国内外电梯节能技术研究

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A Summary of R&Ds on Elevator Energy ConservationStandards in China and AbroadWANG Xin-hua，QIU Dong-yong(Research andDevolpment Center，Guangzhou Academy ofSpecial Equipment Inspection&Testing，Guangzhou 510640，China)Abstract：Elevator energy conservation has been a concern in the industry.Elevator iS more widely usedas the development of new urbanization.The energy crisis brought new requirements to energy use andenergy saving control of the elevator.The countries al over the world are carrying out a large number ofstudies in elevator energy efficiency field，including energy -saving technologies，energy efficiency grad·ing，test technology.This paper analyzes the status of elevator energy saving home and abroad，reviewedthe work of the National Organization for Standardization(ISO)，Hong Kong，Switzerland，Germany，theUnited States and domestic research institutions.Finally，scsed on the characteristics of Chinese elevatorindustry ，we proposed the most suitable testing technology to Chinese conditions。

Key words：elevator；energy saving；the status of the international and domestic studiesO 前言特种设备是国民经济建设的重要基础设备，直收稿日期 2012-10-17 修订稿日期 2012-1l-09基金项 目：国家质检总局科技计划项目、广东省质监局资助(2010ZT02)作者简介：王新华(1980～)，男，博士，高级工程师，研究方向为特种设备安全与节能检测监测、评估评价等。

· ll6·接关系到经济运行水平和人民群众的生命财产安全，关系到节约发展、清洁发展、安全发展和可持续发展”的大局。目前，我国正处于工业化、城镇化快速发展的重要阶段，特种设备用量剧增 ，电梯存量达200万台，对能源的消耗总量不断扩大，在国家能源消费中的比例与13俱增 I4 。

电梯是和锅炉、换热压力容器并列的三大高耗能特种设备之- 。法律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”L8 引。国家鼓励特种设备节能技术的研究、开发、示范和推广，促进特种设备节能技术创新和应用。特种设备生产、使用单位的主要负责人应当对本单位特种设备的节能全面负责。特种设备生产、使用单位和特种设备检验检测机构，应当保证必要的节能投人 。上述政策规定确立了我国对电梯实施节能审查和监管的法律法规制度，反映了电梯在节能降耗工作中的重要性，体现了国家高度重视并推行对电梯节能监管的决心。

对于电梯节能工作而言，标准、技术规范严重滞后于法规。与锅炉相比较，电梯节能效果检验检测的方法和标准研究、能源利用效率的指标体系研究都属于起步阶段，与我国电梯大国的地位很不相称。

可以预见，随着电梯节能工作的不断深人 ，标准、技术规范研究工作将得到越来越广泛的重视。本文将着重介绍电梯节能标准国内外研究现状，希望对推进电梯节能标准研究工作有所裨益。

1 国内外研究现状当前国际上对于电梯节能也开展了许多卓有成效的研究，取得了丰硕的成果，并形成了-系列相应的标准。下面简要介绍当前国内外主流的几种电梯能效测试方法研究情况。

1.I 瑞士瑞士能效委员会(Swiss agency for eficient ener-g)r)于2005年发布了有关电梯能耗的研究报告(En。

ergy consumption and eficiency potentials of lifts)。基于瑞士新 的建筑物用 电标准 (SIA standard 380/4，Electricity in Buildings”)，瑞士认为电梯能耗是建筑物能耗的-个组成部分，因此由瑞士政府组织力量开展电梯的能耗调查研究计划。其主要 目的是：确定瑞士所使用电梯的能耗水平和组成；确定电梯能效检测方法。该研究计划有多方参与。SchindlerAufztiger AG提供了技术支持；还有 7家制造商为现场测试提供了支持。

能效测试方法方面，该报告描述的电梯能效测试方法是：电梯空载状态上下运行-个行程，测试其运行能耗，包括待机能耗。该报告认为此种测试方法较为可行，并制定了典型的测试图。

能耗组成方面，该报告指出，电梯能耗由移动轿厢所需能耗和待机能耗组成，并进-步以研究数据指出，瑞士电梯能耗中，待机能耗占了58%，因此减少待机能耗对降低电梯能耗具有显著意义。该报告认为，评估预测 电梯的年度 能耗 时，应采用 SIAStandard 380/4规定的计算方法，计算时需考虑载荷、运行次数、提升高度、驱动方式等因素。

1.2 德国德国工程师协会 VDI起草-项关于电梯能效的指南VDI407 Lifts-Energy eficiency”)，在计算能量需求和消耗的基础上，创建和提供-种对电梯能量需求和消耗进行评估和分类的明确表述形式。

