ซัพพลายเออร์ด้านพลังงานลิฟต์ขอย้ำเตือนว่าการใช้ลิฟต์แนวตั้งในอาคารสูงกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้บรรลุผลลัพธ์การประหยัดพลังงานที่ดีในลิฟต์ อาจกล่าวได้ว่ายังต้องพัฒนาอีกมาก นอกเหนือจากความพยายามในการบริหารจัดการประจำวัน (เช่น การติดตั้งเซ็นเซอร์อัตโนมัติในลิฟต์ในช่วงนอกเวลาเร่งด่วน) สิ่งสำคัญที่สุดคือการวิจัยเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตของสถานประกอบการผลิต จากข้อมูลทางสถิติ การใช้พลังงานของลิฟต์ที่ลากโหลดคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 70% ของการใช้พลังงานทั้งหมดของลิฟต์ ดังนั้น จุดเน้นในการใช้งานจริงของลิฟต์ประหยัดพลังงานจึงอยู่ที่การปรับปรุงและพัฒนาระบบขับเคลื่อนและลาก วิธีการควบคุมความเร็วของลิฟต์ และวิธีการควบคุม
1. เทคโนโลยีการตอบรับพลังงาน
เทคโนโลยีป้อนกลับพลังงาน คือกระบวนการที่ใช้อินเวอร์เตอร์แปลงกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ของตัวแปลงความถี่เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และป้อนกลับเข้าสู่ระบบไฟฟ้าเมื่อมอเตอร์อยู่ในสถานะผลิตไฟฟ้า จากลักษณะการทำงานของลิฟต์ จะเห็นได้ว่าครึ่งหนึ่งของสถานะการทำงานอยู่ในสถานะผลิตไฟฟ้า ในทางทฤษฎี เทคโนโลยีป้อนกลับพลังงานน่าจะมีประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงานอย่างมาก จากสถิติที่ยังไม่ครบถ้วน ปัจจุบันลิฟต์กว่า 92% สูญเสียพลังงานนี้ไปในรูปแบบของความร้อนจากตัวต้านทานแบบสร้างพลังงานใหม่เท่านั้น จากสถิติลิฟต์เกือบ 1.3 ล้านตัวที่ใช้งานทั่วประเทศในช่วงต้นปี 2554 โดยสมมติว่าลิฟต์แต่ละตัวมีกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 15 กิโลวัตต์ และตัวต้านทานแบบสร้างพลังงานใหม่มีกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 5 กิโลวัตต์ เทียบเท่ากับเตาไฟฟ้าขนาดประมาณ 7 ล้านกิโลวัตต์ในประเทศจีนที่ไม่ได้รับความร้อน ช่างเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานเสียจริง! เทคโนโลยีป้อนกลับพลังงานนี้ถือว่าแหล่งจ่ายไฟฟ้าขาเข้าของลิฟต์เป็นอุปกรณ์ควบคุม ซึ่งมีข้อดีหลายประการ ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในผู้ผลิตลิฟต์หลายราย และได้มีการพัฒนาระบบป้อนกลับพลังงานไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านกระบวนการแก้ไขหลายขั้นตอนขั้นสูงสามารถป้อนกลับไปยังระบบไฟฟ้าของอาคารเพื่อนำไปใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ภายในอาคารได้ อุปกรณ์ประหยัดพลังงานป้อนกลับลิฟต์ซีรีส์ PFE เป็นชุดเบรกป้อนกลับเฉพาะสำหรับลิฟต์ สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าที่สร้างใหม่ซึ่งเก็บไว้ในตัวเก็บประจุอินเวอร์เตอร์ลิฟต์เป็นไฟฟ้ากระแสสลับและส่งกลับไปยังระบบไฟฟ้า ทำให้ลิฟต์กลายเป็น "โรงไฟฟ้า" สีเขียวเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อื่นๆ และช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ การเปลี่ยนตัวต้านทานเพื่อการใช้พลังงานยังช่วยลดอุณหภูมิห้องเครื่อง และปรับปรุงอุณหภูมิการทำงานของระบบควบคุมลิฟต์ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของลิฟต์ ห้องเครื่องไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทำความเย็น เช่น เครื่องปรับอากาศ จึงช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าทางอ้อม
2. เทคโนโลยี VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Speed Control)
