Denge Ağırlığı Dengelemenin Stratejik Etkisi

ISO 25745'e göre asansör enerji verimliliği optimizasyonu

Eng. Mantovani tarafından

Asansör enerji verimliliği, enerji sınıfının sözleşmesel bir kısıt olarak yer aldığı ihale şartnamelerinde giderek daha belirleyici bir parametre haline gelmektedir. Bu makale, karşı ağırlık dengeleme optimizasyonunun, geleneksel %50 dengelemeden alternatif konfigürasyonlara ve özellikle %30 dengelemeye geçişi analiz ederek sistemin enerji sınıflandırmasının nasıl iyileştirilebileceğini açıklamaktadır.

Asansör Kullanım Davranışının Tanıtımı ve Analizi

Geleneksel Dengeleme Paradoksu

Asansör sistemleri geleneksel olarak %50 dengededir; yani karşı ağırlık, kabin ağırlığı artı nominal yükün %50'sine eşittir. Bu konfigürasyonda, kabin maksimum yükün yarısını taşıdığında sistem mükemmel dengededir ve asansör hareketi için herhangi bir güç gerekmez (sürtünme ihmal edilir). Ancak, kabin boş veya tamamen yüklü olduğunda, taşıma sırasında enerji talebi maksimum değerlere ulaşır.

Bu dengeleme yaklaşımı, tam yükte çekiş makinesinin boyutlarını en aza indirir, ancak mutlaka en enerji verimli seçeneği temsil etmez.

Günlük Kullanımın Davranışsal Analizi

Günlük davranışların basit bir analizi bazı önemli noktaları ortaya çıkarır:

• Boş kabin hakimiyeti: Asansör çoğu durumda boş çalışır.
• Aşırı kalabalıktan kaçınma: Araç aşırı kalabalık göründüğünde, kullanıcılar bir sonraki seferi bekleme eğilimindedir.
• Kapasitenin altında kullanım: “Kalabalık algılanan” koşullarda bile gerçek yük, izin verilen maksimum kapasitenin önemli ölçüde altında kalmaktadır.

Bu ham istatistikler, asansörlerin çoğunlukla boş kabinlerle ve çok nadiren maksimum yükte çalıştığını açıkça göstermektedir. Sonuç olarak, sistem maksimum enerjiyi tam olarak en sık çalışma koşulunda (boş kabin) tüketiyorsa, genel enerji verimliliği optimum değildir.

Düzenleyici Temeller 

ISO 25745 Standart İlkeleri

ISO 25745 standardı asansör enerji sınıflandırmasını, çalışma ve bekleme evrelerinde gerçek enerji ölçümleri yoluyla tanımlar ve daha sonra günlük ve yıllık enerji tüketimini tahmin etmek için istatistiksel katsayılar kullanılarak ağırlıklandırılır.

Bu yazıda, standart gereği boş vagonla gidiş-dönüş seferleri sırasında kontrol paneli giriş terminallerinde enerji ölçümü yapılmasını gerektiren çalışma enerjisi yönüne odaklanacağız.

Hesaplama Metodolojisi

Boş araç ölçümlerinden, ortalama günlük tüketimi tahmin etmek için daha sonra düzeltme katsayıları uygulanır ve bu da aşağıdakilere dayanır:

• Sistem trafik profili
• Hizmet verilen kat sayısı
• Anma yükü
• Dengeleme yüzdesi
• Günlük enerji tüketimi tahmini
• Metre seyahat ve kilogram yük başına özgül enerji

Enerji çıkarımı: Referans ölçümü boş bir araçla gerçekleştirildiğinden, bu koşulda tüketimdeki azalma doğrudan nihai enerji sınıflandırmasında bir iyileşmeye dönüşür.

Dengelemenin etkisini daha iyi anlamak için, tipik bir asansörde sürtünme ve çekiş makinesi kayıplarını ihmal ederek, tam bir yolculukta gereken enerjinin teorik analizini yapalım.

Teorik Dengeleme Analizi:

vaka 1

%50 Dengeleme → Karşı Ağırlık (CWT) = 1450 kg

Energy Consumption Down Empty = (CWT - P) × g × Travel = (1450-950) × 9.81 × 75 = 368 kJ = 102 Wh

Enerji Tüketimi Boşta = 0 Wh (fren direncinde enerji dağılımı olan geleneksel sistem)

vaka 2

%30 Dengeleme → CWT = 1250 kg

Energy Consumption Down Empty = (CWT - P) × g × Travel = (1250-950) × 9.81 × 75 = 221 kJ = 61 Wh

Enerji Tüketimi Boşta = 0 Wh (fren direncinde enerji dağılımı olan geleneksel sistem)

vaka 3

%0 Dengeleme → CWT = 950 kg

Energy Consumption Down Empty = (CWT - P) × g × Travel = (950-950) × 9.81 × 75 = 0 Wh

Enerji Tüketimi Boşta = 0 Wh (fren direncinde enerji dağılımı olan geleneksel sistem)

Sonuç: Dengelemenin azaltılmasının enerji avantajı, bu basitleştirilmiş teorik analizden bile hemen anlaşılmaktadır.

