Hissien energiansäästölaitteiden toimittajat muistuttavat, että talouden kehittyessä energiankulutus kasvaa ja energiapulasta on tullut yksi tärkeimmistä eri alojen kehitystä rajoittavista tekijöistä. Tärkeänä ja tehokkaana kuljetusvälineenä korkeissa rakennuksissa hisseistä on vähitellen tullut toiseksi suurin energiaa kuluttava laite korkeissa rakennuksissa, toiseksi suurin vain ilmastoinnin sähkönkulutuksen jälkeen ja suurempi kuin valaistuksen, vesihuollon ja muun sähkönkulutuksen. Hissien käytön energiankulutus muodostaa 20–50 % rakennuksen käyttöenergiankulutuksesta, eikä energiankulutuskysymystä voida aliarvioida.
Hissin käytön energiankulutus koostuu pääasiassa kahdesta osasta: hissikoria ja kuormaa vetävän vetokoneiston energiankulutuksesta. Toinen osa on itse hissijärjestelmän energiankulutus, pääasiassa ovikoneiston, hissin ohjausjärjestelmän, sähköisen ohjauspiirin sähköjärjestelmän, hissin valaistusjärjestelmän ja ilmanvaihtojärjestelmän energiankulutus sekä mekaanisen voimansiirtojärjestelmän, korin ja johdekiskon liikeparin hyötysuhteen energiankulutus. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kuormaa vetävän vetokoneiston kuluttama sähköenergia muodostaa yli 70 % kokonaissähkönkulutuksesta. Asianmukaisten energiansäästötekniikoiden käyttö hissien energiansäästökäsittelyssä on väistämätön trendi hissiteollisuuden kehityksessä.
Hissien energiansäästöteknologian kehitysprosessi ja tutkimuksen tila
Hissien käyttöönotto on lisännyt huomattavasti ihmisten energiantarvetta, joten keksinnöstään sen laajaan käyttöön nykyään energiansäästöteknologian vaatimukset ovat kulkeneet sen läpi, ja ne heijastuvat pääasiassa kolmessa näkökulmassa:
(1) Hissin vetolaitteen käyttötekniikan energiansäästö
Hissien vetokoneiden käyttötekniikoita on viisi: vaihteistovaihteistolla varustettu asynkroninen vaihtovirtamoottori, vaihteistovaihteistolla varustetut asynkroniset vaihtovirtamoottorit, kestomagneettiasynkroniset moottorit vaihteistovaihteistolla, kestomagneettitahtimoottorit vaihteistovaihteistolla ja kestomagneettitahtimoottorit ilman vaihteistovaihteistoa. Kestomagneettivetokone on tällä hetkellä ihanteellinen ja edistynyt voimansiirtomenetelmä, jonka etuihin kuuluvat kestomagneettitahtimoottori, vaihteiston voiteluöljyn lisäämisen tarve, korkea tehokerroin ja käyttötehokkuus. Koska voimansiirtoprosessin aikana ei esiinny häviöitä, vaihdemoottorit säästävät noin 30 % energiaa asynkronisiin vaihtovirtamoottoreihin verrattuna. Sen erinomainen ominaisuus on, että se on ainoa kestomagneettimoottori, joka pystyy estämään matkustajille henkilövahinkoja aiheuttavia onnettomuuksia, jotka johtuvat hissin hallinnan menettämisestä ja liukumisesta käytön aikana, ja se on saanut kiitosta sekä teollisuudelta että käyttäjiltä.
