Dodavatelé energetické zpětné vazby pro výtahy připomínají, že používání vertikálních výtahů ve výškových budovách se stává stále populárnějším. K dosažení dobrých úspor energie u výtahů je třeba ujít ještě dlouhou cestu. Kromě každodenního úsilí v oblasti řízení (jako je instalace automatických senzorů na výtahy v období mimo špičku) je nejdůležitější technologický výzkum a výrobní proces výrobních podniků. Podle statistických údajů představuje spotřeba energie pohonu výtahu táhnoucího náklad více než 70 % celkové spotřeby energie výtahu. Praktické provozní zaměření energeticky úsporných výtahů proto spočívá v modernizaci a vylepšení pohonných a trakčních systémů, metod regulace rychlosti výtahu a metod řízení.
1. Technologie energetické zpětné vazby
Technologie energetické zpětné vazby je proces, při kterém měnič invertuje stejnosměrný proud frekvenčního měniče na střídavý proud a vrací ho zpět do elektrické sítě, když je motor v generátorovém stavu. Z provozních charakteristik výtahů je patrné, že polovina jejich provozního stavu je ve stavu výroby energie. Teoreticky by měl být energeticky úsporný efekt technologie energetické zpětné vazby velmi dobrý. Podle neúplných statistik v současnosti více než 92 % výtahů tuto energii plýtvá pouze ve formě regenerativního odporového ohřevu. Na základě statistik o téměř 1,3 milionu výtahů v provozu po celé zemi na začátku roku 2011, za předpokladu, že průměrný výkon každého výtahu je 15 kW a průměrný výkon regenerativního odporu je 5 kW, je to ekvivalentní elektrické peci o výkonu přibližně 7 milionů kW v Číně, která se ohřívá bez využití. Jaké plýtvání! Technologie energetické zpětné vazby zachází se vstupním napájením výtahů jako s řízeným objektem, což má mnoho výhod. V současné době se tato technologie široce používá u několika výrobců výtahů a byl vyvinut systém zpětné vazby výkonu, který umožňuje zpětné vazbě elektřiny zpracované pokročilou technologií vícenásobné usměrňovací redukce do elektrické sítě budovy pro použití jinými elektrickými zařízeními v budově. Zařízení pro úsporu energie s zpětnou vazbou pro výtahy řady PFE je specializovaná zpětnovazební brzdná jednotka pro výtahy. Dokáže efektivně přeměnit regenerovanou elektrickou energii uloženou v kondenzátoru měniče výtahu na střídavý proud a odeslat ji zpět do sítě, čímž se výtah promění v zelenou „elektrárnu“ pro napájení dalších zařízení a má za následek úsporu elektřiny. Kromě toho se výměnou odporů pro spotřebu energie snižuje okolní teplota ve strojovně a zlepšuje se provozní teplota řídicího systému výtahu, čímž se prodlužuje životnost výtahu. Strojovna nevyžaduje použití chladicích zařízení, jako je klimatizace, což nepřímo šetří elektřinu.
2. Technologie VVVF (řízení otáček s proměnným napětím a frekvencí)
Technologie VVVF se široce používá v moderních systémech řízení pohonů výtahů s regulací otáček střídavého proudu. Použití vyspělé technologie VVVF v systémech pohonů výtahů se dnes stalo hlavním způsobem, jak zlepšit výkon řízení pohonu výtahu a zvýšit kvalitu provozu výtahu. Technologie VVVF eliminovala různé typy dvourychlostních pohonů střídavého proudu a nahradila je bezpřevodovými pohony stejnosměrného proudu, což nejen zlepšuje provozní výkon výtahů, ale také efektivně šetří energii a snižuje ztráty. Následující text analyzuje energeticky úsporný výkon výtahů VVVF v závislosti na různých fázích provozu výtahu. Provoz výtahu lze zjednodušeně rozdělit do tří fází: rozjezd, provoz s ustálenou rychlostí a brzdění.
(1) Spouštěcí fáze: VVVF se spouští za nízkých frekvencí, což má za následek nízký jalový proud a výrazně snižuje celkový spouštěcí proud a spotřebu energie.
(2) Úsek s ustálenou rychlostí: Energie spotřebovaná výtahy s regulací napětí a rychlosti (ACVV) během provozu s ustálenou rychlostí je podobná energii spotřebované výtahy s regulací VVVF za podmínek plného a polovičního zatížení směrem nahoru. Při lehkém zatížení směrem nahoru (nebo těžkém zatížení směrem dolů) potřebují výtahy ACVV v důsledku efektu zpětného tahu energii z elektrické sítě pro generování brzdného momentu, zatímco výtahy VVVF pracují v rekuperačním brzdném režimu a energii z elektrické sítě získávat nepotřebují.