设定了7个能量需求和能效等级，由字母 A到 G表示。等级 A代表最低的能量需求 ，即最好的能效。

根据日常需求的平均待机时间和运行时间来计算待机模式的输出和运行能量需求，然后再除以运行的距离和额定载荷，这样就得到了特定的电梯总能量需求值。

1.3 美国美国能源效率经济委员会(ACEEE)起草的白皮书系列中，有-篇涉及电梯能耗的白皮书：Oppor-tunities for Elevator Energy Efficiency Improvements。

该文统计了2005年美国在用电梯的保有量约为 70万台，每年新增或者改造电梯约为 1O万台。该文指出，电梯的能耗占整个建筑物能耗的5%左右，虽然个体电梯能耗较小，但累计起来，能耗量还是很大。

- 般来说，用于相对较低建筑的液压电梯的效率比在中至高层建筑中使用的曳引式电梯的效率要低得很多。该白皮书中提出了多种电梯节能技术，指出包括软件在内的节能新技术可以使电梯的能效提高30% ～40%。通过使用高新技术，每年可能节约几百 GWh(百万度)的电能。

1.4 国际标准化组织(ISO)鉴于目前许多国家和地区均提出了电梯节能评价的技术和方法，ISO研究、起草关于电梯能耗检测的标准草案以便能在全球范围推行统-的电梯能效评价和分类方法，主要内容包括电梯能耗的评估和计算、能耗测试方法和仪器设备、新装和在用电梯的提高能效的建议等。它提出利用空载试验法和电流能量验证法作为电梯能效测试的主要方法，依据电梯的能耗分布特点，将电梯按主要设备和辅助设备进行分类，分别测试电梯的运行能耗和待机能耗。

详细规定了电梯、自动扶梯和自动人行道能量消耗的测量方法和验证方法，甚至摆阔电梯、自动扶梯测量的前期准备工作、能量测量步骤和能量验证检查步骤 。

在该标准草案中 ，主要测试方法是空载试验方法，即在电梯无载荷状态下统-进行测量，并提出利用电流验证法来验证电梯每年的能效高低变化，· 1 17 ·具有可行性高、便捷程度高的优点，是 目前较为可行的方法之-，未来可能演变为开展电梯能效测试的主要方法。该标准草案的不足之处在于尚未提出明确的电梯能效分级方法和分级标准，限制了它在电梯能效工作的发挥作用。因此，标准草案起草小组的第二阶段工作就是开展电梯能效分级(Energy ef-ficiency and performance classifcation systems)研究。

该标准草案两个阶段的研究工作，构成了完整的电梯能效测试国际标准草案。

1.5 中国香港香港地区早在 1995年就制定了《建筑物(能源效率)规例》，通过实施《建筑物热转移值工作守则》，对商业及酒店建筑物的热转移值进行管制，以期在不妨碍经济增长的情况下推行能源效益和节约能源政策。1998年，为了更好地控制建筑物能源消耗，提高能源利用效率，香港特区机电工程署开始推行香港建筑物能源效益注册计划”，以促进建筑物能源效益守则的应用∝至目前，机电工程署已经编制了5个有关建筑物能源效益的守则，包括《照明装置能源效益守则》、《空调装置能源效益守则》、《电力装置能源效益守则》、《升降机及自动梯装置能源效益守则》、《成效为本建筑物能源效益守则》。

设计者、建筑师、物业管理机构等可提交相关经注册工程师认证的材料，以供评估是否符合上述守则，符合守则的建筑物可获颁注册证书，并可于建筑物的文件上使用建筑物能效标志”，以推广其能效成就。至2007年 12月，共向791座建筑物的2 193个装置颁发了 1 981张证书。

其中，《升降机及 自动梯装置能源效益守则》(Code practice for energy eficiency of lifts and escala-tors instalations，2007 Edition，以下简称《守则》)适用于所有建筑物内的新装乘客电梯、载货电梯、纵向车辆运输升降机、病床电梯、自动扶梯和 自动人行道，以及对驱动系统和控制装置进行了改造的上述设备，旨在列出升降机及 自动梯装置的最低节能设计规定，是-系列规定楼宇装备装置节能规定的建筑能源效益守则的-部分，以此鼓励设计师采三极措施，使节能效果超越最低规定。该守则于 2000年推出，随着科技及行业运作模式的发展，分别作了两次修订。2002年，在 2000年版本的基础上放宽了电梯最高许可电功率的规定，完善了垂直升降电梯驱动系统的总功率因素的规定。2007最新版中，提高了电梯的最高许可电功率。

