Dodávatelia spätnej väzby o energii vo výťahoch pripomínajú, že používanie vertikálnych výťahov vo výškových budovách sa stáva čoraz populárnejším. Dá sa povedať, že na dosiahnutie dobrých úspor energie vo výťahoch je pred nami ešte dlhá cesta. Okrem každodenného úsilia o riadenie (ako je inštalácia automatických senzorov na výťahy počas mimošpičkových období) je najdôležitejším technologický výskum a výrobný proces výrobných podnikov. Podľa štatistických údajov spotreba energie pohonu výťahu, ktorý ťahá bremeno, predstavuje viac ako 70 % celkovej spotreby energie výťahu. Preto sa praktická prevádzka energeticky úsporných výťahov zameriava na modernizáciu a zlepšenie systémov pohonu a trakcie, metód regulácie rýchlosti výťahu a metód riadenia.
1. Technológia energetickej spätnej väzby
Technológia energetickej spätnej väzby je proces, pri ktorom sa pomocou meniča invertuje jednosmerný prúd frekvenčného meniča na striedavý prúd a dodáva sa späť do elektrickej siete, keď je motor v stave generovania. Z prevádzkových charakteristík výťahov je zrejmé, že polovica ich prevádzkového stavu je v stave generovania energie. Teoreticky by mal byť energeticky úsporný účinok technológie energetickej spätnej väzby veľmi dobrý. Podľa neúplných štatistík v súčasnosti viac ako 92 % výťahov túto energiu plytvá iba vo forme regeneratívneho odporového ohrevu. Na základe štatistík takmer 1,3 milióna výťahov používaných v celej krajine na začiatku roka 2011, za predpokladu, že priemerný výkon každého výťahu je 15 kW a priemerný výkon regeneratívneho odporu je 5 kW, je to ekvivalent elektrickej pece s výkonom približne 7 miliónov kW v Číne, ktorá sa zahrieva bez akéhokoľvek využitia. Aké plytvanie! Technológia energetickej spätnej väzby zaobchádza so vstupným napájaním výťahov ako s riadeným objektom, čo má mnoho výhod. V súčasnosti sa táto technológia široko používa u viacerých výrobcov výťahov a bol vyvinutý systém spätnej väzby výkonu, ktorý umožňuje privádzať elektrinu spracovanú pokročilou technológiou viacnásobného usmerňovania späť do elektrickej siete budovy na použitie inými elektrickými zariadeniami v budove. Zariadenie na úsporu energie so spätnou väzbou pre výťahy série PFE je špecializovaná spätnoväzbová brzdová jednotka pre výťahy. Dokáže efektívne premieňať regenerovanú elektrickú energiu uloženú v kondenzátore meniča výťahu na striedavý prúd a posielať ju späť do siete, čím premieňa výťah na zelenú „elektráreň“ na napájanie iných zariadení a má za následok úsporu elektriny. Okrem toho sa výmenou odporov pre spotrebu energie znižuje okolitá teplota v strojovni a zlepšuje sa prevádzková teplota riadiaceho systému výťahu, čím sa predlžuje životnosť výťahu. Strojovňa nevyžaduje použitie chladiacich zariadení, ako je klimatizácia, čo nepriamo šetrí elektrinu.
2. Technológia VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Speed Control)
Technológia VVVF sa široko používa v moderných systémoch riadenia pohonov výťahov s reguláciou rýchlosti striedavého prúdu. Použitie vyspelej technológie VVVF v systémoch pohonov výťahov sa stalo hlavným spôsobom, ako zlepšiť výkon riadenia pohonu výťahu a zvýšiť kvalitu prevádzky výťahu. Technológia VVVF eliminovala rôzne typy dvojrýchlostných pohonov striedavého motora a nahradila ich jednosmernými bezprevodovými pohonmi, čo nielen zlepšuje prevádzkový výkon výťahov, ale tiež efektívne šetrí energiu a znižuje straty. Nasledujúci text analyzuje energeticky úsporný výkon výťahov VVVF podľa rôznych fáz prevádzky výťahu. Prevádzku výťahu možno zjednodušene rozdeliť do troch fáz: rozbeh, prevádzka s ustálenou rýchlosťou a brzdenie.
(1) Štartovacia fáza: VVVF štartuje za podmienok nízkej frekvencie, čo má za následok nízky jalový prúd a výrazne znižuje celkový štartovací prúd a spotrebu energie.
(2) Úsek s ustálenou rýchlosťou: Energia spotrebovaná výťahmi s reguláciou napätia a rýchlosti ACVV počas prevádzky s ustálenou rýchlosťou je podobná energii spotrebovanej výťahmi s reguláciou VVVF pri plnom a polovičnom zaťažení smerom nahor. Pri ľahkom zaťažení smerom nahor (alebo ťažkom zaťažení smerom nadol) musia výťahy ACVV v dôsledku efektu spätného ťahu získavať energiu z elektrickej siete na generovanie brzdného momentu, zatiaľ čo výťahy s reguláciou VVVF pracujú v rekuperačnom brzdnom režime a nepotrebujú získavať energiu z elektrickej siete.
