福州地區(qū)電梯能效狀況調(diào)查測評及其建議

黃春榕

（福建省特種設備檢驗研究院，福建 福州 350008）

1 引言

電梯作為特種設備中的主要耗能設備，其數(shù)量隨著城市化進程加速高速增長，電梯節(jié)能問題也因此隨著公眾環(huán)保意識的增強和國家節(jié)能法規(guī)的完善被廣泛關注。將于2014年1月1日起正式施行的《特種設備安全法》就明確規(guī)定，特種設備生產(chǎn)、經(jīng)營、使用單位應當建立、健全特種設備節(jié)能責任制度，加強節(jié)能管理，確保特種設備符合節(jié)能要求。電梯節(jié)能監(jiān)管已成為特種設備監(jiān)管部門的重要任務，而實施節(jié)能監(jiān)管，首先要能夠公平合理地評價電梯能效，同時全面準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、福建省特檢院相關科技項目，對福州地區(qū)在用電梯能效狀況進行了調(diào)查和分析，為摸清區(qū)域電梯能效狀況，推動區(qū)域電梯節(jié)能監(jiān)管奠定了良好的基礎。

2 開展電梯能效狀況調(diào)查的意義

截至2012年底，全國已有電梯超過245萬臺，以平均每臺電梯每天耗電80千瓦時計，一年總耗電超過700億千瓦時，相當于三峽電站一年的發(fā)電總量。近年來，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)督檢驗機制，使得部分廠商借節(jié)能進行虛假宣傳，一些未達到節(jié)能效果的電梯魚目混珠，給電梯使用單位選購節(jié)能電梯帶來極大困擾[1]。因此，明確節(jié)能電梯標準、完善節(jié)能監(jiān)管政策迫在眉睫。而制定標準、完善政策的基礎，就是建立電梯能效測評體系，摸清區(qū)域電梯能效狀況。這些基礎性工作，從全國來看都還比較欠缺。

我國電梯的保有量東西部差異很大，東部沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、高層建筑多，電梯數(shù)量在全國總量中占比較大。根據(jù)《政府采購信息報》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2012年華東地區(qū)電梯采購額占全國采購額的60%以上，福建省更是連續(xù)兩年蟬聯(lián)全國電梯采購額第一，增長勢頭強勁。福州作為福建省會，有電梯2.8萬臺，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，對掌握福建乃至全國的電梯能效狀況，推動電梯節(jié)能的標準制定和政策完善都有很重要意義。

3 開展區(qū)域電梯能效調(diào)查的難點

2012年，我國電梯保有量和增長速度繼續(xù)蟬聯(lián)全球第一，是全球最大的電梯市場。目前國內(nèi)市場上的電梯，品牌多、型號雜、分布廣、運行工況差別大，再加上電梯能效測評技術和標準的問題，開展全面的電梯能效調(diào)查難度很大。難點主要有三點：

一是技術復雜。電梯能耗的多少可以通過電能表等儀器簡單測得，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，不易簡單測得。不同電梯由于使用場合不同，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)的好壞對電梯能效也有很大影響。因此，公平、合理、便捷地測量和評價電梯能效，在技術上有一定難度。

二是標準欠缺。由于種種原因，我國至今沒有出臺電梯能效評價國家標準，僅浙江省出臺了《電梯能源效率評價技術規(guī)范》地方標準（DB33/T 771-2009）。相較之下，2009年3月德國工程師協(xié)會就發(fā)布了《VDI4707/part1：2009 Lift Energy Efficiency》。該標準將電梯根據(jù)使用強度分為“1”-“4”四類，每一類中再根據(jù)能效情況分為“A”-“G”7級[2]。該標準發(fā)布以來，歐美包括國內(nèi)的一些電梯公司紛紛通過TüV等國際認證機構對其產(chǎn)品進行能效認證，對歐美電梯市場起到了很好的節(jié)能引導作用。

三是基礎薄弱。近幾年，電梯都在以每年20萬臺以上的數(shù)量增長。而電梯行業(yè)從業(yè)人員數(shù)量卻增長緩慢。以檢驗環(huán)節(jié)為例，東部地區(qū)檢驗機構“人機比”問題非常突出，檢驗員能夠保質(zhì)保量完成日常檢驗任務已屬不易，根本無暇顧及電梯能效問題。再加上技術和標準不完備，各地較少開展電梯能效測評工作，相關技術方案和基礎數(shù)據(jù)非常缺乏，這給開展電梯能效調(diào)查帶來不小困難。

4 電梯能效測量與評價方案

為確保測評結果可比性，此次能效測評采用浙江省地方標準《電梯能源效率評價技術規(guī)范》（DB33/T 771-2009）的測評方案。每臺電梯按規(guī)定的測試要求和方案測得能源效率系數(shù)，并根據(jù)評級方案評定能效等級[3]。具體測試要求和步驟詳見《電梯能源效率評價技術規(guī)范》，以下僅做簡要介紹：

4.1 電梯能源效率系數(shù)的定義和測量：

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

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(測試值)，單位為千瓦·時（kW·h）；

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

其中 Wz按式（2）計算：

式中：

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

Qn——第n次轎廂內(nèi)的有效載荷，單位為噸（t）；

Sn——第n次轎廂運送有效載荷的垂直運行距離，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，具體測試方案詳見《電梯能源效率評價技術規(guī)范》。

