电梯节能检测

对电梯能耗检测与能效分级的研讨——孙立新

8/5/2024引言高耗能特种设备的定义

本办法所称高耗能特种设备，是指在使用过程中能源消耗量或者转换量大，并具有较大节能空间的锅炉、换热压力容器、电梯等特种设备。

——国家质检总局2009年5月26日审议通过的116号令

《高耗能特种设备节能监督管理办法》8/5/202421电梯节能降耗大有可为

1电梯节能降耗大有可为

伴随着国民经济的快速发展与城镇高层建筑的建设，电梯的使用日益普及。据相关资料介绍，2009年底，国内电梯总量已经突破138万台，全国每天约有15.84亿人次乘坐电梯。电梯已经是人们社会活动中不可缺少的垂直运输工具；电梯运行安全与电梯节能降耗已经被政府和社会所关注。8/5/202431电梯节能降耗大有可为

根据根据中国特检协会《电梯能效评价指标与检测方法研究》课题组、上海特检院、深圳特检院、广州特检院的监测与分析研究，我国在用电梯的平均能耗水平约为每台每天40度。照此推算，全国在用电梯约138万台，全年用电量约为180亿度。约占全国全社会用电量的0.6%。8/5/202441电梯节能降耗大有可为北京市浙江省广州市2005200620072007200820062007200839.6538.9937.7435.2829.9737.8836.2134.43上海市江苏省广东省平均2005200620072005200620072007200739.6636.9836.0743.6142.3337.2832.8035.15各地电梯日平均耗电量各地电梯日平均耗电量各地电梯日平均耗电量统计资料来源：广州特检院武星军8/5/202452电梯节能降耗大有可为

2008年全社会用电情况单位：亿千瓦时全国广东广州全社会用电量342683504.82545.92第一产业8794.23第二产业258632395.02317.37第三产业3498125.62生活消费403598.7电梯用电量168.3436.358.03电梯用电量万度168338036354080300百分比%0.491.041.47资料来源：广州特检院武星军8/5/202461电梯节能降耗大有可为

根据中国特检协会《电梯能效评价指标与检测方法研究》课题组对全国10个城市不同型号电梯的检测数据统计，在相同的测试方法下，

AC-2电梯，运送每吨·千米的耗电量为8.30--8.76度；

ACVV电梯，运送每吨·千米的耗电量为5.01--5.28度；

VVVF有齿轮电梯，运送每吨·千米耗的电量为1.67--3.46度；

VVVF无齿轮电梯，运送每吨·千米耗的电量为1.05--2.27度。测试数据表明，完成相等的运送量，不同的电梯的耗电水平相差可达8倍。电梯节能降耗工作前景广阔，大有作为。

8/5/202472电梯能效评价标准与检测方法研讨2电梯能效评价标准与检测方法研讨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标准。由于没有统一的检测方法和评价标准，电梯企业和相关媒体提供的产品效率及其节能数据就没有可比性。例如，对于使用制动电能回馈装置的节电效果，该装置的经销商说“可节电21％-46％”，而应用该技术的电梯厂家说“节能可达70%”。上述两组节电、节能数据可能都有出处，只是计算方法和参照物不同而已。由于没有评价标准，法律规定的电梯能效审查与监管目前还难以开展。在电梯行业“实行节能审查和监管”，建立起行业统一的能源利用效率的评价标准是前提，也是开展各项电梯节能降耗的基础工作。8/5/202482电梯能效评价标准与检测方法研讨

所谓电梯能源利用效率的评价标准，就是评价电梯在使用过程中总体耗电水平的统一尺度，能够客观、公正、真实地衡量各种规格、型号的电梯在能源利用效率方面的性能指标。国际上普遍采用“能源效率”代替过往的“节能”概念，世界能源委员会在1995年出版的“应用高技术提高能效”中把“能源效率”定义为：减少提供同等能源服务的能源投入。8/5/202492电梯能效评价标准与检测方法研讨电梯能源利用效率评价指标

电梯行业目前有三种评价方案：

（1）电梯能效系数：指运送载荷所做的功（kg•m）与能耗（kW•h）的比值；即电梯按规定的负载率，轿厢运送有效载荷完成的工作量（所运送的荷重与被移动的垂直距离之乘积）与在此运行周期内该电梯所耗费电能的比值。

