电梯能源效率评价与检测技术研究分析报告构架.docx

1、电梯能源效率评价与检测技术研究分析报告构架电梯能源效率评价与检测技术研究报告构 架0 提要1 课题来源和意义2 国内外同类研究现状 3 电梯工作特性与能耗形式分析4 电梯能源效率评价指标研究5 电梯能源效率指标检测方法研究与试验6 电梯制动电能回馈装置的检测试验7 阻碍电梯能源效率指标的10种因素测试分析8 在用电梯抽样能效检测统计分析9 电梯能源效率标准研究10 研究成果2008-1-18北京塞福特沈钢：对电梯节能十分关注。协会研究决定将其作为科研专题在总局立项。这是课题组的首次会议。在开会之前，孙工等差不多组织进行了大量工作，取得时期性成果。课题的立项差不多进入程序。原先在24日开鉴定会，

2、现在要等周亮来介绍。现在我们对课题的预备、差不多进行的工作，下一步工作进行研究。孙立新：我就此项工作进行了提案。对电梯的节能监管提出了要求后，如何进行节能监管，需要进一步研究。我们开始了前期试验工作，取得了许多数据。有了一定进展。陈主任差不多做了一个月试验，打下了基础。 下一步把需要接着的工作进行研究。然后大伙儿领了任务，接着进行。 我们进行了查新，表明我们的研究工作是崭新的。 陈志溪介绍一下开展的工作；李宁介绍一下研究报告的框架；我再把鉴定意见等以及一些细节和内容进行介绍。周亮：项目特不有意义。目前承压类的锅炉热能测试尽管在做但一直没有大规模进行。条例的修改要考虑把节能法中的内容放到里面去。

3、三月份条例确信要出来，机电类的节能一直是空白。电梯的节能研究实施，开创了先河。特种设备节能监管方法正在起草，6月之前因当出台。我周三与科技司沟通了，因为此项目意义重大，能够加上去，在下周能够立项；完善后，尽快评审。沈钢：局里对节能专门重视，锅炉节能有了进展，换热器也在做；电梯是机电类的突破口，关于指导机电类节能意义重大。陈志溪：11月底我们与孙沟通了项目，并向姜国锋汇报。然后我们进行了先期试验研究。 评价标准的确定：我们制定了电梯的测试程序，电梯作业图谱。对5种载荷工况，运行状况，选择不同梯形进行了测试。选用了专用的测试设备。 这是衡量能效的基础。 AC2、ACVV、VVVF有齿、VVVF无齿

4、各两台进行了测试。数据吻合。孙立新：介绍查新情况。天津情报所，1级查新单位。对我们项目的要点进行了查新，表明是全新的。 往常的评价是单一的，如某产品间的比较。或者是时刻前后比。这两种方法都有局限。没有被行业公认。我们现在比的是：做了多少功，用了多少电。现在提出了三种方案。用能效指数，没有物理概念，容易和能效标识混淆。关于实测结果乘以加权系数求和：物理概念明确；（如同运输行业单位输送量的耗油量）；包括了综合情况。 美国曾用能效系数来考核空调的能效，但现在不用了。 要考虑待机时刻和工作时刻的比例。 各种载荷工况的占用比例。 我对作业图谱进行了修正，比原先更细。 以典型工况为依据，作出一个简单的测试

5、方法。张科：测试方法是针对单台而言，不考虑操纵方式。导靴的松紧也有却不，可能专门大。深圳的评价指标与我们的比较；周：是否需要在征求其他人的意见？周亮的问题；作业图谱的问题；加权系数的问题（待机比例）。型式试验问题电梯能源效率评价与检测技术研究报告（框架）0 提要（研究的依据与采纳的技术原理；在研究过程中解决的技术关键或难点；要紧技术内容的特点及在能源监管等方面实施的价值。突出要紧技术内容的新颖性、先进性和有用性。）1 课题来源和意义党的十七大明确了建设资源节约型社会为我国的差不多国策。全国人大常委会于2007年10月28日通过的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

