黃春榕

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350008）

1 引言

電梯作為特種設(shè)備中的主要耗能設(shè)備，其數(shù)量隨著城市化進(jìn)程加速高速增長(zhǎng)，電梯節(jié)能問(wèn)題也因此隨著公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家節(jié)能法規(guī)的完善被廣泛關(guān)注。將于2014年1月1日起正式施行的《特種設(shè)備安全法》就明確規(guī)定，特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用單位應(yīng)當(dāng)建立、健全特種設(shè)備節(jié)能責(zé)任制度，加強(qiáng)節(jié)能管理，確保特種設(shè)備符合節(jié)能要求。電梯節(jié)能監(jiān)管已成為特種設(shè)備監(jiān)管部門的重要任務(wù)，而實(shí)施節(jié)能監(jiān)管，首先要能夠公平合理地評(píng)價(jià)電梯能效，同時(shí)全面準(zhǔn)確地掌握在用電梯的整體能效狀況。筆者依托福建省質(zhì)監(jiān)局、福建省特檢院相關(guān)科技項(xiàng)目，對(duì)福州地區(qū)在用電梯能效狀況進(jìn)行了調(diào)查和分析，為摸清區(qū)域電梯能效狀況，推動(dòng)區(qū)域電梯節(jié)能監(jiān)管奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 開(kāi)展電梯能效狀況調(diào)查的意義

截至2012年底，全國(guó)已有電梯超過(guò)245萬(wàn)臺(tái)，以平均每臺(tái)電梯每天耗電80千瓦時(shí)計(jì)，一年總耗電超過(guò)700億千瓦時(shí)，相當(dāng)于三峽電站一年的發(fā)電總量。近年來(lái)，電梯廠商紛紛推出“綠色”、“環(huán)?！钡雀鞣N概念的節(jié)能電梯，但由于缺少了有效的監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)制，使得部分廠商借節(jié)能進(jìn)行虛假宣傳，一些未達(dá)到節(jié)能效果的電梯魚(yú)目混珠，給電梯使用單位選購(gòu)節(jié)能電梯帶來(lái)極大困擾[1]。因此，明確節(jié)能電梯標(biāo)準(zhǔn)、完善節(jié)能監(jiān)管政策迫在眉睫。而制定標(biāo)準(zhǔn)、完善政策的基礎(chǔ)，就是建立電梯能效測(cè)評(píng)體系，摸清區(qū)域電梯能效狀況。這些基礎(chǔ)性工作，從全國(guó)來(lái)看都還比較欠缺。

我國(guó)電梯的保有量東西部差異很大，東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、高層建筑多，電梯數(shù)量在全國(guó)總量中占比較大。根據(jù)《政府采購(gòu)信息報(bào)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2012年華東地區(qū)電梯采購(gòu)額占全國(guó)采購(gòu)額的60%以上，福建省更是連續(xù)兩年蟬聯(lián)全國(guó)電梯采購(gòu)額第一，增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁。福州作為福建省會(huì)，有電梯2.8萬(wàn)臺(tái)，約占全省電梯總量的30%。因此，弄清福州地區(qū)的電梯能效狀況，對(duì)掌握福建乃至全國(guó)的電梯能效狀況，推動(dòng)電梯節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)制定和政策完善都有很重要意義。

3 開(kāi)展區(qū)域電梯能效調(diào)查的難點(diǎn)

2012年，我國(guó)電梯保有量和增長(zhǎng)速度繼續(xù)蟬聯(lián)全球第一，是全球最大的電梯市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的電梯，品牌多、型號(hào)雜、分布廣、運(yùn)行工況差別大，再加上電梯能效測(cè)評(píng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，開(kāi)展全面的電梯能效調(diào)查難度很大。難點(diǎn)主要有三點(diǎn)：

