摘要：对电梯节能的现状及实现条件进行分析，提出了电梯节能的必要性和可行性。在对乘客电梯能耗分析的基础上，提出了实现电梯节能的多种途径，并着重对乘客电梯和自动扶梯的节能途径进行了分析说明。
关键词：电梯；设计选型；技术改造；节能途径
中图分类号：TU857文献标识码：B
电梯节能主要可从两方面考虑，一是在建筑物新建项目时设计选用节能电梯，或原有项目电梯更新时选购节能电梯；二是对在用电梯进行全面或局部技术改造，实现节能。笔者通过对电梯运行时的电耗分析，提出了从电梯设计选型、技术改造等方面进行节能的途径。
一、电梯节能现状及实现条件
1．电梯节能的必要性
据2005年统计，全国在用电梯65万台中只有1.9％是节能电梯。2007年我国在用电梯中节能电梯不足5%，这一数据虽比2005年有所上升，但升速较缓慢。我国是电梯使用最多的国家，按2005年在用电梯计算，假如其中80%转化为节能电梯，则全年节电可达122亿kWh。截止到2007年底，我国电梯使用量已达100余万台，以每台电梯每天平均用电80kWh计，则年耗电量将达290多亿kWh。假设到2015年时全部采用节能电梯，将节电800亿kWh，这相当于一个大型水力发电站1年的发电量。因此，电梯节能很有必要。
2．电梯节能的可行性
当电梯拖动设备是采用交流异步电动机时，交流电动机瞬间启动电流会达到额定电流的数倍，由于大部分电梯频繁启动运行，造成了电能的大量消耗。同理，电梯制动一般采用能耗制动，也消耗大量电能。这些大量在用电梯不节能状况可以通过更新选购节能产品、实行节能技术改造等措施改变。目前一些关键性新技术已在应用，如脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）控制技术、矢量控制系统（VectorControlSystem，VCS）磁链跟踪控制或称为电压空间矢量PWM（SpaceVectorPWM，SVPWM）控制技术、能源回馈技术（也有称为能源再生技术）等。另外，使用这些技术或采用节能产品的成本也大大下降。因此，电梯节能具有可行性。
二乘客电梯能耗分析
对于乘客电梯来说，舒适感和平层精度是反映电梯性能的两个重要指标，它与电梯的启动、
制动和运行速度变化直接相关。目前大量使用的是调速电梯。下面对在用乘客电梯的能耗进行简要分析。
1．交流变极调速电梯
主要是指交流双速调速电梯（AC-2），一般仅作为低速电梯使用（梯速≤1m/s）。其控制系统利用曳引电机定子绕组的极对数的变化对电机的转速进行调节，采用串电阻或电抗启动和制动，是一种有级调速系统。其目的是使电梯在启动运行时、平层停车前曳引机减速行驶。这种电梯在频繁启、制动运行状态下，能耗非常突出。此外，变极调速为减小启、制动电流采用串电阻或电抗后，导致了启、制动转矩的减小，延长加、减速时间。为改善这一状况，只能增大曳引电机的启动转矩（约为额定转矩的两倍，慢速为1.5~1.8倍），曳引机的功率往往较大。这类电梯在20世纪90年代使用较多，目前仍有使用。
2．交流变压调速电梯（ACVV）
一般是指采用可控硅取代交流变极调速电梯的串联电阻或电抗来控制启、制动电流，实现系统闭环控制的交流无级调速电梯。目前此类电梯还有部分在用，主要是速度2.5m/s以下的电梯。交流变压调速系统主要是通过对曳引电动机进行交流调压控制，从而实现调速目的。但用交流降压来调低电动机的转速，是以电动机的机械特性变软和转矩减小为代价的。为保证曳引机具有稳定的负载能力，就必须保持稳定的转矩，因此也选用较大规格的曳引机，增加了曳引机的功率。同时，这类电梯也存在着频繁启、制动时交流曳引电动机耗能大的问题。
3．直流调速电梯
这类电梯主要是指普通直流调速电梯。直流调速系统采用大功率半导体器件对交流电进行整流、滤波、稳压，获取良好性能的直流电。根据直流电机的调节特性和机械特性，改变电磁转矩（或负载转矩）或输入的电枢电压，直流电机的转速都会随之线性变化，因而直流电梯的调速性能非常好，因此，在一些高档场所里还在使用直流调速电梯。但直流调速耗能比交流调速多，而且造价也高。
4．交流调压变频调速电梯
