I fornitori di feedback energetici per ascensori ricordano che l'uso di ascensori verticali nei grattacieli sta diventando sempre più diffuso. Per ottenere buoni risultati in termini di risparmio energetico negli ascensori, si può affermare che c'è ancora molta strada da fare. Oltre agli sforzi di gestione quotidiana (come l'installazione di sensori automatici sugli ascensori durante le ore di punta), la cosa più importante è la ricerca tecnologica e il processo produttivo delle imprese. Secondo i dati statistici, il consumo energetico dell'azionamento dell'ascensore che trascina il carico rappresenta oltre il 70% del consumo energetico totale dell'ascensore. Pertanto, l'obiettivo pratico degli ascensori a risparmio energetico risiede nell'aggiornamento e nel miglioramento dei sistemi di azionamento e trazione, dei metodi di regolazione della velocità dell'ascensore e dei metodi di controllo.
1. Tecnologia di feedback energetico
La tecnologia a feedback energetico è il processo che utilizza un inverter per invertire il lato CC di un convertitore di frequenza in corrente alternata e reimmetterla nella rete elettrica quando il motore è in stato di generazione. Dalle caratteristiche di funzionamento degli ascensori, si può osservare che metà del loro stato operativo è in stato di generazione di energia. In teoria, l'effetto di risparmio energetico della tecnologia a feedback energetico dovrebbe essere molto buono. Secondo statistiche incomplete, attualmente oltre il 92% degli ascensori spreca questa energia solo sotto forma di riscaldamento a resistenza rigenerativa. Sulla base delle statistiche di quasi 1,3 milioni di ascensori in uso a livello nazionale all'inizio del 2011, supponendo che la potenza media di ciascun ascensore sia di 15 kW e la potenza media della resistenza rigenerativa sia di 5 kW, è equivalente ad avere una caldaia elettrica da circa 7 milioni di kW in Cina che si riscalda senza alcun utilizzo. Che spreco! La tecnologia a feedback energetico tratta l'alimentazione elettrica in ingresso degli ascensori come un oggetto controllato, il che presenta numerosi vantaggi. Attualmente, questa tecnologia è ampiamente utilizzata da diversi produttori di ascensori ed è stato sviluppato un sistema di feedback di potenza che consente all'elettricità elaborata dall'avanzata tecnologia di rettifica multipla di essere reimmessa nella rete elettrica dell'edificio per essere utilizzata da altre apparecchiature elettriche nell'edificio. Il dispositivo di risparmio energetico con feedback per ascensori della serie PFE è un'unità di frenatura a feedback dedicata per ascensori. Può convertire efficacemente l'energia elettrica rigenerata immagazzinata nel condensatore dell'inverter dell'ascensore in corrente alternata e reimmetterla nella rete, trasformando l'ascensore in una "centrale elettrica" ecologica per alimentare altre apparecchiature e contribuendo al risparmio energetico. Inoltre, sostituendo le resistenze per il consumo energetico, la temperatura ambiente nella sala macchine si riduce e la temperatura di esercizio del sistema di controllo dell'ascensore viene migliorata, prolungando la vita utile dell'ascensore. La sala macchine non richiede l'uso di apparecchiature di raffreddamento come l'aria condizionata, con conseguente risparmio indiretto di energia elettrica.
2. Tecnologia VVVF (controllo della velocità a frequenza variabile e tensione variabile)
La tecnologia VVVF è ampiamente utilizzata nei moderni sistemi di controllo degli azionamenti degli ascensori con regolazione della velocità in corrente alternata (CA). L'impiego della tecnologia VVVF consolidata nei sistemi di azionamento degli ascensori è diventato oggi il metodo principale per migliorare le prestazioni di controllo degli azionamenti degli ascensori e la qualità del loro funzionamento. La tecnologia VVVF ha eliminato vari tipi di azionamenti per il controllo della velocità dei motori a doppia velocità in corrente alternata e ha sostituito gli azionamenti senza riduttore in corrente continua (CC), migliorando non solo le prestazioni operative degli ascensori, ma anche risparmiando efficacemente energia e riducendo le perdite. Di seguito vengono analizzate le prestazioni di risparmio energetico degli ascensori VVVF in base alle diverse fasi di funzionamento dell'ascensore. Il funzionamento dell'ascensore può essere semplificato in tre fasi: avviamento, funzionamento a velocità costante e frenata.
(1) Fase di avviamento: il VVVF si avvia in condizioni di bassa frequenza, con conseguente bassa corrente reattiva e notevole riduzione della corrente di avviamento totale e del consumo energetico.
(2) Sezione a velocità costante: l'energia consumata dagli ascensori ACVV (regolazione di tensione e velocità) durante il funzionamento a velocità costante è simile a quella degli ascensori controllati VVVF in condizioni di salita a pieno carico e a mezzo carico. Durante la salita con carico leggero (o la discesa con carico pesante), a causa dell'effetto di trazione inversa, gli ascensori ACVV devono ottenere energia dalla rete elettrica per generare coppia frenante, mentre gli ascensori VVVF funzionano in uno stato di frenata rigenerativa e non hanno bisogno di ottenere energia dalla rete elettrica.