一是技術(shù)復(fù)雜。電梯能耗的多少可以通過(guò)電能表等儀器簡(jiǎn)單測(cè)得，但衡量電梯是否節(jié)能，主要是看電梯能量轉(zhuǎn)化效率高低，也就是電梯的能效狀況。電梯能效與能耗不同，不易簡(jiǎn)單測(cè)得。不同電梯由于使用場(chǎng)合不同，人流量、使用頻率有很大差別，載重量、速度等參數(shù)也不盡相同，從而導(dǎo)致能耗低的電梯未必能源效率就高。例如，很少使用的老舊貨梯和頻繁使用的新式客梯，前者的能耗低，但能效高的卻是后者。此外，電梯安裝質(zhì)量的高低、使用保養(yǎng)的好壞對(duì)電梯能效也有很大影響。因此，公平、合理、便捷地測(cè)量和評(píng)價(jià)電梯能效，在技術(shù)上有一定難度。

二是標(biāo)準(zhǔn)欠缺。由于種種原因，我國(guó)至今沒(méi)有出臺(tái)電梯能效評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅浙江省出臺(tái)了《電梯能源效率評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》地方標(biāo)準(zhǔn)（DB33/T 771-2009）。相較之下，2009年3月德國(guó)工程師協(xié)會(huì)就發(fā)布了《VDI4707/part1：2009 Lift Energy Efficiency》。該標(biāo)準(zhǔn)將電梯根據(jù)使用強(qiáng)度分為“1”-“4”四類，每一類中再根據(jù)能效情況分為“A”-“G”7級(jí)[2]。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來(lái)，歐美包括國(guó)內(nèi)的一些電梯公司紛紛通過(guò)TüV等國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行能效認(rèn)證，對(duì)歐美電梯市場(chǎng)起到了很好的節(jié)能引導(dǎo)作用。

三是基礎(chǔ)薄弱。近幾年，電梯都在以每年20萬(wàn)臺(tái)以上的數(shù)量增長(zhǎng)。而電梯行業(yè)從業(yè)人員數(shù)量卻增長(zhǎng)緩慢。以檢驗(yàn)環(huán)節(jié)為例，東部地區(qū)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)“人機(jī)比”問(wèn)題非常突出，檢驗(yàn)員能夠保質(zhì)保量完成日常檢驗(yàn)任務(wù)已屬不易，根本無(wú)暇顧及電梯能效問(wèn)題。再加上技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不完備，各地較少開(kāi)展電梯能效測(cè)評(píng)工作，相關(guān)技術(shù)方案和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)非常缺乏，這給開(kāi)展電梯能效調(diào)查帶來(lái)不小困難。

4 電梯能效測(cè)量與評(píng)價(jià)方案

為確保測(cè)評(píng)結(jié)果可比性，此次能效測(cè)評(píng)采用浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《電梯能源效率評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（DB33/T 771-2009）的測(cè)評(píng)方案。每臺(tái)電梯按規(guī)定的測(cè)試要求和方案測(cè)得能源效率系數(shù)，并根據(jù)評(píng)級(jí)方案評(píng)定能效等級(jí)[3]。具體測(cè)試要求和步驟詳見(jiàn)《電梯能源效率評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，以下僅做簡(jiǎn)要介紹：

4.1 電梯能源效率系數(shù)的定義和測(cè)量：

電梯能源效率系數(shù)體現(xiàn)的是電梯做1個(gè)單位功所消耗外部電能的多少，類似于汽車運(yùn)行的百公里油耗。根據(jù)其定義，電梯能源效率評(píng)價(jià)指標(biāo)（δ）的計(jì)算公式為：

式中：

Ec——電梯在規(guī)定的工作周期內(nèi)，從電網(wǎng)輸入的電能(測(cè)試值)，單位為千瓦·時(shí)（kW·h）；

Wz——電梯在規(guī)定的工作周期內(nèi)，轎廂完成運(yùn)送載荷的運(yùn)輸量，即每次運(yùn)送的載荷與被移動(dòng)的垂直距離乘積之和，噸·千米（t·km）。

其中 Wz按式（2）計(jì)算：

式中：

n——電梯在規(guī)定的工作周期內(nèi)，轎廂運(yùn)行的次數(shù)；

Qn——第n次轎廂內(nèi)的有效載荷，單位為噸（t）；

Sn——第n次轎廂運(yùn)送有效載荷的垂直運(yùn)行距離，單位為千米（km）。

這里的有效載荷分別為空載和25%、50%、75%、100%的額定載荷，具體測(cè)試方案詳見(jiàn)《電梯能源效率評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》。

