Малоиспользуемые лифты

Изучение потребления энергии в режиме ожидания

В исследовании Дж. Нипкова показано в пропорции, что 78% лифтов в Германии установлено в малоэтажных зданиях (6 этажей и ниже), а в других странах этот процент может быть еще больше. Наибольшая доля лифтов в малоэтажных зданиях приходится на жилые дома, где они обычно используются мало. В связи с этим, исследование потребления энергии различными приводами: традиционным гидравлическим, без машинного помещения и традиционным с канатоведущим шкивом + инвертор - проводилось для малоэтажных зданий.

Гидравлические лифты - это экономичное решение обслуживания зданий высотой до 6 этажей3. Обычно они потребляют больше энергии, чем эквивалентные лифты с канатоведущим шкивом, поскольку в них, как правило, нет противовеса. Однако гидравлические лифты сохраняют свое место на рынке малоэтажных зданий, так как они удобны в установке, требуют небольшого обслуживания, высоко надежны и обеспечивают высокий уровень безопасности.

Лифты с канатоведущим шкивом становятся более экономичными с увеличением высоты подъема.

Обычно редукторные механизмы используются для зданий средней высоты (от 7 до 20 этажей), а безредукторные - в более высоких зданиях при скорости движения лифта 2-4 м/с или выше. Наличие редуктора в традиционных системах тяги позволяет использовать более дешевые двигатели меньшего размера, однако их КПД остается порядка 55% из-за использования червячной передачи. Известно, что наиболее эффективно энергия используется в приводах с регулируемыми напряжением и частотой с инвертором.

Известно, что еще более эффективны регенеративные системы инвертор-двигатель, которые могут обеспечить дополнительную экономию энергии3. Однако такие системы удобны для лифтов, которые используются часто и интенсивно. К тому же, стоимость регенеративных систем пока еще слишком высока, чтобы обеспечить рентабельный период окупаемости. Следовательно, большинство малоэтажных жилых зданий не получит преимущества от использования регенеративных систем.

Анализируя для системы привода соответствие инвертора-двигателя техническим условиям, необходимо принимать во внимание потребление энергии в режиме ожидания. В таблице 5 рассматриваются лифты грузоподъемностью 3, 4 и 5 человек, оборудованные энергосберегающими приводами систем без машинного помещения и традиционными, с канатоведущим шкивом (редуктор, двигатель + инвертор). В этой таблице приведено минимальное количество циклов поездки между этажами для обоих лифтов, оправдывающее излишнее потребление энергии в режиме ожидания по сравнению с традиционным гидравлическим лифтом.

Под циклом в данном случае понимается поездка лифта вверх до какого-то этажа и обратно, и циклы поездки для каждой остановки рассчитываются отдельно. Например, чтобы оправдать использование лифта без машинного помещения грузоподъемностью 3 человека для подъема на 4-й этаж (потребление энергии инвертором в режиме ожидания составляет 32 Вт), требуется не менее 51 цикла, чтобы можно было говорить об эффективном использовании энергии в данном лифте по сравнению с эквивалентным традиционным гидравлическим лифтом. Для 3-го этажа это значение составляет 72, а для 2-го -115.

На основании сведений, приведенных в таблице 5 и исходя из равного количества циклов для каждого этажа, приведены данные по минимальному ежедневному количеству циклов поездки лифта, оправдывающему потребление энергии инверторами в режиме ожидания, для зданий высотой 2, 3, 4, 5 и 6 этажей.

На рис. 6 показана зависимость минимального ежедневного количества циклов поездок лифта от количества этажей для лифта без машинного помещения и традиционного лифта с канатоведущим шкивом и инвертором, рассчитанных на 4 человека. При повышении потребления энергии в режиме ожидания, степень ежедневного использования лифта приобретает большое значение с точки зрения более эффективной эксплуатации лифта. Например, количество ежедневных циклов поездки лифта без машинного помещения грузоподъемностью 4 человека в трехэтажном здании при потребности в энергии в режиме ожидания 60 Вт должно быть не ниже 103. В противном случае он потребляет больше энергии по сравнению с альтернативным традиционным гидравлическим лифтом. Минимальное ежедневное количество циклов поездки для редукторных механизмов с инвертором больше примерно на 35-40% по сравнению с лифтом без машинного помещения из-за потерь в редукторе и составляет в данном случае 144 цикла. Кроме того, ИБП или спасательные модули, часто используемые в лифтах без машинного помещения, повышают потребление энергии в режиме ожидания в 1,2-2 раза. При использовании ИБП, потребляющего в режиме ожидания 35 Вт, ежедневное минимальное количество циклов для лифта без машинного помещения достигает 161, а для традиционного лифта с канатоведущим шкивом и инвертором - 223.