(3) Brzdná sekcia: Výťahy ACVV vo všeobecnosti používajú v brzdnej sekcii metódu brzdenia so spotrebou energie, ktorá získava brzdný prúd z elektrickej siete a tento prúd sa premieňa na tepelnú energiu, ktorá sa spotrebúva v rotore motora. Pri motoroch s väčšími zotrvačnými kolesami môže brzdný prúd dosiahnuť 60 – 80 A a zahrievanie motora je tiež pomerne silné. Výťahy VVVF nevyžadujú počas fázy brzdenia žiadnu energiu z elektrickej siete a elektromotor pracuje v rekuperačnom brzdnom režime. Kinetická energia výťahového systému sa premieňa na elektrickú energiu a spotrebúva sa vonkajším odporom motora, čo nielen šetrí energiu, ale tiež zabraňuje javu zahrievania motora spôsobeného brzdným prúdom.
Podľa výpočtov skutočnej prevádzky môžu výťahy riadené systémom VVVF ušetriť viac ako 30 % energie v porovnaní s výťahmi s reguláciou rýchlosti ACVV. Systém VVVF dokáže tiež zlepšiť účinník elektrického systému a znížiť kapacitu zariadení výťahového potrubia a elektromotorov o viac ako 30 %. Na základe vyššie uvedeného je zrejmé, že výťahy s reguláciou rýchlosti VVVF majú zjavné charakteristiky úspory energie, ktoré predstavujú smer vývoja regulácie rýchlosti výťahov a prinášajú významné ekonomické a sociálne výhody.
3. Princíp a použitie systému riadenia výťahu s jednosmerným prúdom
Na miestach, kde sa výťahy často používajú, jeden výťah nestačí, takže sa často používajú dva alebo viac výťahov súčasne. Týmto spôsobom možno zvážiť spätné odvádzanie prebytočnej energie generovanej jedným alebo dvoma výťahmi počas výroby energie na spoločnú zbernicu, aby sa dosiahli ciele úspory energie. Riadiaci systém výťahu s jednosmerným prúdom sa vo všeobecnosti skladá z ističov, stykačov, meničov, motorov a poistiek. Jeho charakteristickým znakom je pripojenie všetkých výťahov na jednosmernej strane systému k spoločnej zbernici. Týmto spôsobom môže každý výťah počas prevádzky premieňať striedavý prúd na jednosmerný prúd prostredníctvom vlastného meniča a privádzať ho späť do zbernice. Ostatné výťahy na zbernici môžu túto energiu plne využiť, čím sa znižuje celková spotreba energie systému a dosahuje sa cieľ úspory energie. Keď jeden z výťahov nefunguje správne, jednoducho vypnite vzduchový spínač na danom výťahu. Táto schéma má výhody jednoduchej konštrukcie, nízkych nákladov, bezpečnosti a spoľahlivosti.
4. Aplikácia nových trakčných médií
Tradičným trakčným médiom pre výťahy je oceľové lano, ktoré spotrebúva veľa energie kvôli hmotnosti a treniu oceľového lana. Použitie polyuretánového kompozitného oceľového pásu namiesto tradičného oceľového lana vo výťahovom priemysle úplne narúša konštrukčnú koncepciu tradičných výťahov, čo umožňuje úsporu energie a účinnosť. Polyuretánové oceľové pásy s hrúbkou iba 3 milimetre sú flexibilnejšie a odolnejšie ako tradičné oceľové laná a majú trikrát dlhšiu životnosť ako tradičné oceľové laná. Vysoká húževnatosť a vysoká ťahová sila polyuretánového oceľového pásu spôsobujú, že konštrukcia hlavného motora má tendenciu byť miniaturizovaná. Priemer trakčného kolesa hlavného motora sa dá zmenšiť na 100 – 150 milimetrov. V kombinácii s technológiou bezprevodovky s permanentnými magnetmi sa dá objem trakčného stroja zmenšiť o 70 % v porovnaní s tradičnými hlavnými motormi, čo uľahčuje dosiahnutie konštrukcie bez strojovne, výrazne šetrí priestor v budove a znižuje stavebné náklady. V súčasnosti túto technológiu využívajú výťahy Otis GEN2 aj Xunda 3300AP, ktoré preukázateľne šetria až 50 % energie v porovnaní s tradičnými výťahmi. Okrem toho je vysokopevnostné ťažné lano zo syntetických vlákien bez jadra od spoločnosti Xunda Elevator Company v súčasnosti vo fáze prevádzkového overovania a predpokladá sa, že v blízkej budúcnosti vstúpi na čínsky trh.