4.2 電梯能源效率的評(píng)價(jià)等級(jí)

為了便于評(píng)價(jià)，該標(biāo)準(zhǔn)將電梯能效等級(jí)分為1-5五級(jí)。每臺(tái)電梯根據(jù)測(cè)得的電梯能源效率系數(shù)（δ），對(duì)照表1確定相應(yīng)的能源效率等級(jí)。

表1 電梯能源效率等級(jí)對(duì)照表

5 能效測(cè)試樣本選擇方案

為確保能效測(cè)試代表性，項(xiàng)目組根據(jù)福州地區(qū)電梯情況數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)福州地區(qū)在用電梯品牌、型號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有針對(duì)性地選擇了保有量較大的17個(gè)品牌、25種型號(hào)的42臺(tái)電梯進(jìn)行能效測(cè)試。這些電梯囊括了合資、國(guó)產(chǎn)一線、二線和三線品牌在不同時(shí)期、采用不同技術(shù)的不同型號(hào)產(chǎn)品。具體情況如表2所示：

表2 測(cè)試電梯樣本基本情況表

6 能效測(cè)評(píng)結(jié)果及分析

6.1 能效測(cè)評(píng)結(jié)果

由于電梯能效測(cè)評(píng)結(jié)果的特殊敏感性，在公布此次能效測(cè)評(píng)結(jié)果的時(shí)候，用英文代號(hào)替代具體品牌名稱。此次電梯能源效率測(cè)試結(jié)果如表3所示：

表3 電梯能源效率測(cè)試結(jié)果

根據(jù)電梯能效等級(jí)評(píng)價(jià)方案，此次測(cè)量的42臺(tái)電梯能效等級(jí)分布如表4。

表4 電梯能源效率等級(jí)測(cè)試結(jié)果表

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，福州地區(qū)的電梯能效狀況有以下三個(gè)方面特點(diǎn)：一是能效總體水平達(dá)標(biāo)。1級(jí)-3級(jí)能效的電梯有33臺(tái)，占總數(shù)的78.6%，全部測(cè)試電梯的平均能效系數(shù)為3.010，正好是能效標(biāo)準(zhǔn)的中間水平。從這兩個(gè)數(shù)據(jù)看福州地區(qū)電梯能效情況居于全國(guó)平均水平。二是實(shí)施監(jiān)管壓力不大。此次測(cè)試僅有2臺(tái)電梯被評(píng)為5級(jí)能效，而類似電梯在福州地區(qū)所占比重很小。因此從總量上看，根據(jù)能效等級(jí)對(duì)福州地區(qū)電梯實(shí)施節(jié)能監(jiān)管壓力不大。三是節(jié)能增效潛力巨大。雖然此次測(cè)試5級(jí)能效的電梯不多，但沒(méi)有1臺(tái)電梯達(dá)到1級(jí)能效，達(dá)到2級(jí)能效的電梯也僅有8臺(tái)。能效系數(shù)δ大于3（低于中間水平）的電梯達(dá)17臺(tái)?？傮w來(lái)說(shuō)，節(jié)能增效的潛力很大。

6.2 節(jié)能技術(shù)對(duì)電梯能效的影響

一是調(diào)速控制技術(shù)。近十年來(lái)，交流變頻技術(shù)已逐步取代了交流調(diào)壓、交流雙速等其它調(diào)速控制技術(shù)，成為市場(chǎng)主流調(diào)速控制方式，目前僅能在一些老舊電梯上看到其它調(diào)速控制方式。此次測(cè)試中，采用交流變頻技術(shù)的電梯平均能效系數(shù)為2.924（3級(jí)能效），而沒(méi)有采用該技術(shù)的電梯平均能效系數(shù)為4.717（5級(jí)能效）。當(dāng)然，如此大的能效系數(shù)差距也跟電梯老舊和驅(qū)動(dòng)主機(jī)技術(shù)落后有關(guān)。