Исходя из того, что в среднем ежедневное использование лифта составляет для малоэтажных жилых зданий порядка 110 циклов, в домах типа вилл - менее 20 циклов, а в многоквартирных зданиях - порядка 160 циклов, решение об использовании так называемых энергосберегающих лифтов следует принимать после тщательного изучения потребления энергии в режиме ожидания.

Поскольку частое отключение инверторов с целью экономии энергии в режиме ожидания приводит к быстрому износу конденсаторов инвертора, то такой режим не рекомендуется изготовителями. Эта проблема решена с помощью конверторов Matrix, однако их нечасто используют в связи с их высокой стоимостью.

Здесь не учитывалась энергия, потребляемая тормозными соленоидами в механизмах с канатоведущим шкивом, вентиляторами инверторов и охлаждающей системой гидравлических лифтов (поскольку ежедневная работа лифтов в малоэтажных зданиях не превышает 1 часа).

5. Сравнение стоимостных характеристик лифтов

Существуют три существенных стоимостных фактора, оказывающих влияние на выбор типа лифта, это первоначальная стоимость, стоимость обслуживания и стоимость электроэнергии. Поскольку стоимость энергии рассматривалась выше, здесь проанализируем другие стоимостные факторы.

5.1. Первоначальная стоимость

Основной проблемой для лифтов без машинного помещения является то, что их первоначальная стоимость на 15-30% выше стоимости гидравлических лифтов9. Хотя с помощью энергосберегающих систем лифта можно достичь высокой степени экономии энергии, выбор этих систем только ради экономии энергии не может оправдать капиталовложения, особенно при очень большом периоде окупаемости. Известно, что энергосберегающие лифты, оборудованные инверторами, в общем случае обеспечивают экономию энергии в малоэтажных зданиях на 21-24% по сравнению с традиционными гидравлическими лиф-тами9. В таблице 6 приведены данные с периодом окупаемости по двум лифтам без машинного помещения, один из которых обслуживает 4 этажа, а другой - 6, пуск этих лифтов осуществляется, соответственно, 60 000 и 200 000 раз в год, в сравнении с традиционными гидравлическими лифтами.

Расчеты показали, что период окупаемости составит, соответственно, 83 и 24 года для энергосберегающих лифтов без машинного помещения. Стоимостные показатели при оценке взяты из данных турецкого рынка лифтов и могут отражать более низкую окупаемость, чем в других странах, однако полученные результаты все же показательны. Как показано в таблице 6, период окупаемости капиталовложений в лифт без машинного помещения превышает срок службы здания и период переоборудования лифта. Следовательно, лифты без машинного помещения не являются экономичным решением для малоэтажных зданий.

5.2. Стоимость обслуживания

Обычно в гидравлических лифтах меньшее количество деталей, чем в лифтах с канатоведущим шкивом. Поскольку компоненты привода работают в гидравлическом масле, они мало изнашиваются и риск их выхода из строя значительно меньше. В связи с этим, они более надежны, стоимость их обслуживания не так велика, как для лифтов с канатоведущим шкивом. Один из важных аспектов гидравлических компонентов - запасные части всегда можно удобно приобрести у поставщиков по выгодным ценам.

Напротив, лифты без машинного помещения содержат большее количество деталей, с целью экономии пространства механизм подвешен в шахте, что осложняет техническое обслуживание. Для лифтов этого типа характерна строгая зависимость от первоначальных деталей, они не предоставляют той степени свободы с точки зрения стоимости обслуживания, как гидравлические лифты. Наличие противовеса также способствует увеличению стоимости обслуживания этих лифтов. Наиболее дорогая запасная часть лифта без машинного помещения стоит порядка 30% стоимости привода, в то время как для гидравлического лифта эта цифра составляет всего лишь около 6%.