Çekiş Makinesi Etkileri

Gerekli Tork Hesaplaması

Ancak dengeleme azaltımı kaçınılmaz olarak çekiş makinesinin sağlaması gereken torkta bir artışa neden olur:

vaka 1

%50 Dengeleme

Machine Torque = (Q + P - CWT) × g × DP/2000 = (1000+950- 1450) × 9.81 × 400/2000 = 981 Nm

vaka 2

%30 Dengeleme

Makine Torku = (1000+950-1250) × 9.81 × 400/2000 = 1373 Nm Durum 3

%0 Dengeleme

Makine Torku = (1000+950-950) × 9.81 × 400/2000 = 1962 Nm

Ekonomik ve Boyutsal Etki

Çekiş makinesi ve fren sistemi boyutları ve maliyeti, gerekli tork ile yakından ilişkili olduğundan, bu parametrenin sistem tasarımında önemli bir ekonomik öneme sahip olduğu varsayılmaktadır.

Düzenleyici Kısıtlamalar: Askıya Alma Medya Çekişi

Çekiş Kritikliği

Dengelemenin azaltılması, özellikle aşağıdaki koşullar daha kritik hale geldiğinde, EN 81-20'ye göre süspansiyon ortalama çekiş doğrulama koşullarını önemli ölçüde etkiler:

• Nominal yükün %125'inde çekiş testi
• Tam yükte aşağı hareket sırasında acil durdurma

Dengeleme yüzdesi azaldıkça bu doğrulamaların karşılanması giderek zorlaşır. Bu nedenle, maksimum enerji verimliliği, makine maliyeti/boyut optimizasyonu ve süspansiyon ortalama çekiş gereksinimlerine uyum arasında optimum dengeyi belirlemek gerekir.

Deneysel Analiz: Tüm Parametrelerle Gerçek Hesaplamalar

İşte sürtünme, kayıplar, yardımcı tüketimler (kapılar, kontrol paneli) dikkate alınarak ISO 25745'e göre yapılmış tam bir hesaplama.

%50 Dengeleme Yapılandırması

Enerji sonuçları:

• Tahmini Günlük Enerji Tüketimi Ed [Wh]: 26.074 Wh → Enerji Sınıfı B
• Özgül Çalışma Enerjisi ESPC [MW/(KG·M)]: 1.02 mWh/(Kgm) -> Seviye 2
• Tahmini Yıllık Enerji Tüketimi: 9.517 kWh

Bu konfigürasyon için seçilen dişlisiz makinenin verimliliği %78'dir, ancak ideal makineyle (yüzde 100 verimlilik - gerçekte elde edilemez) bile, bu değer 21.614 Wh olurdu ve A sınıfına (<18.580 Wh) ulaşmak için yeterli olmazdı.

%30 Dengeleme Yapılandırması

Enerji Sonuçları:

• Tahmini günlük enerji tüketimi Ed [Wh]: 18.352 Wh → Enerji Sınıfı A
• Özgül çalışma enerjisi ESPC [MW/(KG·M)]: 0,71 mWh/(Kgm) -> Seviye 1
• Tahmini yıllık enerji tüketimi: 6.698 kWh

Son Ekonomik ve Teknik Analiz

• Annual energy savings: 9.517 - 6.698 = 2.819 kWh
• Yıllık ekonomik tasarruf: 2.819 kWh × 0.287 €/kWh = 810 € (Avrupa ortalama elektrik maliyetine göre)
• Çekiş makinesi seçimi: Önerilen alternatif konfigürasyonlar, daha büyük dişlisiz makinelerin kurulumunu gerektirse de, önemli enerji tasarrufları, daha yüksek makine maliyetini, işletmenin ilk yılında tamamen amorti etmeyi mümkün kılıyor. Dengeleme revizyonunun ekonomik ve çevresel sürdürülebilirliği açıkça ortaya konmuştur.
• Kod uyumluluğu: EN 81-20 Çekiş Yönetmeliği'ne %30 balans ayarıyla bile tam olarak uyulmaktadır.

Teknik Sonuçlar ve Öneriler

Enerji açısından bakıldığında, geleneksel %50'nin altında bir dengeleme benimsemek, enerji sınıflandırmasını iyileştirmek ve işletme maliyetlerini düşürmek için basit ama etkili bir çözümdür. Teknik olarak doğrulanmış bu yaklaşım, asansör sektörü tasarımcıları ve montajcıları için sistem enerji sınıflandırmasını ölçeklendirmek ve enerji kısıtlamaları olan ihalelerde rekabet gücü kazanmak, aynı zamanda önemli enerji tasarrufu sağlamak ve asansör sektörünün çevresel etkisini en aza indirmek için tercih edilen bir strateji haline gelmektedir.