《守则》分别列出了有关电梯、自动扶梯、自动人行道的基本节能规定，主要涵盖了以下三个方面：. 11 8 。

最高许可电功率、能源管理和总谐波失真率和总功率因数。最高许可电功率方面，《守则》规定，任何曳引式电梯的电机驱动系统在运载额定负载并以额定速度向上运动时，其运行有功功率应等于或少于规定的最高许可值。总谐波失真率方面，《守则》规定，当升降机运载额定负载及以额定速度向上移动时，在连接建筑物馈电电路和电梯设备的隔离器测量的电机驱动系统总谐波失真率，不得超过规定的最高许可值，其中，基波电流小于40 A(安培)时规定的最高谐波失真率为 40%。总功率因数方面，《守则》规定，当升降机运载额定负载及以额定速度向上移动时，于连接建筑物馈电电路和升降机设备的隔离器测量的电机驱动系统总功率因数，不得少于 0.85。

1.6 大陆地区国内开展电梯节能研究工作的企业、机构也较多，其中既包括 日立、三菱、奥的斯等电梯企业，也包括上夯通大学、中国特种设备检验协会、深圳市特种设备安全检验研究院、广州市特种机电设备检测研究院等。在此仅介绍中国特种设备检验协会和广州市特种机电设备检测研究院。

中国特种设备检验协会组织了电梯行业检验检测、设计制造、使用管理等方面的专家对电梯能源效率的评价指标与检测方法进行了较深入研究与大量试验。主要工作包括：提出了三种综合评价电梯能源效率指标的技术方案；提出了电梯三种工况模式检测方法与计算公式；对电梯的待机功耗进行统计分析；对在用电梯的抽样检测与数据统计分析等。

其中，通过对多台电梯各种工况的检测探索，提出三种工况模式检测方法与计算公式即(1)仿真法--以与电梯实际工作状况相接近的状况下的检测方法模式。(2)空载法--以电梯空载的工况下运行的检测方法模式。(3)典型工况--以载荷 75%和25%工况下的检测方法模式(典型工况实测指标乘以加权系数求和”的检测方法与计算公式)，并规范了其检测检验方法 。

广州市特种机电设备检测研究院-直致力于电梯节能的研究工作，开展大量的电梯能效测试工作。

根据国家质检总局 2012年下达的特种设备安全技术规范制订任务，结合长期测试数据积累和研究成果，开展《电梯能效测试与评价规则》的起草工作。以国际标准化组织 ISO/TC178/SC/WG10起草的草案 《Energy performance of lifts，escalators andmoving walks-Partl：Energy measurement and verif-cation)(标准草案编号：ISO/DIS25745-1)所述空载状态端站循环测试方法为主，同时结合香港机电工程署《升降机及自动梯装置能源效益守则》(Codepractice for energy efficiency of lifts and escalators in-stalations，2007 Edition)对电梯最高许可电功率的相关规定开展能效评价等级的研究。针对广州市现有的各类电梯按照额定载重量、额定速度对电梯进行分类 ，然后通过检验队伍在检验过程中对各种分类下的电梯进行详细和大量的测试工作，测试过程以ISO/DIS25745-1规定的电梯空载状态端站循环测试方法为主，测试参数包括能耗值、最高许可有功功率等。同时，在每次测试过程中，对测试的电梯开展能量验证的基础工作，即通过空载状态端站循环方法对电梯的电流进行记录，建立电梯的运行电流和待机(休眠)电流的基准值∝至目前为止，研究团队已经对 32种分类下总共 200多台电梯进行了测试，并完成基本的数据分析工作1 。

2 结论据目前研究结果表明：ISO/DIS25745-1规定的电梯空载状态端站循环测试方法是现有节能标准研究技术中较容易在安装环节实施的测试方法之-，在使用环节进行测试时有时受到使用人员的影响，但可以通过-些措施减序消除影响。测试的数据显示，安装电梯额定载重量、额定速度进行电梯能效分类评价是较为科学的方法之-，可以避免不同级别的电梯在同-类别下进行比较而产生与技术水平相矛盾的问题。通过对比测试数据，预计测试时获得的基准电流可能是将来在使用环节进行能量验证较为可靠的参数。电梯待机能耗差异明显，将其列入电梯能效评价参数可能是必要的。电梯最高许可电功率可以作为衡量电梯能效等级的指标之-，以最高许可电功率作为限定电梯能效等级的参数有较好的灵活性。