5. Technológia s premenlivou rýchlosťou
Technológia výťahov s premenlivou rýchlosťou je ďalšou novou energeticky úspornou a ekologickou technológiou, ktorá sa objavila v posledných rokoch. Výskum a vývoj technológie výťahov s premenlivou rýchlosťou je založený na potenciáli úspory energie tradičných výťahových produktov. Počas prevádzky tradičných výťahov sa menovitá rýchlosť nastavuje iba vtedy, keď je trakčný stroj na maximálnom zaťažení, teda keď je výstupný výkon trakčného stroja maximálny, a to pri plnom aj prázdnom zaťažení. Ak je však prítomná iba približne polovica cestujúcich, vzhľadom na to, že skriňa je vyvážená protizávažím, je zaťaženie trakčného stroja v skutočnosti malé a stále existuje prebytočný výstupný výkon. To znamená, že sa využíva iba časť výkonu trakčného stroja. Technológia výťahu s premenlivou rýchlosťou „je využitie zostávajúceho výkonu pri nízkom zaťažení na zvýšenie rýchlosti výťahu za rovnakých energetických podmienok. Aplikácia tejto novej technológie môže zvýšiť maximálnu rýchlosť výťahu na 1,6-násobok menovitej rýchlosti. Simulačná demonštrácia ukazuje, že čas čakania cestujúcich sa skrátil približne o 12 %. To nielen skracuje čas čakania výťahu a čas jazdy, s ktorými sú cestujúci najviac nespokojní, ale tiež zlepšuje efektivitu a pohodlie mobility. Zlepšenie efektivity mobility predlžuje pohotovostný čas výťahov a osvetlenie výťahov je možné vypnúť, čo má významný efekt úspory energie. Zároveň technológia výťahu s premenlivou rýchlosťou môže zvýšiť rýchlosť výťahu o jednu úroveň bez zvýšenia modelu trakčného stroja, čo môže zohrávať dôležitú úlohu pri úspore nákladov a energie.
6. Systém výberu cieľových vrstiev
Riadiaci systém Xunda M10 bol prvým v Číne, ktorý použil technológiu výberu cieľového poschodia. Vďaka neustálemu zlepšovaniu a inováciám v oblasti výskumu a vývoja si jeho koncept používania osvojili Číňania a viedol k neustálym inováciám v tomto odvetví. Jeho systém novej generácie, systém Schindler ID, bol aplikovaný v niekoľkých luxusných budovách v Číne (budova Nanjing Zifeng, budova PetroChina). Jednoducho povedané, tradičné výťahy si vyberú poschodie až po vstupe do výťahu a informujú výťah o poschodí, na ktoré chcú ísť. Počas dopravnej špičky často zastavujú vrstvu po vrstve, čo je neefektívne. Aplikácia systémov výberu cieľového poschodia však umožňuje organizovať ľudí idúcich na to isté poschodie pred vstupom do výťahu, čo môže zvýšiť efektivitu. Kombináciou relevantných softvérových databáz, technológie Bluetooth a systémov riadenia komunity sa volanie inteligentnými kartami a prideľovanie výťahov používajú na skutočnú integráciu výťahov do inteligentných budov. Oblasti aktivít pre personál vstupujúci do budovy sú vopred nastavené, čím sa zlepšuje efektivita riadenia a úroveň bezpečnosti budovy a komunity.
7. Aktualizujte systém osvetlenia kabíny výťahu a systém podlahového zobrazovania
Podľa relevantných informácií môže použitie LED diód vyžarujúcich svetlo na modernizáciu bežne používaných žiaroviek, žiariviek a iných svietidiel vo výťahových kabínach ušetriť približne 90 % spotreby svetla a životnosť svietidiel je 30 až 50-krát dlhšia ako u bežných svietidiel. LED žiarovky majú vo všeobecnosti výkon iba 1 W, nevyžarujú teplo a dokážu dosiahnuť rôzne vonkajšie dizajny a optické efekty, vďaka čomu sú krásne a elegantné. Výťah je v pohotovostnom režime a podlahový zobrazovací systém je vždy v prevádzkovom režime. Použitie technológie spánku na automatické vypnutie alebo zníženie jasu o polovicu môže tiež dosiahnuť ciele úspory energie.
8. Výťah na solárny pohon
V porovnaní s bežnými výťahmi majú výťahy napájané solárnou energiou dve zrejmé vlastnosti: po prvé, napájanie sa dá automaticky prepínať. Druhou je prijatie nových technológií pre doplnkové optické siete. Solárnu energiu a elektrickú energiu generovanú počas prevádzky výťahu je možné ukladať do špeciálnych batérií. Po dosiahnutí určitých parametrov elektrická sieť nemusí ďalej dodávať energiu, ale automaticky sa prepne do stavu napájania z batérií, pričom plne využíva solárnu energiu a recykluje elektrickú energiu.