6、规定实行节能审查和监管”；国家质检总局质检特函200729号文件提出：要对锅炉、换热压力容器、电梯等高耗能特种设备实行能效测试，加强特种设备使用环节的节能监管。众所周知，电梯是现代建筑最大的用电设备之一。美国和香港权威机构提供的统计数据显示，电梯耗电要占到大楼总能耗的37；据调查，我国仅三星级以上的酒店，空调和电梯两项耗电量就占都市耗电量的三分之一。因此，电梯节能降耗的研究已引起社会各界的关注。随着我国经济建设的不断进展，人民生活水平的不断提高，电梯的拥有量呈不断上升趋势，电梯的能耗也随之不断增高。有关数据显示， 1992年我国的都市率为27.8，新电梯量为1.6万台，而2005年都市率已达4

7、3，新电梯量猛增为12.5万台；到2006年我国电梯产量已突破15万台，占世界年产量的三分之一。据国家特种设备主管部门近期的统计和预测，近年来，我国每年新增电梯均在15以上，目前在用电梯达77.1万台，2006年耗电量约为230亿度。因此，对电梯实施节能审查和监管，采取有效措施降低能耗，符合建设资源节约型社会的差不多国策，必将取得显著的成效。开展电梯的节能降耗工作，从技术角度而言要紧有两个方面的内容：一是改进机械传动和电力拖动系统，例如将传统的蜗轮蜗杆减速器改为行星齿轮减速器或采纳无齿轮传动，机械效率可提高15%25%；将交流双速拖动（AC-2）系统改为变频调压调速（VVVF）拖动系统，电能损

8、耗可减少20%以上；二是利用电梯的位能负载发电回收。电梯是垂直运输设备，其向上运送与向下运送的工作量大致相当，驱动电动机通常是工作在拖动耗电或制动发电状态。目前关于将制动发电状态输出的电能回馈至电网的操纵技术差不多比较成熟，据介绍，用于一般电梯的电能回馈装置市场价在4千1万元，可实现节电40%以上。按此推算，只要全国在用电梯的三分之一应用电能回馈技术，全年可实现节电30亿度，其经济效益和社会效益巨大。 从治理角度来看，电梯的节能降耗同样大有可为，诸如：在政府层面大力推进电梯的节能审查和监管政策；鼓舞企业采纳新技术、新工艺，提高电梯的能源利用效率；鼓舞、推进电梯用户采取各种节能措施；等等。 综上

9、所述，电梯的节能降耗大有可为，前景十分宽敞。 显然，开展节能审查和监管工作的前提，无疑是建立行业统一的电梯能源利用效率的评价指标和检测方法；同时统一的电梯能源利用效率的评价指标和检测方法也是开展各项电梯节能降耗工作的基础。然而，目前我国尚未出台有关电梯能源利用效率的检测方法和评价方面的规范标准，出现了电梯企业和相关媒体提供的产品效率及其节能数据没有可比性、电梯用户在选择节能电梯时无所适从、政府开展节能审查和监管无据可依的尴尬局面。例如，关于使用有源能量回馈装置的节电效果，装置的经销商讲“可节电2146”，而应用该技术的电梯厂家讲“节能可达70%”，上述两组节电、节能数据可能都有出处，只是计算方

10、法和参照物不同而已，但由于没有统一的评价指标和检测方法，无法科学、公正地确定实际节电效果，法律规定的电梯能效审查与监管必定难以开展；关于用户而言，在选择电梯时会关怀什么是节能电梯，节能电梯的购买成本、维护成本以及使用成本如何，没有统一的评价指标，用户将无所适从。鉴于上述情况，中国特种设备检验协会通过一段时刻的调查研究和技术预备，向国家质检总局申报了电梯能源效率利用评价指标和检测方法项目。经审查，国家质检总局同意立项（见国家质检总局科技打算项目任务书，打算编号： ）。本项目针对电梯能源利用效率的检测和评价而开展研究，通过对目前运用最多的电力驱动的曳引式电梯工作特点与能耗形式的分析研究，建立起电梯

11、能耗计算数学模型；通过对相关技术数据的测试、统计、分析、研究，提出一套能够科学、准确地检测电梯能源利用效率的方法和客观、公正、准确地评价能源利用效率的标准，从而填补我国电梯能效检测方法与评价标准的空白，为电梯治理部门实施电梯的节能审查和监管提供技术支撑，为电梯企业开发节能产品提供检测依据，为推动电梯节能降耗工作提供技术支持，并为将此项技术推广到液压电梯、自动扶梯、自动人行道乃至其他特种设备打下良好的技术基础。2 国内外同类研究现状 通过一段时刻的调研、检索，我们发觉，国内外在电梯的能源效率方面差不多开展了一些研究，其有关情况如下：（1）香港制定了升降机及自动梯装置的能源效益实施守则，对电梯、自

