I fornitori di apparecchiature per ascensori a risparmio energetico ricordano che, con lo sviluppo dell'economia, la domanda di energia è in aumento e la carenza energetica è diventata uno dei principali fattori che limitano lo sviluppo in vari settori. In quanto importanti ed efficienti mezzi di trasporto nei grattacieli, gli ascensori sono gradualmente diventati il secondo dispositivo con il maggiore consumo energetico, secondi solo al consumo di elettricità dell'aria condizionata e superiori a quelli dell'illuminazione, dell'approvvigionamento idrico e di altri consumi elettrici. Il consumo energetico per il funzionamento degli ascensori rappresenta dal 20% al 50% del consumo energetico operativo dell'edificio e il problema del consumo energetico non può essere sottovalutato.
Il consumo energetico per il funzionamento di un ascensore comprende principalmente due componenti: da un lato, il consumo energetico della macchina di trazione che trascina la cabina e il carico; dall'altro, il consumo energetico dell'impianto stesso, principalmente il consumo energetico del sistema di apertura porte, del sistema di controllo dell'ascensore, del circuito di controllo elettrico, del sistema di illuminazione e ventilazione dell'ascensore, e il consumo energetico efficiente del sistema di trasmissione meccanica, della cabina e della coppia di guide. La ricerca ha dimostrato che l'energia elettrica consumata da una macchina di trazione che trascina un carico rappresenta oltre il 70% del consumo elettrico totale. L'utilizzo di tecnologie appropriate per il risparmio energetico degli ascensori è una tendenza inevitabile nello sviluppo del settore ascensoristico.
Il processo di sviluppo e lo stato della ricerca sulla tecnologia di risparmio energetico degli ascensori
L'impiego degli ascensori ha aumentato notevolmente la domanda di energia da parte delle persone, quindi dalla loro invenzione fino al loro utilizzo diffuso odierno, i requisiti per una tecnologia di risparmio energetico sono stati sempre presenti, riflettendosi principalmente in tre aspetti:
(1) Risparmio energetico della tecnologia di azionamento delle macchine di trazione degli ascensori
Esistono cinque tipi di tecnologia di azionamento per macchine di trazione per ascensori, tra cui motore asincrono a corrente alternata con trasmissione a riduttore, motore asincrono a corrente alternata senza trasmissione a riduttore, motore asincrono a magneti permanenti con trasmissione a riduttore, motore sincrono a magneti permanenti con trasmissione a riduttore e motore sincrono a magneti permanenti senza trasmissione a riduttore. La macchina di trazione a magneti permanenti (PM) è attualmente un metodo di trasmissione ideale e avanzato, con vantaggi tra cui motore sincrono a magneti permanenti, nessuna necessità di aggiungere olio lubrificante al riduttore, elevato fattore di potenza ed efficienza operativa. Grazie all'assenza di perdite durante il processo di trasmissione, i motoriduttori consentono di risparmiare circa il 30% di energia rispetto ai motori a corrente alternata asincroni. La sua caratteristica principale è che è l'unico motore a magneti permanenti in grado di prevenire incidenti che causano lesioni personali ai passeggeri a causa della perdita di controllo e dello slittamento dell'ascensore durante il funzionamento, e ha ricevuto elogi dal settore e dagli utenti.
(2) Sistema di controllo dell'ascensore a risparmio energetico
Il processo di sviluppo della tecnologia di controllo degli azionamenti degli ascensori è iniziato dalla regolazione della velocità a variazione di polo del motore asincrono CA alla regolazione della velocità a tensione CA; passando poi alla regolazione della velocità a tensione e frequenza variabili. Il metodo di azionamento più comunemente riconosciuto è quello di utilizzare una combinazione di regolazione della velocità a frequenza e tensione variabili per controllare la macchina di trazione sincrona a magneti permanenti [3]. Modificando la frequenza e la tensione di ingresso del motore dell'ascensore, è possibile ottenere il processo di regolazione della velocità dell'ascensore. Il rapporto tra frequenza e tensione è controllato da un convertitore di frequenza per mantenere un rapporto fisso, che può regolare gradualmente la velocità. Rispetto ai due precedenti sistemi di controllo della velocità, il VVVF offre i vantaggi di un'elevata efficienza, una regolazione fluida della velocità e un risparmio energetico superiore al 30%. Inoltre, presenta le caratteristiche di buone prestazioni, dimensioni ridotte, alta efficienza e guida confortevole, che lo rendono un dispositivo di controllo della velocità ideale e popolare.
(3) Risparmio energetico del sistema di feedback energetico
L'attuale metodo di risparmio energetico per gli ascensori consiste nel reimmettere nella rete elettrica l'energia elettrica generata dalla macchina di trazione durante la produzione di energia. L'attuale metodo per gestire l'energia elettrica generata dalle macchine di trazione durante la produzione di energia consiste nel collegare resistenze che consumano energia e convertire questa energia elettrica in energia termica per rilasciarla, al fine di evitare guasti da sovratensione negli ascensori. Questo metodo non solo causa sprechi energetici, ma ha anche effetti negativi sull'ambiente circostante, aumenta il carico sul sistema di raffreddamento della sala macchine e ha effetti negativi sull'intero sistema di ascensori.
La funzione del sistema di feedback energetico è quella di convertire l'energia elettrica sul bus CC in energia CA della stessa fase e frequenza della rete tramite un inverter e di reimmetterla nella rete nell'intervallo di alta tensione della tensione di rete.
Attualmente, dal 25% al 35% del consumo totale di elettricità degli ascensori è assorbito dalle resistenze di frenatura. Sulla base di un'efficienza di inversione energetica di circa l'85%, si stima che l'efficienza di risparmio energetico dei dispositivi di feedback energetico degli ascensori sia compresa tra il 21% e il 30%. Questo intervallo aumenta significativamente con l'aumentare del piano e della velocità dell'ascensore. Il sistema di feedback energetico degli ascensori connesso alla rete ha raggiunto la funzione di "creare" energia dal risparmio energetico tradizionale, inaugurando la storia del risparmio energetico degli ascensori.
Principio di risparmio energetico del dispositivo di feedback energetico dell'ascensore
L'opzione di risparmio energetico per gli ascensori è la regolazione della velocità a frequenza variabile. Dopo l'avvio, l'ascensore mostrerà la massima energia meccanica durante la corsa rapida. Una volta raggiunto il piano di destinazione, l'ascensore rallenta e si ferma gradualmente. Nel processo successivo, l'ascensore può rilasciare l'energia meccanica e i carichi esistenti. Il meccanismo fondamentale del feedback di conversione di frequenza è che il convertitore di frequenza può immagazzinare l'energia elettrica esistente sul lato CC e quindi reimmetterla nella rete elettrica CA. In questo stato, la resistenza di frenatura non consumerà più energia elettrica. Il dispositivo di feedback di frequenza variabile può eliminare il consumo di energia sottile e restituirla completamente alla rete elettrica. Da ciò, si può osservare che il feedback di conversione di frequenza soddisfa gli indicatori di risparmio energetico e migliora il funzionamento complessivo dell'ascensore.