二是驅(qū)動(dòng)主機(jī)技術(shù)。近幾年，隨著稀土永磁材料技術(shù)的發(fā)展，具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)成為電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的首選。無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源、體積小、低速運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、免維護(hù)。此次測(cè)試中，采用無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)的電梯平均能效系數(shù)為2.436（2級(jí)能效），而同樣采用交流變頻技術(shù)的異步電動(dòng)機(jī)電梯平均能效系數(shù)為3.187（3級(jí)能效）。

三是能量回饋技術(shù)。能量回饋技術(shù)是曳引式電梯將在重載下行和輕載上行時(shí)產(chǎn)生的電能通過(guò)整流逆變輸送回電網(wǎng)的一種新技術(shù)[4]，從理論上該技術(shù)具備節(jié)能20%～40%的潛力。但由于設(shè)備成本、電網(wǎng)接受能力等因素影響，福州地區(qū)具有該技術(shù)的電梯極少（不超過(guò)20臺(tái)），此次測(cè)試找不到適合的樣機(jī)，因此無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。這應(yīng)該是此次測(cè)試沒(méi)有1級(jí)能效電梯的主要原因。

圖1 電梯節(jié)能技術(shù)與能效系數(shù)關(guān)系

7 結(jié)論與建議

從此次電梯能效測(cè)試結(jié)果來(lái)看，福州地區(qū)電梯能效居于全國(guó)平均水平。新安裝的電梯大都采用了一些節(jié)能技術(shù)，能效等級(jí)大都在2-3級(jí)之間。5級(jí)能效的電梯總量不大且主要是老舊電梯，通過(guò)輿論和政策推動(dòng)節(jié)能改造的可能性大。1級(jí)能效的電梯此次沒(méi)有測(cè)得，應(yīng)該是由于福州地區(qū)采用能量回饋技術(shù)的電梯極少，此次找不到測(cè)試樣機(jī)的原因。相信隨著政策、技術(shù)、觀念等影響因素逐步改善，節(jié)能新技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步得到普及。

電梯節(jié)能，任重道遠(yuǎn)。要進(jìn)一步抓好電梯節(jié)能工作，一要建立和完善電梯能效評(píng)價(jià)體系。在積極推動(dòng)電梯能效測(cè)量與評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)的同時(shí)，主動(dòng)建立一套適合福建電梯能效測(cè)評(píng)技術(shù)，培養(yǎng)一支能夠快速開(kāi)展測(cè)評(píng)的專業(yè)隊(duì)伍。二要加強(qiáng)電梯的節(jié)能監(jiān)管。對(duì)電梯等高能耗特種設(shè)備的節(jié)能監(jiān)管早在2009年就寫(xiě)入了《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，今年頒布的《特種設(shè)備安全法》再次將節(jié)能工作列為特種設(shè)備監(jiān)管部門的重要職責(zé)。而電梯量大面廣、情況復(fù)雜，全面推動(dòng)節(jié)能監(jiān)管困難很大。建議可以從15年以上的老舊電梯，商場(chǎng)、寫(xiě)字樓、車站等公共場(chǎng)所的電梯入手，先對(duì)這些電梯全面進(jìn)行能效評(píng)價(jià)，再由監(jiān)管部門制定統(tǒng)一的節(jié)能監(jiān)管政策進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)低能效的老舊設(shè)備依法要求整改或淘汰。三要突出市場(chǎng)引導(dǎo)。要加大節(jié)能宣傳力度，對(duì)新品牌、新型號(hào)電梯在市場(chǎng)準(zhǔn)入環(huán)節(jié)就進(jìn)行能效測(cè)評(píng)，同時(shí)對(duì)在售的常見(jiàn)型號(hào)電梯也進(jìn)行能效測(cè)評(píng)，將評(píng)測(cè)結(jié)果向全社會(huì)公布。

[1]孫立新.關(guān)于電梯能效評(píng)價(jià)的探討[J]，中國(guó)電梯，2008，19（4）：43-45.

[2]VDI4701/part1:2009 Lift Energy Efficiency[S].

[3]DB33T 771-2009.電梯能源效率評(píng)價(jià)技術(shù)[S].

[4]黃春榕.關(guān)于電梯能耗評(píng)價(jià)的探討[J]，黑龍江科技信息，2009，（25）：33-34.