(2) Energiaa säästävä hissin ohjausjärjestelmä
Hissin käyttöohjaustekniikan kehitysprosessi on alkanut asynkronisen vaihtovirtamoottorin napojen vaihtoon perustuvasta nopeudensäädöstä vaihtovirtajännitteen säätöön ja siirtynyt sitten muuttuvaan jännitteeseen ja taajuuteen perustuvaan nopeudensäätöön. Yleisesti tunnustettu paras käyttötapa on käyttää muuttuvan taajuuden ja muuttuvan jännitteen nopeudensäädön yhdistelmää kestomagneetilla varustetun tahtivetolaitteen ohjaamiseen [3]. Muuttamalla hissimoottorin tulotaajuutta ja -jännitettä voidaan saavuttaa hissin nopeuden säätöprosessi. Taajuus- ja jännitesuhdetta ohjataan taajuusmuuttajalla, joka pitää yllä kiinteää suhdetta, mikä mahdollistaa nopeuden sujuvan säätämisen. Verrattuna kahteen edelliseen nopeudensäätöjärjestelmään, VVVF:llä on etuna korkea hyötysuhde, tasainen nopeudensäätö ja yli 30 %:n energiansäästö. Lisäksi sillä on hyvä suorituskyky, pieni koko, korkea hyötysuhde ja mukava ajo, mikä tekee siitä ihanteellisen ja suositun nopeudensäätölaitteen.
(3) Energian takaisinkytkentäjärjestelmän energiansäästö
Nykyinen hissien energiansäästömenetelmä on syöttää vetokoneen sähköntuotannon aikana tuottama sähköenergia takaisin sähköverkkoon. Nykyinen menetelmä vetokoneiden sähköntuotannon aikana tuottaman sähköenergian käsittelemiseksi on kytkeä energiaa kuluttavia vastuksia ja muuntaa tämä sähköenergia lämpöenergiaksi sen vapauttamiseksi, jotta vältetään hissien ylijänniteviat. Tämä menetelmä ei ainoastaan aiheuta energianhukkaa, vaan sillä on myös haitallisia vaikutuksia ympäröivään ympäristöön, se lisää konehuoneen jäähdytysjärjestelmän kuormitusta ja vaikuttaa haitallisesti koko hissijärjestelmään.
Energian takaisinkytkentäjärjestelmän tehtävänä on muuntaa tasavirtakiskon sähköenergia invertterin avulla saman vaiheen ja taajuuden vaihtovirraksi kuin verkko ja syöttää se takaisin verkkojännitteen korkealla jännitealueella.
Tällä hetkellä jarruvastusten osuus hissien kokonaissähkönkulutuksesta on 25–35 %. Noin 85 %:n energian inversiohyötysuhteen perusteella hissien energian takaisinkytkentälaitteiden energiansäästötehokkuuden arvioidaan olevan 21–30 %. Tämä vaihteluväli kasvaa merkittävästi hissin lattiakorkeuden ja nopeuden kasvaessa. Hissien energian takaisinkytkentäverkkoon kytketty järjestelmä on saavuttanut kyvyn "luoda" energiaa perinteisestä energiansäästöstä, mikä avaa hissien energiansäästön historian.
Hissin energian takaisinkytkentälaitteen energiansäästöperiaate
Hissien energiansäästövaihtoehto on muuttuvataajuinen nopeudensäätö. Käynnistyksen jälkeen hissi tuottaa suurimman mekaanisen energian nopean toiminnan aikana. Kohdekerroksen saavuttamisen jälkeen hissi hidastaa ja pysähtyy vähitellen. Seuraavassa prosessissa hissi voi vapauttaa olemassa olevaa mekaanista energiaa ja kuormia. Taajuusmuunnospalautteen perusmekanismi on, että taajuusmuuttaja voi varastoida olemassa olevan sähköenergian tasavirtapuolelle ja syöttää sen sitten takaisin vaihtovirtaverkkoon. Tässä tilassa jarruvastus ei enää kuluta enemmän sähköenergiaa. Muuttuvataajuinen takaisinkytkentälaite voi poistaa hienovaraisen energiankulutuksen ja palauttaa sen kokonaan sähköverkkoon. Tästä voidaan nähdä, että taajuusmuunnospalaute täyttää energiansäästöindikaattorit ja parantaa hissin yleistä toimintaa.