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一、绿色电梯的含义
在现代社会中,人们对作为垂直交通工具的电梯已习以为常,且越来越依赖它。随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。
著名的电梯专家彼得思(Peters)专门就绿色电梯进行研究。他的研究是从电梯对环境影响的角度进行的。彼得思在其研究中认为,目前的电梯在整个电梯生命周期里,对环境占主导影响的因素有:不可再生资源的消耗、产生废弃物和为生产满足曳引电梯的电力而产生的CO2。同时他还认为,目前电力是不可持续的并对环境有损害,作为在地球上有责任的人,我们应当减少能源消耗,寻找可持续发展的能源。他认为,绿色电梯应从以下4方面考虑:(1)选择驱动电梯的更有效能源;(2)减小惯性和其他阻力;(3)有效的电梯轿厢照明;(4)优化计划,包括可到达的楼层和避免电梯容积过大。
同时,彼得思提出了使电梯成为绿色电梯的绿色步骤即:运动学控制、减少停车层数、灵活的停车政策。
二、关于国内外电梯发展状况的比较
尽管我国电梯的生产起步较晚,但起点较高,而且对绿色电梯的认识几乎与国外同步。尽管如此,我国关于绿色电梯的认识与电梯生产强国相比还是存在着较大差距,下面就从技术、市场以及观念三方面对国内外绿色电梯的发展状况进行比较。
(1)技术
国外的电梯生产起步较早,技术较为成熟,相关质量标准也较完善。我国电梯行业经过近十多年的发展,电梯技术发展十分迅猛,相关制造、安装及维保的标准和规定也已逐步建立。但是,我国电梯制造业缺乏独立知识产权,在引进国外先进技术的同时却忽视技术创新,目前整个行业基本处于模仿、跟踪阶段,市场竞争力较弱,很难从容应对国际同行的竞争。
(2)市场
国外公司凭借多年的发展经验和一些先天条件,始终在全球背景下研究电梯的需求问题。他们始终把落脚点放在发达国家和发展中国家的经济发展前沿及有发展潜力的地区。随着经济和技术的推动,电梯技术也日臻完善。对比国外公司的全球化战略,我国大部份电梯公司仅仅把眼光局限在国内市场,思路窄,创新能力弱,对用户需求研究不足,缺乏精品。面对外籍公司的竞争,这些公司无以应对,甚至出现了低价竞争的恶性循环。
(3)观念
国外公司十分注重产品质量,而国内公司对产品质量的理解还停留在“能用即可”的状态。由于缺乏研究用户使用心理及需求的习惯,国内部分电梯产品做工比较粗糙。难怪有人说:电梯是国内还是国外造的,一看就知道。
实际上,用户购买产品不但要求能用、好用,而且要求美观、视觉效果好、无瑕疵,是一个完整产品。由于国内公司缺乏这方面的研究,所以不善于从人们的审美视角对电梯进行整体的美学设计,因此电梯在与建筑物的协调性方面还存在一些问题。相反,国外公司对产品质量的理解较全面,不仅是技术方面,而且在外观等方面也十分重视。
三、绿色电梯的发展方向
电梯不仅是耗电大户,而且还会产生电磁波、噪声干扰以及油污染。因此,发展绿色电梯不但要强调节能,还应该强调与环境的和谐共存。基于这种认识,我们认为,绿色电梯应该包括环保和节能两个方面,其发展重点应在电梯的智能化、安全、与环境的协调以及节能四个方向。
(1)智能化
为了说明非智能电梯的危害,我们统计了一些电梯浪费电的情况。
① 电梯空载。在一些单位,电梯空载情况很严重。电梯空运行不仅会造成电能的巨大浪费,而且还会增加电梯的开关门次数以及电梯启动、加速、减速的次数,延长电梯运行时间,从而使电梯的运行效率降低,电梯的使用寿命也大大减少。
② 重复呼梯。在大部分楼层电梯间两面都有电梯,有些乘客为了节省时间就将两面的电梯呼叫按钮都按下,由于两面的电梯组之间没有群控功能,导致经常出现两部电梯同时到达却有一部必须空载的情况。
因此,如何让电梯变得更“聪明”是目前电梯最重要的发展方向。这里所说的智能化电梯是传统的人工智能无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排,即程序控制,是一种周期性的系统自动控制,实际并不能称为严格意义上的智能。真正的智能电梯应更具人性化特点,具有动态和随机处理各种问题的能力,诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息,自动制定每次最优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等,让乘客有更多的主动性,使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能,让电梯自己能够检测到电梯的故障所在,并及时报警予以排除。