此方案与空调器、电冰箱的“能效标识”相似。8/5/2024102电梯能效评价标准与检测方法研讨电梯能源利用效率评价指标（2）单位客货输送量的耗电量（吨千米的耗电量）：即电梯按规定的负载率，轿厢运送有效载荷完成的工作量（所运送的荷重与被移动的垂直距离之乘积）为1吨千米（1×103kg•Km）时的耗电量(kW·h)。

此方案与汽车的“百公里耗油量”、“吨公里油耗”近似。由中国特检协会《电梯能效评价指标与检测方法研究》课题组提出。8/5/2024112电梯能效评价标准与检测方法研讨电梯能源利用效率评价指标

（3）RTC模式运行的能耗值与待机能耗：RTC是指：轿厢空载，由最低层站运行至最高层站，再返回至最低层站，含端站停层时正常开关门。

ISO的TC178/WG10工作组起草CD25745-1标准。

8/5/2024122电梯能效评价标准与检测方法研讨上述三方案，都可以表征出电梯能源利用效率的相对高低，都能够实施。比较上述三方案，方案（1）采用无量纲系数的形式表征能效水平，可以表征能源利用效率的相对高低，无法直观表征能效水平。方案（2）能够一目了然地反应出电梯的能耗数值，与国家统计局、国家发改委、国家能源办新颁布的《单位GDP能耗监测体系实施方案》中对第三产业能源消费统计调查项目“单位客货周转量耗油量”基本一致。方案（3）是介绍ISO的TC178/WG10工作组起草CD25745-1标准的一种意见。这种检测简洁实用，但检测结果与中国电梯的实际耗电水平有差异。8/5/2024132电梯能效评价标准与检测方法研讨

三种检测方案及分析

(1)方案1—仿真工况法8/5/2024142电梯能效评价标准与检测方法研讨仿真工况法，就是测试中电梯的运行模式和载荷状态尽可能接近电梯的真实运行情况。测试周期内轿厢的运行工况将不仅仅是某一典型的工况，而是在分析了电梯的工作特点后，将各种载荷、运行方向、运行距离等予以组合后的工况。在测试周期中，电梯载荷状况有空载（0%）、轻载（25%）、半载（50%）、重载（75%）、满载（100%），行程有上行和下行的单层、多层、全程运行等。在测试中，依照仿真工况运行电梯，分别测试电梯在各种载荷状态和行程下的能耗，并对所测得的数据根据所占的比例进行累加，得到所测电梯的能效水平。显然，仿真工况法最大优点是最接近电梯的实际运行工况，能够真实地反映电梯的实际功耗。其最大缺点是测试工作复杂，测试时间较长，数据计算繁杂。同时，用仿真工况法测试电梯能耗是其他测试方法的基础，适合作为电梯能耗科学研究的方法。8/5/202415仿真工况法计算公式如下：Ec——电梯在规定的工作周期内，从电网输入的电能(考核值)，kW·h；Wz——电梯在规定的工作周期内，轿厢运送有效载荷完成的工作量，即每次运送的有效载荷重量与被移动的垂直距离之乘积的总和，

kg·m。2电梯能效评价标准与检测方法研讨8/5/2024162电梯能效评价标准与检测方法研讨（2）方案2——空载法即只测试空载直驶工况下电梯的能耗来衡量电梯的能耗水平。运行测试过程：轿厢空载，由最低层站直驶运行至最高层站，再直驶返回至最低层站。在端站停层时，正常开关门。检测3个循环的电梯能耗，取平均值作为空载模式法的能耗。8/5/2024172电梯能效评价标准与检测方法研讨由于曳引电梯的特性，使得电梯在空载状态和额载状态下的运行功耗基本一致。

实测电梯空载运行的时间功率曲线实测电梯额载运行的时间功率曲线8/5/2024182电梯能效评价标准与检测方法研讨空载模式法的最大优点是简便易行，一目了然。用一个简便的空载直驶循环，同时包含了电梯空载下行时电动状态和电梯空载上行时发电制动状态的能耗水平。缺点是受平衡系数影响较大，同时吨千米耗电量是以满载的吨千米计算（只有对重与轿箱重量相等即平衡系数为50%时，理论上才一致。），因此存在一定误差，需加上两个修正系数予以修正。

空载模式法计算公式如下：

δ空1

=δ空×μ空×μ平式中：

δ空1――修正后空载法每吨千米的耗电量，kw•h/106kg•mδ空――空载法所测每吨千米的耗电量，kw•h/106kg•mμ空－－换算系数

μ平－－平衡系数修正系数8/5/2024192电梯能效评价标准与检测方法研讨（3）方案3—典型工况法以电梯分别在25%和75%的载荷工况下上行、下行驶，计算行驶额定速度值的5倍行程的吨千米耗电量为基数，分别乘以加权系数来确定电梯的能耗水平。典型工况法计算公式如下：式中：