4.2 電梯能源效率的評價等級

為了便于評價，該標準將電梯能效等級分為1-5五級。每臺電梯根據(jù)測得的電梯能源效率系數(shù)（δ），對照表1確定相應的能源效率等級。

表1 電梯能源效率等級對照表

5 能效測試樣本選擇方案

為確保能效測試代表性，項目組根據(jù)福州地區(qū)電梯情況數(shù)據(jù)庫，對福州地區(qū)在用電梯品牌、型號進行統(tǒng)計，有針對性地選擇了保有量較大的17個品牌、25種型號的42臺電梯進行能效測試。這些電梯囊括了合資、國產(chǎn)一線、二線和三線品牌在不同時期、采用不同技術的不同型號產(chǎn)品。具體情況如表2所示：

表2 測試電梯樣本基本情況表

6 能效測評結果及分析

6.1 能效測評結果

由于電梯能效測評結果的特殊敏感性，在公布此次能效測評結果的時候，用英文代號替代具體品牌名稱。此次電梯能源效率測試結果如表3所示：

表3 電梯能源效率測試結果

根據(jù)電梯能效等級評價方案，此次測量的42臺電梯能效等級分布如表4。

表4 電梯能源效率等級測試結果表

從測試結果來看，福州地區(qū)的電梯能效狀況有以下三個方面特點：一是能效總體水平達標。1級-3級能效的電梯有33臺，占總數(shù)的78.6%，全部測試電梯的平均能效系數(shù)為3.010，正好是能效標準的中間水平。從這兩個數(shù)據(jù)看福州地區(qū)電梯能效情況居于全國平均水平。二是實施監(jiān)管壓力不大。此次測試僅有2臺電梯被評為5級能效，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)能效等級對福州地區(qū)電梯實施節(jié)能監(jiān)管壓力不大。三是節(jié)能增效潛力巨大。雖然此次測試5級能效的電梯不多，但沒有1臺電梯達到1級能效，達到2級能效的電梯也僅有8臺。能效系數(shù)δ大于3（低于中間水平）的電梯達17臺?？傮w來說，節(jié)能增效的潛力很大。

6.2 節(jié)能技術對電梯能效的影響

一是調(diào)速控制技術。近十年來，交流變頻技術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，成為市場主流調(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。此次測試中，采用交流變頻技術的電梯平均能效系數(shù)為2.924（3級能效），而沒有采用該技術的電梯平均能效系數(shù)為4.717（5級能效）。當然，如此大的能效系數(shù)差距也跟電梯老舊和驅(qū)動主機技術落后有關。

二是驅(qū)動主機技術。近幾年，隨著稀土永磁材料技術的發(fā)展，具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無齒輪永磁同步曳引機成為電梯驅(qū)動主機的首選。無齒輪永磁同步曳引機的優(yōu)點是節(jié)省能源、體積小、低速運行平穩(wěn)、噪聲低、免維護。此次測試中，采用無齒輪永磁同步曳引機的電梯平均能效系數(shù)為2.436（2級能效），而同樣采用交流變頻技術的異步電動機電梯平均能效系數(shù)為3.187（3級能效）。

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

圖1 電梯節(jié)能技術與能效系數(shù)關系

7 結論與建議

從此次電梯能效測試結果來看，福州地區(qū)電梯能效居于全國平均水平。新安裝的電梯大都采用了一些節(jié)能技術，能效等級大都在2-3級之間。5級能效的電梯總量不大且主要是老舊電梯，通過輿論和政策推動節(jié)能改造的可能性大。1級能效的電梯此次沒有測得，應該是由于福州地區(qū)采用能量回饋技術的電梯極少，此次找不到測試樣機的原因。相信隨著政策、技術、觀念等影響因素逐步改善，節(jié)能新技術將會進一步得到普及。

電梯節(jié)能，任重道遠。要進一步抓好電梯節(jié)能工作，一要建立和完善電梯能效評價體系。在積極推動電梯能效測量與評價國家標準出臺的同時，主動建立一套適合福建電梯能效測評技術，培養(yǎng)一支能夠快速開展測評的專業(yè)隊伍。二要加強電梯的節(jié)能監(jiān)管。對電梯等高能耗特種設備的節(jié)能監(jiān)管早在2009年就寫入了《特種設備安全監(jiān)察條例》，今年頒布的《特種設備安全法》再次將節(jié)能工作列為特種設備監(jiān)管部門的重要職責。而電梯量大面廣、情況復雜，全面推動節(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、寫字樓、車站等公共場所的電梯入手，先對這些電梯全面進行能效評價，再由監(jiān)管部門制定統(tǒng)一的節(jié)能監(jiān)管政策進行監(jiān)管，對低能效的老舊設備依法要求整改或淘汰。三要突出市場引導。要加大節(jié)能宣傳力度，對新品牌、新型號電梯在市場準入環(huán)節(jié)就進行能效測評，同時對在售的常見型號電梯也進行能效測評，將評測結果向全社會公布。

[1]孫立新.關于電梯能效評價的探討[J]，中國電梯，2008，19（4）：43-45.

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

[3]DB33T 771-2009.電梯能源效率評價技術[S].

[4]黃春榕.關于電梯能耗評價的探討[J]，黑龍江科技信息，2009，（25）：33-34.