(2)安全
运行安全是对电梯最基本的要求,电梯的其他工作都是以此为中心展开。运行安全首先应当保证电梯运行过程平稳、顺畅,能够消除电梯启动时较强的电磁辐射。一旦电梯在运行过程中发生故障,乘客能够利用电梯设备及时与外界取得联系,而且电梯本身应当配备一些能使乘客放松的设备,消除乘客的紧张情绪。此外,电梯还需装备特殊的安全设备,方便老人与儿童乘坐。
(3)与环境的协调和平衡
电梯与环境的协调和平衡包括以下三个方面。
视觉协调:环境色彩对乘客的情绪、精神影响较大。如果电梯款式陈旧、色彩沉闷,甚至破破烂烂,就会导致乘客怀疑电梯的安全性,从而给乘客造成较大的心理压力。相反,色彩宜人、格调高雅、制作精良的电梯,乘客自然会有一种舒适的乘梯感觉。
消除电磁辐射:电梯作为一种频繁启动的大容量电器,具有较强的电磁干扰。电梯旁边手机信号通常不好,这就是因为电子设备受到干扰的结果。因此,绿色电梯必须是一个自身对大楼电磁干扰最小,而又不受其他电磁干扰的建筑机电设备。这样不仅保护乘客的身心健康,同时还提高了乘客乘坐电梯的安全性,因为一旦发生意外,乘客就能够在轿厢内拨打手机进行求救。
舒适感:通过采用高载频波矢量静音变频器、低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式,按人体生理适应要求,利用计算机优化设计而成的理想运行曲线,实现电梯更稳定、更舒适的运行。
(4)节能
研究表明,电梯耗能大约占商业大楼总能耗的3%~7%。电梯的电机功率从11KW~30KW不等,每台电梯每小时耗电5度~15度。按平均每台电梯每小时耗电10度,每天运行约8个小时计算,每台电梯平均每天耗电约为80度(这几乎是一个普通家庭一个月的用电量)。2004年我国在用电梯数量为527329台,每天用电约为4200万度。
从上世纪90年代起,电梯驱动设备中开始应用变频调压调速系统,这使得电梯能耗大幅降低。近几年,随着永磁同步电机的出现,电梯能耗进一步降低。未来电梯是否节电将成为衡量电梯性能的重要指标。
四、几款典型的“绿色电梯”
1996年,通力电梯首先推出无机房电梯,世界上第一个切实可行和高效的无机房电梯概念诞生了。它由通力碟式马达曳引技术激发。碟形曳引机可以很适当地放在标准电梯井道中,装在导轨上。因此电梯只需要轿厢运行的井道,而无需额外机房。融合传统曳引和液压电梯的优点,为通力无机房电梯的绿色概念提供了独一无二的优势。
2000年2月,全球最大的电梯制造商――美国奥的斯电梯公司研制推出Gen2。它首次采用扁平复合钢皮带代替已使用一个多世纪的传统钢绳来提升轿厢,使用新主机的Gen2体积仅为传统主机1/4,因此新主机能很容易地安装在井道里,从而取消了电梯机房。结构独特的复合钢皮带不使用油润滑,不产生油污染,其主机因采用新型电子技术有效地屏蔽了对外围环境的电磁污染,因而在国际上享有“绿色电梯”的美誉,被称为电梯领域的一场革命。
2004年,上海三菱电梯有限公司推出了菱云系列小机房电梯,该电梯融合三菱最新开发设计理念,应用了性能优异的永磁同步(PM)电机驱动的无齿轮曳引机,大大提高了系统的效率(约30%-50%),大幅降低了电力消耗。通过采用无齿轮曳引技术,省却了传统的蜗轮蜗杆减速器,使机房噪音大大降低,较前代产品可减小噪音10分贝以上。永磁同步(PM)无齿轮曳引机无需润滑油,根除了油污染,更符合环保要求。
上海长江斯迈普电梯有限公司开发的3-MAP300ESK能量反馈型节能电梯。该电梯采用国内首创的节能技术,比同能拖动方式的电梯节能最高可达60%。其主机没有传统的减速箱,无需添加润滑油,实现了真正意义上的绿色环保。
2005年6月,沈阳博林特电梯公司研发的无齿轮永磁曳引机通过沈阳市科技局组织的专家组鉴定。该无齿轮永磁曳引机拥有2项发明专利,为国内外首创,比传统的曳引机可提高传动效率30%,节能30%以上,并具有体积小、低振动、低噪声的环保特点和低速平稳、机械强度高、电机温升低的性能特点,主要技术性能指标达到国际同类产品领先水平,是新一代绿色环保电梯的特种电机产品。
西子奥的斯电梯有限公司推出的OH5000系列电梯。由于没有减速箱,OH5000主机不需润滑油,也就减少了油渍污染,使电梯环境更加清洁,也更贴近自然;其次,由于主机采用同轴传动,振动小,变频器也采用了专用高频开关,所以OH5000电梯系统没有噪声污染,使运行环境更为安静;再次,OH5000电控系统采用了先进的电磁过滤装置,消除了电梯系统对外界的高次谐波的污染。
五、结语
绿色电梯现在仍处于发展、探索阶段,仍有待人们做出更多的工作、付出更多的努力。但我们相信,随着研究的不断深入,绿色电梯必将成为人们美好生活的绿色通道。