12、动扶梯和自动人行道的能源效益治理作出了规定，其有关背景和要紧内容是：香港早在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，以期在不阻碍经济增长的情况下推行能源效益和节约能源政策。1998年，为了更好地操纵建筑物能源消耗，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打算”，以促进建筑物能源效益守则的应用。截至目前，机电工程署差不多编制了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

13、筑师、物业治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2193个装置颁发了1981张证书。升降机及自动梯装置能源效益守则（以下简称守则）于2000年推出，最新版本为2007版，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，以及对驱动系统和操纵装置进行了改造的上述设备。守则列出了有关电梯、自动扶梯、自动人行道的差不多节能规定，要紧涵盖了以下三个方面：最高许可电功率；能源治理；总谐波失真率和

14、总功率因数。守则的第4章是关于电梯（包括曳引驱动电梯和液压电梯）的节能规定，其中针对曳引驱动电梯的节能规定要点是：最高许可电功率：任何曳引驱动电梯的电机驱动系统在运载额定载荷并以额定速度向上运行时，其运行有功功率不得大于表4.1.1a、4.1.1b、4.1.1c所列的最高许可值。表4.1.1a适用于额定速度Vc3m/s的电梯，表4.1.1b适用于额定速度3Vc7m/s的电梯，表4.1.1c适用于额定速度Vc7m/s的电梯，其内容见下表21、22、23。表21 守则表4.1.1a内容表22 守则表4.1.1b内容表23 守则表4.1.1c内容 此外还规定，轿厢装饰的净负载不得超过额定负载的50，

15、且不得超过600kg。能源治理：守则规定，在正常运行的非繁忙时段，至少有一部电梯处于备用状态；在恢复正常运行状态之前，处于备用状态的电梯不得响应乘客的呼唤；关于直流发电机电动机驱动系统，当处于备用状态时，直流发电机亦须关闭；应当在电梯供电电源线上（包括驱动系统和通风照明等辅助装置的电源线）装上测量装置或供接驳这类装置的永久设备（包括合适的通道和足够的空间），以测量电梯系统的电压、电流、总功率因数、用电量、功率和最大用电需求量；轿厢关门后若闲置达2分钟，其通风装置应自动关闭，直到有乘客呼唤。电机驱动系统的总谐波失真：守则规定，电梯运载额定载荷并以额定速度向上运行时，电机驱动系统的总谐波失真不得超

16、过表4.3所列的最高许可值。表4.3内容如下：表24 守则表43内容电机驱动系统的总功率因数：守则规定，电梯运载额定载荷并以额定速度向上运行时，在连接电梯和建筑物馈电电路的隔离器间测得的电机驱动系统的总功率因数，不得小于0.85。由上述可见，守则规定了电梯在最高许可电功率、电梯能源治理、电机驱动系统总谐波失真、电机驱动系统总功率因数等方面的要求，要紧是对电梯的最高能耗水平进行了限制，并提出若干减少能耗的措施，但并未提出电梯能源效率利用的具体评价方法和检测方法。（2）ISO/TC178/WG10 电梯能耗研究工作组确定以电梯能耗的数学建模、大楼能耗特性的评价和测量、测试仪器的开发和测试方法等为研

17、究内容（需要补充内容）。未见有关电梯能源效率检测和评价方法的报道。（3）还检索到一些国内外有关电梯能效方面的文献报道，例如：孙立新，关于电梯能效评价的探讨. http:/www.tejian.org/item_257.html该文为该项目研究人员发表的文章，报道了电梯能效的评价，提出了在新开展的特种设备节能审查和监管工作中，使用能效指数评价电梯产品能源利用效率的技术方案，介绍了电梯节能降耗前景和电梯能效指数的定义、计算公式、计算方法与测试仪器。深圳特检院节能降耗成国家试点，该网上信息报道了深圳市特种设备安全检验研究院被国家质检总局特种设备局确定为电梯节能降耗试点单位，负责组织开展电梯节能降耗相