(3) Sezione di frenatura: gli ascensori ACVV utilizzano generalmente un metodo di frenatura a consumo energetico nella sezione di frenatura, che ottiene la corrente di frenatura a consumo energetico dalla rete elettrica, che viene convertita in energia termica e consumata nel rotore del motore. Per i motori con ruote a inerzia maggiore, la corrente di frenatura a consumo energetico può raggiungere i 60-80 A e anche il riscaldamento del motore è relativamente elevato. Gli ascensori VVVF non richiedono energia dalla rete elettrica durante la fase di frenatura e il motore elettrico funziona in uno stato di frenata rigenerativa. L'energia cinetica del sistema di sollevamento viene convertita in energia elettrica e consumata dalla resistenza esterna del motore, il che non solo consente di risparmiare energia, ma evita anche il fenomeno del riscaldamento del motore causato dalla corrente di frenatura.
Secondo calcoli di funzionamento effettivi, gli ascensori controllati da VVVF possono risparmiare oltre il 30% di energia rispetto agli ascensori con regolazione della velocità ACVV. Il sistema VVVF può anche migliorare il fattore di potenza dell'impianto elettrico, riducendo la capacità delle apparecchiature di linea e dei motori elettrici dell'ascensore di oltre il 30%. Sulla base di quanto sopra, si può osservare che gli ascensori con regolazione della velocità a frequenza variabile VVVF presentano evidenti caratteristiche di risparmio energetico, rappresentando la direzione di sviluppo della regolazione della velocità degli ascensori e apportando significativi benefici economici e sociali.
3. Principio e applicazione del sistema di controllo dell'ascensore a bus CC
Nei luoghi in cui gli ascensori sono utilizzati frequentemente, un solo ascensore non è sufficiente, quindi spesso ne vengono utilizzati due o più contemporaneamente. In questo modo, si può valutare la possibilità di reimmettere l'energia in eccesso generata da uno o due ascensori durante la produzione di energia in una barra collettrice condivisa da questi ascensori, al fine di raggiungere obiettivi di risparmio energetico. Il sistema di controllo degli ascensori con bus CC comune è generalmente composto da interruttori automatici, contattori, inverter, motori e fusibili. La sua caratteristica è quella di collegare tutti gli ascensori sul lato CC del sistema a una barra collettrice comune. In questo modo, ogni ascensore può convertire l'alimentazione CA in CC tramite il proprio inverter durante il funzionamento e reimmetterla nella barra collettrice. Gli altri ascensori sulla barra collettrice possono sfruttare appieno questa energia, riducendo il consumo energetico totale del sistema e raggiungendo l'obiettivo di risparmio energetico. In caso di malfunzionamento di uno degli ascensori, è sufficiente spegnere l'interruttore pneumatico su quell'ascensore. Questo schema presenta i vantaggi di una struttura semplice, di un costo contenuto, di sicurezza e affidabilità.
4. Applicazione di nuovi mezzi di trazione
Il mezzo di trazione tradizionale per gli ascensori è la fune d'acciaio, che consuma molta energia a causa del peso e dell'attrito della fune stessa. L'applicazione di nastri d'acciaio compositi in poliuretano al posto dei tradizionali cavi d'acciaio nel settore degli ascensori sovverte completamente il concetto di progettazione degli ascensori tradizionali, rendendo possibili risparmio energetico ed efficienza. I nastri d'acciaio in poliuretano con uno spessore di soli 3 millimetri sono più flessibili e resistenti dei tradizionali cavi d'acciaio, con una durata tre volte superiore a quella dei tradizionali cavi d'acciaio. L'elevata tenacità e l'elevata forza di trascinamento dei nastri d'acciaio in poliuretano rendono il design del motore principale tendenzialmente miniaturizzato. Il diametro della ruota di trazione del motore principale può essere ridotto a 100-150 millimetri. In combinazione con la tecnologia gearless a magneti permanenti, il volume della macchina di trazione può essere ridotto del 70% rispetto ai motori principali tradizionali, semplificando la progettazione senza sala macchine, con un notevole risparmio di spazio e una riduzione dei costi di costruzione. Attualmente, sia l'ascensore Otis GEN2 che l'ascensore Xunda 3300AP adottano questa tecnologia, che ha dimostrato di consentire un risparmio energetico fino al 50% rispetto agli ascensori tradizionali. Inoltre, la fune di trazione in fibra sintetica senza anima ad alta resistenza di Xunda Elevator Company è attualmente in fase di verifica operativa e si prevede che verrà immessa sul mercato cinese nel prossimo futuro.