เทคโนโลยี VVVF ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบควบคุมความเร็วลิฟต์แบบ AC สมัยใหม่ การใช้เทคโนโลยี VVVF ที่ทันสมัยในระบบขับเคลื่อนลิฟต์ได้กลายเป็นวิธีหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการควบคุมการขับเคลื่อนลิฟต์และยกระดับคุณภาพการทำงานของลิฟต์ในปัจจุบัน เทคโนโลยี VVVF ได้ยกเลิกระบบขับเคลื่อนควบคุมความเร็วมอเตอร์ AC แบบสองความเร็วหลายประเภท และแทนที่ระบบขับเคลื่อนแบบไม่มีเกียร์ DC ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของลิฟต์เท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานและลดการสูญเสียพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์ประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานของลิฟต์ VVVF ตามขั้นตอนการทำงานของลิฟต์ต่างๆ การทำงานของลิฟต์สามารถแบ่งได้เป็นสามขั้นตอน ได้แก่ การสตาร์ท การทำงานด้วยความเร็วคงที่ และการเบรก
(1) ขั้นตอนการสตาร์ท: VVVF สตาร์ทภายใต้สภาวะความถี่ต่ำ ส่งผลให้กระแสปฏิกิริยาต่ำ และลดกระแสสตาร์ทรวมและการใช้พลังงานลงอย่างมาก
(2) ส่วนความเร็วคงที่: พลังงานที่ลิฟต์ ACVV (การควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความเร็ว) ใช้ในระหว่างการทำงานด้วยความเร็วคงที่นั้นใกล้เคียงกับลิฟต์ที่ควบคุมด้วย VVVF ภายใต้สภาวะโหลดเต็มกำลังและโหลดครึ่งกำลังขึ้น ในช่วงโหลดเบาขึ้น (หรือโหลดหนักลง) เนื่องจากแรงดึงย้อนกลับ ลิฟต์ ACVV จำเป็นต้องได้รับพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงบิดในการเบรก ในขณะที่ลิฟต์ VVVF ทำงานในสภาวะเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ และไม่จำเป็นต้องได้รับพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า
(3) ส่วนเบรก: โดยทั่วไปลิฟต์ ACVV จะใช้วิธีการเบรกแบบใช้พลังงานในส่วนเบรก ซึ่งรับกระแสไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าหลัก แล้วแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนและนำไปใช้ในโรเตอร์ของมอเตอร์ สำหรับมอเตอร์ที่มีล้อเฉื่อยขนาดใหญ่ กระแสไฟฟ้าที่ใช้เบรกอาจสูงถึง 60-80A และความร้อนของมอเตอร์ก็ค่อนข้างรุนแรงเช่นกัน ลิฟต์ VVVF ไม่ต้องการพลังงานใดๆ จากระบบไฟฟ้าหลักในช่วงเบรก และมอเตอร์ไฟฟ้าจะทำงานในสถานะเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ พลังงานจลน์ของระบบลิฟต์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและถูกนำไปใช้โดยความต้านทานภายนอกของมอเตอร์ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพลังงาน แต่ยังช่วยป้องกันปัญหาความร้อนของมอเตอร์ที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าเบรกอีกด้วย
จากการคำนวณการใช้งานจริง ลิฟต์ที่ควบคุมด้วย VVVF สามารถประหยัดพลังงานได้มากกว่า 30% เมื่อเทียบกับลิฟต์ควบคุมความเร็ว ACVV นอกจากนี้ ระบบ VVVF ยังช่วยปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังของระบบไฟฟ้า ลดความจุของอุปกรณ์ในสายลิฟต์และมอเตอร์ไฟฟ้าได้มากกว่า 30% จากข้อมูลข้างต้น จะเห็นได้ว่าลิฟต์ควบคุมความเร็วแบบปรับความถี่ VVVF มีคุณสมบัติประหยัดพลังงานที่ชัดเจน ซึ่งสะท้อนถึงทิศทางการพัฒนาของการควบคุมความเร็วลิฟต์ และมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมอย่างมาก
3. หลักการและการประยุกต์ใช้ระบบควบคุมลิฟต์บัส DC