18、关调研、预备工作。由深圳市特检院提出了一套电梯能源使用效率评价方案，关于新装电梯，通过试验分析不同品牌电梯在满足安全性的基础上可达节能效果，从而对电梯产品制订统一标准；关于在用电梯，则打算通过全市范围内典型电梯交通质量，负载状况调查和分析，调研在用电梯能耗状况和节能空间，进行技术和经济性分析，并以此为基础对在用电梯进行节能改造安全性评估。万忠培等（上海三菱电梯有限公司），关于电梯能耗的探讨，中国电梯，2007,18(7)：28-31 该文探讨了电梯能耗。永磁同步无齿轮曳引机、带能量回馈技术的变频装置在电梯上的应用为电梯的节能作出了贡献，此文通过理论分析、实际运行功率曲线的分析、实际营运的大楼电

19、梯运行情况的监测，来评价这些技术在电梯上应用的节能效果。刘剑等（沈阳建筑大学信息与操纵工程学院），电梯能耗的混合预测操纵方法，沈阳建筑大学学报：自然科学版，2006,22(2)：319-322 该文报道了电梯能耗的混合预测操纵方法。目的：为实现电梯群控系统的最佳电梯调度及节约能源提供重要的决策依据。方法：针对电梯能耗的预测问题，分不讨论了基于ARMA模型的预测算法和基于径向基函数（RBF）神经网络的预测方法，在此基础上，提出了一种将ARMA模型预测与RBF神经网络预测相结合的混合预测方法。新方法综合了两种算法的优点，能较好地满足电梯能耗的预测要求，探讨了新方法在电梯能耗预测中的应用情况，依照电

20、梯实测数据进行了仿真试验，对实际能耗和预测能耗进行了比较和误差分析，结果达到了预测速度较快、预测精度较高的效果，验证了该方法的可行性。行武奇，自动扶梯能耗计算的通用理论及实例分析，中国电梯，2000,11(9)：40-44 该文报道了自动扶梯能耗计算的通用理论及实例分析。讨论了自动扶梯能耗的一般特性，概述了其阻碍因素，以及用于计算日耗和年耗的方法。 HITACHI LTD. Internet-based energy consumption evaluation terminal for elevator, evaluates consumption of electrical energy

21、with respect to input information regarding elevator and building. JP 2004010236-A，2004-01-15 该文报道了基于Internet的电梯能量消耗评价终端，以电梯和建筑的输入数据来评价电能消耗。创新点：该设备利用电梯模型和规格方面的电梯数据和建筑数据，评价电梯的能耗。优点：同意用户设定电梯的电能参数，提供一个适用于商业或服务业的电梯能耗评价系统。解决方法：那个系统包括从电梯和建筑的数据当中设定电梯运行的数据和电梯规格的一套方法，还包括当前消耗能量的计算方法，以及在使用节能设备时消耗能量的计算方法。 So AT

22、P, et al. Energy performance assessment of lifts and escalators. Proceedings of the Chartered Institution of Building Services Engineers (A Building Services Engineering Research and Technology)，2000，21（2）:107-15 该文对电梯和自动扶梯能源性能进行了评价。从1973年的石油危机开始，能源问题一直是全世界关注的焦点。在过去，人们对电梯的能源消耗并不感兴趣，1984年电梯的能源消耗只是占到办

23、公楼总能耗的3%。然而，在1998年的香港，那个数字上升到了7%。从1996年开始，香港政府制定了一系列建筑能耗方面的法规。最近的一部有关电梯的法规是针对电梯和自动扶梯能源效率的。在香港，这部电梯法规与以往的电梯法规有着专门大的不同。此文将会对此法规做一个简短的介绍，另外，还将会对多种电参数（如：总功率因子、总谐波失真等等）给出一个明确的含义。进展一个新的测量系统用来评估装置是否符合这些要求，此文还描述了这种评价系统的硬件结构和要生成的图形图表的数学模型。EGUCHI J, et al. Return assessment information provision apparatus for

24、 air conditioner, compares real energy consumed and standard energy consumed to display evaluation result. JP 2007011919-A，2007-01-18该文报道了空调等设备的评价装置，比较实际能源消耗和标准能源消耗，并显示评价的结果。创新点：读取单元从用户指令库和在一个特定时期实际消耗能源的数据库中读取测评数据，并计算和储存像冰箱、空调等设备的标准能源消耗数据。比较实际的能源消耗量和标准的能源消耗量以显示评价的结果。应用：能够提供如冰箱、空调、电梯、自动扶梯、光源等设备的评价。Ku

25、lkarni, AB, et al. A comparative evaluation of fine regenerative and nonregenerative vector controlled drives for AC gearless elevators. Conference Record of the 2000 IEEE Industry Applications Conference. Thirty-Fifth IAS Annual Meeting and World Conference on Industrial Applications of Electrical