(3) Brzdná sekce: Výtahy ACVV obecně používají v brzdné sekci metodu brzdění se spotřebou energie, která získává brzdný proud z elektrické sítě a tento proud se přeměňuje na tepelnou energii, která se spotřebovává v rotoru motoru. U motorů s většími setrvačnými koly může brzdný proud dosáhnout 60–80 A a zahřívání motoru je také poměrně silné. Výtahy VVVF během brzdné fáze nevyžadují žádnou energii z elektrické sítě a elektromotor pracuje v rekuperačním brzdném režimu. Kinetická energie výtahového systému se přeměňuje na elektrickou energii a spotřebovává se vnějším odporem motoru, což nejen šetří energii, ale také zabraňuje jevu zahřívání motoru způsobenému brzdným proudem.
Podle skutečných provozních výpočtů mohou výtahy řízené systémem VVVF ušetřit více než 30 % energie ve srovnání s výtahy s regulací rychlosti ACVV. Systém VVVF může také zlepšit účiník elektrického systému a snížit kapacitu zařízení výtahového vedení a elektromotorů o více než 30 %. Na základě výše uvedeného lze vidět, že výtahy s proměnnou frekvenční regulací rychlosti VVVF mají zjevné vlastnosti úspory energie, které představují směr vývoje regulace rychlosti výtahů, a mají významné ekonomické a sociální výhody.
3. Princip a použití systému řízení výtahu se stejnosměrnou sběrnicí
V místech, kde se výtahy často používají, jeden výtah nestačí, takže se často používají dva nebo více výtahů současně. Tímto způsobem lze zvážit zpětné odvádění přebytečné energie generované jedním nebo dvěma výtahy během výroby energie na sběrnici sdílenou těmito výtahy, aby se dosáhlo cílů úspory energie. Společný systém řízení výtahů se stejnosměrnou sběrnicí se obvykle skládá z jističů, stykačů, střídačů, motorů a pojistek. Jeho charakteristikou je připojení všech výtahů na straně stejnosměrného proudu systému ke společné sběrnici. Tímto způsobem může každý výtah během provozu převádět střídavý proud na stejnosměrný proud prostřednictvím svého vlastního střídače a dodávat jej zpět do sběrnice. Ostatní výtahy na sběrnici mohou tuto energii plně využít, čímž se sníží celková spotřeba energie systému a dosáhne se cíle úspory energie. Pokud jeden z výtahů nefunguje správně, jednoduše vypněte vzduchový spínač na tomto výtahu. Toto schéma má výhody jednoduché konstrukce, nízkých nákladů, bezpečnosti a spolehlivosti.
4. Aplikace nových trakčních médií
Tradičním trakčním médiem pro výtahy je ocelové lano, které spotřebovává velké množství energie kvůli své hmotnosti a tření. Použití polyuretanového kompozitního ocelového pásu namísto tradičního ocelového lana ve výtahovém průmyslu zcela narušuje konstrukční koncept tradičních výtahů a umožňuje úsporu energie a efektivitu. Polyuretanové ocelové pásy o tloušťce pouhých 3 milimetry jsou pružnější a odolnější než tradiční ocelová lana a jejich životnost je třikrát delší než u tradičních ocelových lan. Vysoká houževnatost a vysoká tažná síla polyuretanového ocelového pásu způsobují, že konstrukce hlavního motoru má tendenci být miniaturizována. Průměr trakčního kola hlavního motoru lze zmenšit na 100–150 milimetrů. V kombinaci s technologií bezpřevodovky s permanentními magnety lze objem trakčního stroje zmenšit o 70 % ve srovnání s tradičními hlavními motory, což usnadňuje dosažení konstrukce bez strojovny, výrazně šetří prostor v budově a snižuje stavební náklady. V současné době tuto technologii využívají jak výtahy Otis GEN2, tak i Xunda 3300AP, u kterých se prokázalo, že ve srovnání s tradičními výtahy šetří až 50 % energie. Kromě toho je vysoce pevné trakční lano ze syntetických vláken bez jádra od společnosti Xunda Elevator Company v současné době ve fázi provozního ověřování a předpokládá se, že v blízké budoucnosti vstoupí na čínský trh.