交流调压变频调速电梯采用交流变频调压（VVVF）调速技术，其中主要是变压变频器装置，保持相对稳定的转矩，电动机启、制动时转速变慢，改善了曳引电动机的启、制动特性，减少了因电动机频繁启、制动所带来的电能消耗量。同时其调速特性的改善已经非常接近直流调速电梯，因而电梯的舒适感明显改善。因此，从节能角度来看，VVVF调速技术是今后电梯发展的趋势。
5．直接力矩控制变频变压调速电梯（DTC）
这是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。其调速性能主要特点是采用PWM方式输出电压来控制，因此，与交流调压变频调速电梯相似，也有使用寿命长、节电的优点。目前适用于中、高速运行的电梯控制系统。
三、乘客电梯和自动扶梯的节能途径
1.乘客电梯的节能途径
（1）曳引系统的节能技术
①应用变压变频调速技术的节能途径。通过计算机控制系统对供电电压、频率的调节实现交流电动机的转速线性化，可以明显提高电动机效率、节约电能。在选择和改造电梯时，宜选用变压变频调速技术的电梯。
②应用无齿轮技术的节能途径。随着无齿轮曳引机制造技术的成熟，目前市场已经出现了许多新型无齿轮曳引机产品，如永磁同步（PM）无齿轮曳引机、蝶式马达等。永磁同步无齿轮技术是用电机在低转速时提供大扭矩，以此节约能量。经测算，平均节能20%，最高可达40%从节。能角度选用永磁同步无齿轮的蝶式马达电梯、其他无齿轮曳引机电梯等要比普通有齿轮电梯更加理想。
③应用能量回馈技术的节能途径。能量回馈技术的理论依据是能量守恒定律。电梯运行期间，曳引机有两种情况可以通过能量回馈技术实现节能：电梯运行时具有一定的机械动能，到达目标层前要逐步减速直到停止运动，期间电梯的机械动能是通过其他形式转移出去，如普通电梯是通过能耗制动（或涡流制动、反接制动等）形式消耗了，并影响了电磁环境和空间温度。另外，乘客电梯还是一种势能性负载，电梯曳引机负载由载客轿厢和对重平衡块组成，理想状态时是相互平衡的。但由于载客轿厢的负载量是变化的，因而轿厢和对重平衡块就会不平衡，当电梯重载下行和轻载上行时就会产生机械势能。电梯能量回馈系统将电梯运行中这些多余的机械能，通过能量回馈技术转化为电能反馈给电网，供其他电器使用，例如供电梯停电自平层UPS系统使用，从而实现节能，一般节电率可达25%~40%。据有关单位检测数据表明，反馈回去的总电量平均可达消耗总电量的50%。目前，国内这项技术已基本成熟。
（2）选择机载空调的节能途径。从现有市场的机载空调产品和电梯轿厢的容积来看，每台电梯至少要配0.8kW以上功率的机载空调器，由于电梯数量庞大，能耗巨大。因此，电梯内少用空调也是一种节能途径，要用也应选变频空调器。
（3）门机系统应用VVVF技术的节能途径。传统的电梯门机系统采用的是交流电动机作为拖动装置，也存在大量的电能损耗。应用VVVF技术，可以大大降低门机系统频繁使用的电能消耗。
（4）采用并联和梯群控制技术的节能途径。对于目前使用较广的集选控制交流电梯，如果电梯台数超过两台，在多人可同乘一台电梯时却将几台电梯同时召唤行驶到同一层站，从而造成电梯大量无效空载运行，加大了电梯运行能耗。并联控制技术和电梯群控技术可以从技术措施上避免这一不合理使用状况，也是一种节能途径。并联控制技术适用于二到三台的电梯群，梯群控制技术适用于三台以上的电梯群。
2.自动扶梯的节能途径
一般自动扶梯在使用不频繁的场所，以恒定的速度运行直到规定的时间才停梯，空载运行时间过多。目前较理想的改造方案是：采用感应开关（红外光电、超声波感应、微波感应等开关）的方式，通过变频器来调节主电动机的供电电压和频率，无人乘梯时自动扶梯以20%
额定速度运行，此时电梯运行功率只有原来的40%左右。当有人乘梯时自动扶梯会平稳过渡到额定速度运行。
四结语
综上分析表明，电梯节能途径广泛，并具有可行性。当然，电梯属危险性较大的特种设备，上述节能措施应在国家相关法规政策和技术规范内进行，做到既节能，又安全。
参考文献:
朱昌明等电梯与自动扶梯原理结构安装测试.上海：上海交通大学出版社，1997.
孔令巧前景光电CEO专访.科技中国，2008.
喻和平浅谈自动扶梯的节能改造.中国电梯，2006，23.