Dodavatelé energeticky úsporných zařízení pro výtahy připomínají, že s rozvojem ekonomiky roste poptávka po energii a nedostatek energie se stal jedním z hlavních faktorů omezujících rozvoj různých odvětví. Výtahy, jakožto důležité a efektivní dopravní zařízení ve výškových budovách, se postupně staly druhou největší spotřebou energie ve výškových budovách, hned po klimatizaci a vyšší než osvětlení, vodovod a další spotřeba elektřiny. Spotřeba energie na provoz výtahu představuje 20 % až 50 % provozní spotřeby energie budovy a problém spotřeby energie nelze podceňovat.
Spotřeba energie při provozu výtahu se skládá hlavně ze dvou částí. První je spotřeba energie trakčního stroje táhnoucího výtahovou kabinu a náklad. Druhou částí je spotřeba energie samotného výtahového systému, zejména spotřeba energie systému dveřního stroje, řídicího systému výtahu, elektrického řídicího obvodu, systému osvětlení a ventilace výtahu, a účinná spotřeba energie mechanického převodového systému, kabiny a vodicí kolejnice. Výzkum ukázal, že elektrická energie spotřebovaná trakčním strojem táhnoucím náklad tvoří více než 70 % celkové spotřeby elektřiny. Používání vhodných energeticky úsporných technologií pro úsporné zacházení s výtahy je nevyhnutelným trendem ve vývoji výtahového průmyslu.
Proces vývoje a stav výzkumu energeticky úsporných technologií výtahů
Používání výtahů výrazně zvýšilo poptávku lidí po energii, takže od jejich vynálezu až po jejich široké využití dnes probíhají požadavky na energeticky úsporné technologie, které se odrážejí především ve třech aspektech:
(1) Úspora energie v technologii pohonu trakčního stroje výtahu
Existuje pět typů technologií pohonu trakčních strojů výtahů, včetně asynchronního střídavého motoru s převodovkou, asynchronního střídavého motoru bez převodovky, asynchronního motoru s permanentními magnety s převodovkou, synchronního motoru s permanentními magnety s převodovkou a synchronního motoru s permanentními magnety bez převodovky. Trakční stroj s permanentními magnety je v současnosti ideální a pokročilou metodou převodu, mezi její výhody patří synchronní motor s permanentními magnety, není nutné přidávat mazací olej do převodovky, vysoký účiník a provozní účinnost. Díky absenci ztrát během procesu přenosu ušetří převodové motory ve srovnání s asynchronními střídavými motory přibližně 30 % energie. Jeho vynikající vlastností je, že je to jediný motor s permanentními magnety, který dokáže potlačit nehody způsobující zranění cestujících v důsledku ztráty kontroly nad výtahem a jeho sklouznutí během provozu, a získal chválu od průmyslu i od uživatelů.
(2) Energeticky úsporný řídicí systém výtahu
Proces vývoje technologie řízení pohonu výtahu začal od regulace otáček asynchronního motoru se změnou pólů střídavého proudu k regulaci otáček s regulací napětí střídavého proudu; dále se přešlo k regulaci otáček s proměnným napětím a proměnnou frekvencí. Obecně uznávanou nejlepší metodou řízení je použití kombinace regulace otáček s proměnnou frekvencí a proměnným napětím k řízení synchronního trakčního stroje s permanentními magnety. Změnou vstupní frekvence a napětí motoru výtahu lze dosáhnout procesu regulace otáček výtahu. Poměr frekvence a napětí je řízen frekvenčním měničem pro udržení pevného poměru, který umožňuje plynulou regulaci otáček. Ve srovnání s předchozími dvěma systémy regulace otáček má VVVF výhody vysoké účinnosti, plynulé regulace otáček a úspory energie přesahující 30 %. Navíc se vyznačuje dobrým výkonem, malými rozměry, vysokou účinností a pohodlnou jízdou, což z něj činí ideální a oblíbené zařízení pro regulaci otáček.
(3) Úspora energie systémem zpětné vazby energie
Současná metoda úspory energie u výtahů spočívá ve zpětném odevzdání elektrické energie generované trakčním strojem během výroby energie do elektrické sítě. Současná metoda pro nakládání s elektrickou energií generovanou trakčními stroji během výroby energie spočívá v připojení energeticky náročných rezistorů a přeměně této elektrické energie na tepelnou energii za účelem jejího uvolnění, aby se zabránilo poruchám způsobeným přepětím ve výtazích. Tato metoda nejen způsobuje plýtvání energií, ale má také nepříznivé účinky na okolní prostředí, zvyšuje zátěž chladicího systému strojovny a má nepříznivé účinky na celý výtahový systém.
Funkcí systému energetické zpětné vazby je převádět elektrickou energii na stejnosměrné sběrnici na střídavý proud stejné fáze a frekvence jako síť pomocí střídače a dodávat jej zpět do sítě ve vysokém rozsahu napětí sítě.
V současné době spotřebovávají brzdné odpory 25 % až 35 % celkové spotřeby elektřiny výtahů. Na základě účinnosti inverze energie přibližně 85 % se odhaduje, že účinnost úspory energie zařízení zpětné vazby energie výtahu se pohybuje v rozmezí 21 % až 30 %. Tento interval se výrazně zvyšuje s rostoucí podlahou výtahu a rychlostí. Systém zpětné vazby energie výtahu připojený k rozvodné síti dosáhl funkce „vytváření“ energie z tradičních úspor energie, čímž otevírá historii úspor energie výtahů.
Princip úspory energie zařízení pro zpětnou vazbu energie výtahu
Možností úspory energie u výtahů je regulace otáček s proměnnou frekvencí. Po rozjezdu bude výtah vykazovat nejvyšší mechanickou energii během rychlého provozu. Po dosažení cílového patra výtah zpomalí a postupně se zastaví. V následném procesu může výtah uvolnit stávající mechanickou energii a zátěž. Základním mechanismem zpětné vazby s frekvenční přeměnou je, že měnič kmitočtu může ukládat stávající elektrickou energii na straně stejnosměrného proudu a poté ji dodávat zpět do střídavé elektrické sítě. V tomto stavu brzdný rezistor již nespotřebovává další elektrickou energii. Zařízení s proměnnou frekvenční zpětnou vazbou dokáže eliminovat nepatrnou spotřebu energie a zcela ji vrátit do elektrické sítě. Z toho je patrné, že zpětná vazba s frekvenční přeměnou splňuje ukazatele úspory energie a zlepšuje celkový provoz výtahu.