5. Technologie s proměnnou rychlostí
Technologie výtahů s proměnnou rychlostí je další novou energeticky úspornou a ekologickou technologií, která se objevila v posledních letech. Výzkum a vývoj technologie výtahů s proměnnou rychlostí je založen na potenciálu úspor energie tradičních výtahů. Během provozu tradičních výtahů se jmenovitá rychlost nastavuje pouze tehdy, když je trakční stroj na svém maximálním zatížení, tj. když je výstupní výkon trakčního stroje maximální, a to jak za plného, tak i prázdného zatížení. Pokud je však přítomna pouze asi polovina cestujících, je zatížení trakčního stroje vzhledem k tomu, že je box vyvážen protizávažím, ve skutečnosti malé a stále existuje přebytečný výstupní výkon. To znamená, že se využívá pouze část výkonu trakčního stroje. Technologie výtahu s proměnnou rychlostí „je využití zbývajícího výkonu při nízkém zatížení ke zvýšení rychlosti výtahu za stejných energetických podmínek. Použití této nové technologie může zvýšit maximální rychlost výtahu na 1,6násobek jmenovité rychlosti. Simulační demonstrace ukazuje, že doba čekání cestujících se zkrátila přibližně o 12 %. To nejen zkracuje dobu čekání výtahu a dobu jízdy, se kterou jsou cestující nejvíce nespokojeni, ale také zlepšuje efektivitu a pohodlí mobility. Zlepšení efektivity mobility prodlužuje pohotovostní dobu výtahů a osvětlení výtahů lze vypnout, což má významný energeticky úsporný efekt. Zároveň technologie výtahu s proměnnou rychlostí může zvýšit rychlost výtahu o jednu úroveň bez zvýšení modelu trakčního stroje, což může hrát důležitou roli v úsporách nákladů a energie.
6. Systém výběru objektivních vrstev
Řídicí systém Xunda M10 byl prvním v Číně, který použil technologii výběru cílového patra. Díky neustálému zlepšování a inovacím v oblasti výzkumu a vývoje byl jeho koncept použití přijat čínským lidem a vedl k neustálým inovacím následovníků v oboru. Jeho systém nové generace, Schindler ID, byl aplikován v několika luxusních budovách v Číně (budova Nanjing Zifeng, budova PetroChina). Jednoduše řečeno, tradiční výtahy vybírají patro až po vstupu do výtahu a informují výtah o patru, do kterého chtějí jet. Během špičky často zastavují vrstvu po vrstvě, což je neefektivní. Aplikace systémů výběru cílového patra však umožňuje organizovat osoby vstupující do stejného patra před vstupem do výtahu, což může zvýšit efektivitu. Kombinací relevantních softwarových databází, technologie Bluetooth a systémů správy komunity se volání pomocí inteligentních karet a přiřazování výtahů používá ke skutečné integraci výtahů do inteligentních budov. Oblasti činnosti pro personál vstupující do budovy jsou předem nastaveny, což zlepšuje efektivitu správy a úroveň bezpečnosti budovy a komunity.
7. Aktualizujte systém osvětlení kabiny výtahu a systém podlahového zobrazování
Podle relevantních informací může použití LED diod k modernizaci běžně používaných žárovek, zářivek a dalších svítidel ve výtahových kabinách ušetřit přibližně 90 % spotřeby osvětlení a životnost svítidel je 30 až 50krát delší než u běžných svítidel. LED lampy mají obecně výkon pouze 1 W, nezahřívají se a mohou dosáhnout různých exteriérových designů a optických efektů, díky čemuž jsou krásné a elegantní. Výtah je v pohotovostním režimu a podlahový zobrazovací systém je neustále v provozním režimu. Použití technologie spánku k automatickému vypnutí nebo snížení jasu na polovinu může také dosáhnout cílů v oblasti úspory energie.
8. Výtah na solární pohon
Ve srovnání s běžnými výtahy mají výtahy napájené solární energií dvě zřejmé vlastnosti: za prvé, napájení lze automaticky přepínat. Za druhé, zavedení nových technologií pro doplňkové optické sítě. Solární energii a elektrickou energii generovanou během provozu výtahu je možné ukládat do specifických baterií. Po dosažení určitých parametrů nemusí elektrická síť dále dodávat energii, ale automaticky se přepne do stavu napájení z baterií, plně využívá solární energii a recykluje elektrickou energii.