5. Tecnologia a velocità variabile
La tecnologia degli ascensori a velocità variabile è un'altra nuova tecnologia a risparmio energetico e rispettosa dell'ambiente emersa negli ultimi anni. La ricerca e lo sviluppo della tecnologia degli ascensori a velocità variabile si basano sul potenziale di risparmio energetico dei prodotti tradizionali per ascensori. Durante il funzionamento degli ascensori tradizionali, la velocità nominale viene impostata solo quando la macchina di trazione è al suo carico massimo, ovvero quando la potenza di uscita della macchina di trazione è al massimo, sia a pieno carico che a vuoto. Tuttavia, quando è presente solo circa la metà dei passeggeri, a causa del bilanciamento del cassone con il contrappeso, il carico sulla macchina di trazione è in realtà ridotto e c'è ancora potenza di uscita in eccesso. Vale a dire, viene utilizzata solo una parte della potenza della macchina di trazione. La tecnologia degli ascensori a velocità variabile "utilizza l'energia residua quando il carico è basso per aumentare la velocità dell'ascensore a parità di potenza. L'applicazione di questa nuova tecnologia può aumentare la velocità massima degli ascensori fino a 1,6 volte la velocità nominale. La simulazione dimostra che il tempo di attesa dei passeggeri è stato ridotto di circa il 12%. Ciò non solo riduce i tempi di attesa e di percorrenza dell'ascensore, che sono i più insoddisfatti, ma migliora anche l'efficienza della mobilità e il comfort. Il miglioramento dell'efficienza della mobilità prolunga il tempo di standby degli ascensori e consente di spegnere l'illuminazione, con un significativo risparmio energetico. Allo stesso tempo, la tecnologia degli ascensori a velocità variabile può aumentare la velocità dell'ascensore di un livello senza aumentare il modello della macchina di trazione, il che può svolgere un ruolo importante in termini di risparmio energetico e di costi.
6. Sistema di selezione degli strati oggettivi
Il sistema di controllo Xunda M10 è stato il primo ad applicare la tecnologia di selezione del piano di destinazione in Cina. Grazie al miglioramento continuo e all'innovazione in ricerca e sviluppo, il suo concetto di utilizzo è stato accettato dal popolo cinese e ha guidato la continua innovazione dei suoi seguaci nel settore. Il suo sistema di nuova generazione Schindler ID è stato applicato a diversi edifici di lusso in Cina (Nanjing Zifeng Building, PetroChina Building). In parole povere, gli ascensori tradizionali selezionano il piano solo dopo essere entrati nell'ascensore e comunicano all'ascensore il piano desiderato. Nelle ore di punta, spesso si fermano uno dopo l'altro, il che è inefficiente. Tuttavia, l'applicazione di sistemi di selezione del piano di destinazione consente di organizzare le persone che si recano allo stesso piano prima di entrare nell'ascensore, il che può migliorare l'efficienza. Combinando database software pertinenti, tecnologia Bluetooth e sistemi di gestione della comunità, le chiamate tramite smart card e l'assegnazione degli ascensori vengono utilizzate per integrare realmente gli ascensori negli edifici intelligenti. Le aree di attività del personale che entra nell'edificio sono preimpostate, migliorando l'efficienza gestionale e il livello di sicurezza dell'edificio e della comunità.
7. Aggiornare il sistema di illuminazione della cabina dell'ascensore e il sistema di visualizzazione dei piani
Secondo informazioni pertinenti, l'utilizzo di diodi a emissione luminosa a LED per sostituire le lampade a incandescenza, le lampade fluorescenti e altri apparecchi di illuminazione comunemente utilizzati nelle cabine degli ascensori può far risparmiare circa il 90% del consumo di illuminazione, e la durata degli apparecchi è da 30 a 50 volte superiore a quella degli apparecchi convenzionali. Le lampade a LED hanno generalmente una potenza di solo 1 W, non producono calore e possono essere utilizzate per vari design esterni ed effetti ottici, rendendole belle ed eleganti. L'ascensore è in modalità standby e il sistema di visualizzazione al piano è sempre in funzione. Anche l'utilizzo della tecnologia sleep per spegnere automaticamente o dimezzare la luminosità può contribuire al risparmio energetico.
8. Ascensore ad energia solare
Rispetto agli ascensori tradizionali, gli ascensori alimentati a energia solare presentano due caratteristiche evidenti: in primo luogo, l'alimentazione può essere commutata automaticamente. In secondo luogo, l'adozione di nuove tecnologie per reti ottiche complementari. È possibile immagazzinare l'energia solare e l'energia elettrica generata durante il funzionamento dell'ascensore in batterie specifiche. Una volta raggiunti determinati parametri, la rete elettrica non ha bisogno di continuare a fornire energia, ma passa automaticamente allo stato di alimentazione a batteria, sfruttando appieno l'energia solare e riciclando l'energia elettrica.