更加困难。但随着设备和技术的进步，电梯能耗分析技术必将得到改善，并进一步推动电梯向节能化方向发展。

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收稿日期：2020-04-25

作者简介：李遥（1988—），男，江西人，硕士研究生，研究方向：控制工程。