ในสถานที่ที่มีการใช้งานลิฟต์บ่อยครั้ง ลิฟต์เพียงตัวเดียวไม่เพียงพอ จึงมักใช้งานลิฟต์สองตัวหรือมากกว่าพร้อมกัน ด้วยวิธีนี้ เราจึงสามารถป้อนพลังงานส่วนเกินที่เกิดจากลิฟต์หนึ่งหรือสองตัวระหว่างการผลิตพลังงานกลับไปยังบัสบาร์ที่ใช้ร่วมกันของลิฟต์เหล่านี้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงาน ระบบควบคุมลิฟต์แบบบัส DC ทั่วไปโดยทั่วไปประกอบด้วยเซอร์กิตเบรกเกอร์ คอนแทคเตอร์ อินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ และฟิวส์ จุดเด่นคือการเชื่อมต่อลิฟต์ทั้งหมดที่อยู่ฝั่ง DC ของระบบเข้ากับบัสบาร์ร่วมกัน ด้วยวิธีนี้ ลิฟต์แต่ละตัวสามารถแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงผ่านอินเวอร์เตอร์ของตัวเองในระหว่างการทำงาน และป้อนกลับไปยังบัสบาร์ ลิฟต์ตัวอื่นๆ บนบัสบาร์สามารถใช้พลังงานนี้ได้อย่างเต็มที่ ลดการใช้พลังงานโดยรวมของระบบและบรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงาน เมื่อลิฟต์ตัวใดตัวหนึ่งทำงานผิดปกติ เพียงแค่ปิดสวิตช์แอร์ของลิฟต์ตัวนั้น ระบบนี้มีข้อดีคือโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือ
4. การประยุกต์ใช้สื่อการดึงแบบใหม่
ลวดสลิงแบบเดิมที่ใช้สำหรับลิฟต์คือลวดสลิงเหล็ก ซึ่งใช้พลังงานจำนวนมากเนื่องจากน้ำหนักและแรงเสียดทานของลวดสลิงเหล็ก การนำแผ่นเหล็กคอมโพสิตโพลียูรีเทนมาใช้แทนลวดสลิงเหล็กแบบดั้งเดิมในอุตสาหกรรมลิฟต์ได้พลิกโฉมแนวคิดการออกแบบลิฟต์แบบดั้งเดิมอย่างสิ้นเชิง ทำให้สามารถประหยัดพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพได้ แผ่นเหล็กโพลียูรีเทนที่มีความหนาเพียง 3 มิลลิเมตร มีความยืดหยุ่นและทนทานกว่าลวดสลิงเหล็กแบบดั้งเดิม โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าลวดสลิงเหล็กแบบดั้งเดิมถึงสามเท่า ความเหนียวและแรงต้านที่สูงของแผ่นเหล็กโพลียูรีเทนทำให้การออกแบบเครื่องยนต์หลักมีขนาดเล็กลง เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อดึงของเครื่องยนต์หลักลดลงเหลือ 100-150 มิลลิเมตร เมื่อผสานกับเทคโนโลยีแม่เหล็กถาวรแบบไร้เฟือง ปริมาตรของเครื่องดึงจะลดลง 70% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์หลักแบบดั้งเดิม ทำให้การออกแบบลิฟต์แบบไร้ห้องเครื่องเป็นเรื่องง่าย ประหยัดพื้นที่ก่อสร้างและลดต้นทุนการก่อสร้างได้อย่างมาก ปัจจุบันลิฟต์ Otis GEN2 และลิฟต์ Xunda 3300AP ได้นำเทคโนโลยีนี้มาใช้ ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าประหยัดพลังงานได้มากถึง 50% เมื่อเทียบกับลิฟต์แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เชือกดึงเส้นใยสังเคราะห์แบบไร้แกนความแข็งแรงสูงของบริษัท Xunda Elevator กำลังอยู่ในขั้นตอนการตรวจสอบการใช้งาน และคาดว่าจะเข้าสู่ตลาดจีนในอนาคตอันใกล้
5. เทคโนโลยีความเร็วแปรผัน
เทคโนโลยีลิฟต์แบบปรับความเร็วได้เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีใหม่ที่ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งเพิ่งเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีลิฟต์แบบปรับความเร็วได้นี้อาศัยศักยภาพในการประหยัดพลังงานของผลิตภัณฑ์ลิฟต์แบบดั้งเดิม ขณะใช้งานลิฟต์แบบดั้งเดิม ความเร็วที่กำหนดจะถูกกำหนดเฉพาะเมื่อลิฟต์มีภาระสูงสุด นั่นคือเมื่อกำลังขับของลิฟต์ทำงานเต็มกำลังและว่าง อย่างไรก็ตาม เมื่อมีผู้โดยสารเพียงประมาณครึ่งหนึ่ง เนื่องจากตัวลิฟต์มีตุ้มถ่วงน้ำหนัก ภาระของลิฟต์จึงลดลง และยังคงมีกำลังขับส่วนเกินอยู่ กล่าวคือ ลิฟต์ใช้พลังงานจากลิฟต์เพียงบางส่วนเท่านั้น เทคโนโลยีลิฟต์แบบปรับความเร็วได้ คือการใช้พลังงานที่เหลืออยู่เมื่อโหลดต่ำเพื่อเพิ่มความเร็วของลิฟต์ภายใต้สภาวะพลังงานเดียวกัน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถเพิ่มความเร็วสูงสุดของลิฟต์ได้ถึง 1.6 เท่าของความเร็วที่กำหนด