δ1

――典型工况法确定的单位输送量的耗电量，kw•h/106kg•mμ1－－电梯25%载荷上下直驶运行下的加权系数

μ2－－电梯75%载荷上下直驶运行下的加权系数

δ0.25－－电梯25%载荷上行、下行额定速度值的5倍行程所计算的单位输送量的耗电量，kw•h/106kg•m，

δ0.75－－电梯75%载荷上行、下行额定速度值的5倍行程所计算的单位输送量的耗电量，kw•h/106kg•m。8/5/2024202电梯能效评价标准与检测方法研讨不同电梯用仿真法、空载法、25%载荷直驶、75%载荷直驶试验测量出来的吨千米耗电量电对比图，从图可以看出各种方法测量出的数据相差较大，但趋势是基本一致的，这就是说有一定的规律性。8/5/2024212电梯能效评价标准与检测方法研讨用空载模式法测试电梯能效，与仿真法最大偏差为+5.17%至-5.14%之间。

8/5/2024222电梯能效评价标准与检测方法研讨典型工况法检测数据与仿真法接近,误差在-5.28%至4.61%之间。8/5/2024232电梯能效评价标准与检测方法研讨三种检验方法的应用：仿真工况检测法——以与电梯实际工作状况最接近的状况下检测模式，用于基础研究。

空载模式检测法——以电梯空载的工况下运行的检测模式，用于安装后的电梯检验。典型工况检测法——以电梯载荷75%和25%工况下的检测模式，用于电梯型式试验

。8/5/2024242电梯能效评价标准与检测方法研讨三种检验方法的应用：仿真工况检测法——以与电梯实际工作状况最接近的状况下检测模式，用于基础研究。

空载模式检测法——以电梯空载的工况下运行的检测模式，用于安装后的电梯检验。典型工况检测法——以电梯载荷75%和25%工况下的检测模式，用于电梯型式试验

。8/5/2024252电梯能效评价标准与检测方法研讨介绍“ISO／CD25745-1”的资料ISO检验方法介绍8/5/2024262电梯能效评价标准与检测方法研讨

检索到ISO/TC178/WG10正在进行ISO／CD25745-1“Energyperformanceoflifts,escalatorsandmovingwalks–Part1Energyandconformance”标准的起草工作，据相关资料介绍，该标准旨在设定一种能源测定的标准程序；该工作组建议提出一种简单实用的程序，利用现有易得的仪器进行测试，并具有良好的可重复性，可以进行周期性的能源符合性检查。建议能效检测可以对电梯在一个“参考运行周期”（referencetripcycle）内的能量进行测试。一个参考运行周期，指空载轿厢从最低层站运行到最高层站，然后返回；包括在两端站的门开关操作，即开门关门，停留时间。测试至少10个周期，计算其能耗平均值作为单个周期能耗值。在上述测试结束后，要让电梯在最低层站停留五分钟，以测试待机能耗。ISO检验方法介绍8/5/2024272电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍前言本技术规范是电梯节能产品认证依据。为贯彻实施《中华人民共和国节约能源法》以及政府有关建筑节能的政策和要求,开展节能产品认证、保护环境、提高建筑物的能源利用效率,引导企业的节能技术进步,特制定本技术规范本技术规范根据我国电梯的生产和使用的现状制定，并参考了国外类似技术规范。本技术规范由中国质量认证中心提出并归口本技术规范由中国质量认证中心发布，版权归中国质量认证中心所有，任何组织及个人未经中国质量认证中心许可，不得以任何形式全部或部分使用。本技术规范作为评价节能产品的基准，未通过中国质量认证中心认证的产品不得明示符合此技术规范。8/5/2024282电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍ISO检验方法介绍8/5/2024292电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024302电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024312电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024322电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024332电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024342电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024352电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024362电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024372电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024382电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/2024392电梯能效评价标准与检测方法研讨CQC检验方法介绍8/5/202440电梯制动电能回收利用技术研讨根据理论分析与实际检验检测，电梯制动电能的利用，可以提高电能使用效率10-40%。电梯制动电能回馈电网技术，由于回馈电能不可避免的存在谐波，担忧大批量采用造成对电网干扰，致使相关的鼓励政策迟迟没有出台。反馈电能的计量未得到供电部门的普遍认同，回馈节能的经济效益在电费计量上有较大差异，回收电费在一部分地区或部门不能兑现，影响电梯用户的采用积极性。电梯制动电能的利用，除了回馈电网技术方案以外，还可以探讨其它技术方案，例如使用电能充放电器件存储制动电能，供电动状态使用。8/5/202441电梯制动电能回收利用技术研讨8/5/202442电梯制动电能回收利用技术研讨1超级电容简介