Анализ, выполненный компанией Bucher Hydraulics, показывает, что ежегодные расходы на обслуживание больше для лифтов с канатоведущим шкивом10. В их оценке лифты с канатоведущим шкивом, в которых канаты и шкивы нужно менять каждые 10 лет, сравниваются с гидравлическими лифтами, в которых гидравлическое масло и герметизирующие про- кладки нужно менять раз в 15 лет, а также сравнивается энергия, потребляемая за эти периоды.

Аналогичный взгляд представлен на рис. 7 для лифта в малоэтажном здании, выполняющем 40 000 циклов в год. Стоимость соответствующего обслуживания основана на данных турецкого рынка. На рис. 7 показано, что ежегодные расходы на обслуживание для лифтов с канатоведущим шкивом в 2,3 раза выше. Стоимость обслуживания в других странах может быть иной, но соотношение остается тем же.

Здесь в расчетах не учтены ни частота обслуживания, ни расходы на запасные части, ни транспортные расходы. Однако некоторые электронные компоненты в инверторах со временем изнашиваются, и инвертор начинает работать хуже. Периодического обслуживания требуют, например, охлаждающие вентиляторы со сроком службы от 10 000 до 35 000 часов (2-3 года) в зависимости от окружающей среды; конденсаторы, используемые для регулировки тока (5 лет), и внутренние реле инвертора. Кроме того, условия работы инверторов тщательно задаются компаниями-изготовителями. Помимо требований, касающихся электрики, предлагается, чтобы инверторы работали в температурном диапазоне от -10°С до 40°С, причем эффективность их работы ухудшается на 1,7% при каждом подъеме температуры на 1°С. В условиях без образования конденсата оговаривается, что относительная влажность должна быть 20-90%, вибрации не должны превышать 0,6 g; эти компоненты должны использоваться в помещениях без масла и пыли, на высоте не более 1 000 м.

В общем и целом, помимо того, что лифты с канатоведущим шкивом требуют на 20% больше обслуживания, размещение привода систем без машинного помещения в шахте приносит в жертву условия, необходимые для обслуживания, и, естественно, увеличивает интервалы между обслуживаниями. Постоянная надежность системы в шахтах с неблагоприятными условиями зависит от регулярности обслуживания, что увеличивает частоту обслуживания лифтов без машинного помещения. Кроме того, каждое обслуживание связано с транспортными расходами, соответствующими потреблению энергии порядка 1,2 кВтч/км. При расстоянии в 20 км и трех дополнительных обслуживаниях в год получаем 144 кВт энергии в год, что составит в год 1 440 МВт для 10 000 лифтов, находящихся в такой же ситуации. Сюда же следует добавить стоимость трудозатрат и заменяемых деталей.

6. Заключение

Существует множество областей, в которых можно уменьшить потребление лифтом энергии за счет совершенствования программных и аппаратных средств электронных систем управления.

Для малоиспользуемых лифтов доминирующим фактором использования энергии является ее потребление в режиме ожидания. В связи с этим, обычные гидравлические лифты являются серьезным энергосберегающим решением для большинства жилых зданий. В целом, в тех случаях, когда приводы, оборудованные инверторами, предназначаются для использования в малоэтажных зданиях (100 000 циклов в год и менее), следует критически подойти к оценке потерь в режиме ожидания.

Для малоиспользуемых лифтов дополнительные расходы на энергосберегающий лифт могут настолько увеличить период окупаемости, что он превысит период реновации оборудования лифта.

Чтобы проанализировать реально потребляемую лифтом энергию, следует правильно учитывать надежность привода, потребность в обслуживании и стоимость запасных частей.

Наконец, заказчики должны иметь представление о том, какое количество энергии потребляют различные приводы, и выбирать самое надежное решение, наилучшим образом удовлетворяющее их потребности.

Звоните!
8(926)353-03-60