การจำลองแสดงให้เห็นว่าระยะเวลาการรอคอยของผู้โดยสารลดลงประมาณ 12% ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดระยะเวลาการรอคอยและระยะเวลาการเดินทางที่ผู้โดยสารส่วนใหญ่ไม่พึงพอใจเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่และความสะดวกสบายอีกด้วย การปรับปรุงประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่นี้ช่วยยืดเวลาสแตนด์บายของลิฟต์ และสามารถปิดไฟลิฟต์ได้ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีลิฟต์แบบปรับความเร็วได้ยังสามารถเพิ่มความเร็วของลิฟต์ได้หนึ่งระดับโดยไม่ต้องเพิ่มรุ่นของเครื่องจักรลากจูง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการประหยัดต้นทุนและพลังงาน
6. ระบบการเลือกเลเยอร์วัตถุประสงค์
ระบบควบคุม Xunda M10 เป็นระบบควบคุมแรกที่นำเทคโนโลยีการเลือกชั้นปลายทางมาใช้ในประเทศจีน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและนวัตกรรมการวิจัยและพัฒนา แนวคิดการใช้งานจึงได้รับการยอมรับจากชาวจีนและนำไปสู่นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของผู้ติดตามในอุตสาหกรรม ระบบ Schindler ID รุ่นใหม่นี้ถูกนำไปใช้ในอาคารระดับไฮเอนด์หลายแห่งในประเทศจีน (อาคาร Nanjing Zifeng และอาคาร PetroChina) กล่าวโดยสรุปคือ ลิฟต์แบบดั้งเดิมจะเลือกชั้นหลังจากเข้าลิฟต์แล้วเท่านั้น และจะแจ้งลิฟต์ให้ทราบถึงชั้นที่ต้องการเข้าลิฟต์ ในช่วงเวลาเร่งด่วน ลิฟต์มักจะหยุดทีละชั้น ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้ระบบการเลือกชั้นปลายทางช่วยให้สามารถจัดการผู้คนที่ไปยังชั้นเดียวกันได้ก่อนเข้าลิฟต์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ การผสมผสานฐานข้อมูลซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้อง เทคโนโลยีบลูทูธ และระบบจัดการชุมชน รวมถึงการเรียกใช้สมาร์ทการ์ดและการกำหนดลิฟต์ เพื่อผสานรวมลิฟต์เข้ากับอาคารอัจฉริยะอย่างแท้จริง พื้นที่กิจกรรมสำหรับบุคลากรที่เข้าอาคารได้รับการกำหนดไว้ล่วงหน้า ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการและระดับความปลอดภัยของอาคารและชุมชน
7. ปรับปรุงระบบไฟลิฟต์และระบบแสดงข้อมูลบนพื้น
จากข้อมูลที่เกี่ยวข้อง การใช้ไดโอดเปล่งแสง LED เพื่อปรับปรุงหลอดไส้ หลอดฟลูออเรสเซนต์ และอุปกรณ์ส่องสว่างอื่นๆ ที่ใช้กันทั่วไปในลิฟต์ สามารถประหยัดการใช้แสงสว่างได้ประมาณ 90% และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าโคมไฟทั่วไปถึง 30-50 เท่า โดยทั่วไปหลอดไฟ LED มีกำลังไฟเพียง 1 วัตต์ ไม่มีความร้อน และสามารถออกแบบภายนอกและเอฟเฟกต์แสงได้หลากหลาย ทำให้สวยงามและสง่างาม ลิฟต์อยู่ในโหมดสแตนด์บาย และระบบแสดงผลบนพื้นจะอยู่ในสถานะทำงานตลอดเวลา การใช้เทคโนโลยีปิดเครื่องอัตโนมัติหรือลดความสว่างลงครึ่งหนึ่งก็สามารถช่วยประหยัดพลังงานได้เช่นกัน
8. ลิฟต์พลังงานแสงอาทิตย์
ลิฟต์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีคุณสมบัติเด่นสองประการเมื่อเทียบกับลิฟต์ทั่วไป ประการแรก สามารถเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟได้โดยอัตโนมัติ ประการที่สอง คือ การนำเทคโนโลยีใหม่สำหรับเครือข่ายออปติกเสริมมาใช้ ลิฟต์สามารถกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของลิฟต์ไว้ในแบตเตอรี่เฉพาะได้ เมื่อถึงค่าพารามิเตอร์ที่กำหนดแล้ว โครงข่ายไฟฟ้าจะไม่จำเป็นต้องจ่ายไฟฟ้าต่อไป แต่จะสลับไปใช้แบตเตอรี่โดยอัตโนมัติ ซึ่งใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างเต็มที่และรีไซเคิลพลังงานไฟฟ้า