电容的充放电是人人皆知的物理过程。由于容量的限制,电容的作用一直被限制在滤波、耦合、谐振等方面。超级电容是近几年才发展起来的一种新型电力储能器件，有着比传统的电解电容器更高的电容密度和能量密度；比蓄电池更高的功率密度、更长的寿命和更快的充放电时间；比超导储能装置更少的投资，是一种理想的大功率物理二次电源。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的相关技术已取得快速发展，其容量已经达到万发拉级，价格从1美元/发拉下降至0.01美元/发拉。应用范围越来越广，已成功的用作内燃发动机的启动电源；电动车的起步、加速、爬坡电源；高压开关的分合闸操作电源及用于电传动装甲车和大型充磁设备中。据资料介绍，上海11路超级电容公交车已累计运行75万公里。8/5/202443超级电容与蓄电池的比较：⑴寿命

超级电容理论上充放电寿命很长，可达500000次，或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次⑵效率超级电容充放电是一种物理过程，充电放电不损耗或损耗很小；蓄电池的充放电是化学过程，转换效率不高。⑶充放电特性超级电容可以大电流充放电，蓄电池大电流充放电危害寿命。蓄电池在放电过程中电压较稳定；超级电容在放电过程中电压变化大。⑷容量超级电容功率密度目前已达到蓄电池的1/4至1/3。电梯制动电能回收利用技术研讨8/5/202444电梯制动电能回收利用技术研讨超级电容产品性能指标超级电容cup3500（国产）8/5/202445电梯制动电能回收利用技术研讨超级电容性能指标Maxwell

Technologies

Boostcap®品牌超级电容器模块（美国）特点：超低内阻，单体间电压平衡，超过100万个工作周期。应用：交通运输，汽车，工业，UPS不间断电源，高质量能量/功率，电信，可再生能源8/5/202446电梯制动电能回收利用技术研讨超级电容新技术

美国第一大国防承包商洛克希德•马丁公司签定EEStor

超级电容电池授权协议

2009年4月28日EESTOR公司引入了第三方认证机构进行认证，洛马公司及通用、ZENN公司负责人到场，确认装置在3500V电压下介质介电常数达到22000点，储能密度超过400WH/KG（是目前锂电池能量密度的四倍）

EEStor

超级电容电池采用了湿化学工艺，掺杂改性的高介电常数钛酸钡纳米颗粒材料，双层包覆氧化铝与钙镁硅酸盐物质，包覆层厚度100埃米，复合PET绝缘聚合物材料，热压成型1微米的薄膜，击穿电压超过4000V，薄膜表面喷涂9微米厚的金属电极涂层，形成超高压超薄平板电容器组件。8/5/202447电梯制动电能回收利用技术研讨2技术方案电梯的工作特点是用电状态与发电状态基本上各占一半，一个工作周期一般不超过1分钟。与电动汽车相比，电梯需要的储能器件的容量可以减小100倍以上。传统储能器件是蓄电池，新开发的电动汽车一般是在蓄电池上做文章。电梯需要的储能器件与汽车相差很大，汽车充一次电要能工作几小时，可以一天或几天充一次电；电梯工作中充电或用电每次不超过1分钟，每天充电或用电次数可能上百。蓄电池技术比较成熟，是一种电能与化学能的转变过程，使用寿命＜充放电1000次。在电梯上作储能器件不理想。8/5/202448电梯制动电能回收利用技术研讨1.交流电动机2.变频器3.制动单元4.充放电控制单元5.超级电容储能模块使用超级电容作电梯储能器件的一种技术方案图1常规的电动机变频拖动系统图2具有超级电容储能模块的变频拖动系统8/5/202449电梯制动电能回收利用技术研讨交流变频拖动电梯应用电气原理框图

1.交流电动机，2.变频器，3.制动单元，4.充放电控制单元，5.储能模块，6.整流器，7.电容，8.制动电阻，9.制动二极管，10.变频器直流母线(＋)，11.逆变电路，12.放电二极管，13.充电控制IGBT，14.制动控制IGBT，15.变频器直流母