26、Energy (Cat. No.00CH37129)，2000(3)：1431-7 该文比较评价了可再生能源电梯和不可再生能源的向量操纵驱动的交流无齿轮电梯。此文对可再生能源电梯和不可再生能源电梯向量操纵的VVVF交流无齿轮电梯进行了比较性的评价。这项研究包括一些具体数据的详细分析，其中包括能耗、线电压、电流谐波、电梯机房所产生的热量、输入功率因子和对每台电梯操纵系统峰值的要求。Kulkarni, AB, et al. Energy consumption analysis for geared elevator modernization: upgrade from DC Ward Leon

27、ard system to AC vector controlled drive. Conference Record of the 2000 IEEE Industry Applications Conference. Thirty-Fifth IAS Annual Meeting and World Conference on Industrial Applications of Electrical Energy (Cat. No.00CH37129) ，2000(4)：2066-70该文报道了现代化齿轮电梯的能耗分析：从直流的Ward Leonard系统到交流向量操纵驱动。对电梯间歇性

28、的自然操作和负载与电梯运行距离的多样性使得对能效的分析相当困难，此文对齿轮电梯的平均能耗采纳了一种独特的评价方法。由于不同的运行距离和不同的电梯负载，评价采纳了电梯的运输数据和能耗数据。数据来源于医院的电梯，采纳交流操纵VVVF驱动，比较预测和实际节约的能量。Dziworski R. Methods of measurements of the energy consumption in electrical drive systems in lifts. Maszyny Elektryczne，2004（68）:129-35 该文报道了电梯电能驱动系统的能耗测量方法。此报告讲明能耗的测量方法

29、和在电梯中不同驱动系统的强度，初步总结四台电梯的测量结果。将这些最重要的计算因子作为测量结果，专门用于这些测量设备。Richard D, et al. MATHEMATICAL MODELLING OF LIFT DRIVE MOTION AND ENERGY CONSUMPTION. Elevator world，1996，44（7）：126-129该文报道了电梯驱动和能量消耗的数学模型。电梯生命周期的分析报告告诉我们：在一个典型的电梯系统里，电能的使用对环境产生重要阻碍。各方面研究的目的是降低能量的消耗。节能的一种方法是建立电梯的运动模型和相应的能耗，电梯制造商提供了多种的电能驱动电梯，从

30、单速度交流电梯到多速度的交流电梯和直流电梯，基于直流电梯稳态方程，提出一种静态下转换驱动的数学模型。Schneider, Klaus. ENERGY SAVING FOR HYDRAULIC LIFTS. Elevator World，1987，35 （3）：52-57该文报道了液压电梯的节能。象各种用来得到能源消耗的标准一样，没有一个简单的规律能够找到最经济的电梯驱动系统，这其中的一些标准用来计算油压电梯驱动系统的能量消耗，并和其他驱动系统进行比较，表明在绝大多数情况下，油压电梯驱动系统如何保持既节能又高效，又能适合建筑设计的要求。MITSUBISHI DENKI KK. Lift cont

31、rol system with energy consumption estimation -sets speed for case to run to next floor and generates corresponding speed pattern using microprocessor. US 4402387，1983-09-06该文报道了具有能耗评价的电梯操纵系统建立一个运行到下一层楼速度，采纳微处理器产生相应速度操纵模式。能耗的测评电路可能出一系列不同的厢体以最大速度到达下一楼层停止时所需的能量，能耗测评电路的输出与决定能耗电路生成最小可能的最低值选择电路相配套。电梯厢体以一定的速度运行，并选择保证能源消耗最小时的最大速度。经以上范围文献检索表明，国内除孙立新发表的文章探讨了电梯能源效率的评价方法之外，已见深圳市特种设备安全检验研究院提出了一套电梯能源使用效率评价方案的网上信息；通过理论分析、实际运行功率曲线的分析、实际营运的大楼电梯运行情况的监测，评价这些技术在电梯上应用的节能效果；电梯能耗的混合预测操纵方法；自动扶梯能耗计算的通用理论及实例分析等方面内容。国外已见电梯能源效率的评价与检测方法的文献报道，如基于Internet的电梯能量消耗评价终端，以电梯和建筑的输入数据来评价电能消耗；评价电梯和自动扶梯的能源性能；可用于电梯、自动扶梯等的评价装置，