电梯与环境

费尔南多·吉列米和阿利亚·吉列米

这篇论文在西班牙巴塞罗那举行的 2022 年国际电梯和自动扶梯研讨会上发表。 

抽象

对环境退化的担忧与日俱增。 联合国表示，今年是遏制气候变化“灾难性”影响的关键一年，并敦促各国立即采取行动，到 2050 年实现零排放。

环境退化被定义为由于自然资源因过度开发而枯竭而导致环境恶化的过程，从而导致生态系统及其生物多样性遭到破坏。

人类进行的一些活动与这种退化有关：在我们的例子中，就是工业活动。 尽管我们创造了大量就业机会，但这是对环境造成最大负面影响的因素之一。 我们产生大量各种废物，污染土壤、水和大气。 我们需要燃烧化石燃料来产生能源，而一些废弃物具有很高的危险性，一旦发生事故可能会造成重大的环境灾难。 在我们的部门，我们必须承担照顾子孙后代的承诺，如果我们对问题采取正确的方法，我们可以做出很多贡献。

在全球安装的 3 万部电梯中，电梯消耗了 4% 到 14% 的能源。 但也许这不是解决我们行业对环境产生负面影响的问题的正确视角。 在本演示中，我们将采用不同的方法。 我们相信，这是尽我们的一份力量并减缓环境退化的正确方法。

介绍

电梯行业产生的最大碳足迹是由于使用电梯还是在乘坐消耗碳氢化合物的车辆行驶时的维护、润滑和检查服务？ 我们应该只关心碳足迹，还是我们应该尽可能地消除某些类型电梯产生的污染？ 我们可以做些什么来提高人力资源效率和设备的可持续制造吗？

本文将回答这些问题中的每一个并提出解决方案。 我们将分析如何在我们公司执行的每个过程中减少对环境的负面影响，从我们与客户建立联系的那一刻起，到销售人员的协助，报价，销售，项目，采购、制造、安装和维护。 

对我们来说，回答这些问题的关键点是人力资源的使用、低污染设备的选择、使用的供应品和部件、制造方法和维护。 所有这些都将通过与等效碳足迹进行类比来评估。 这样，我们将能够有效地对应每个过程对我们环境的生态影响的影响，从而得出真实的结论。 我们将分析在整个过程中环境受到的影响最大的地方和方式，然后提出替代方案，通过我们对行业的贡献来缓解问题。

研发支持

我们看到很多关于电梯能效的论文，都是基于如何降低能源消耗。 最近取得了很多成就。 例如：电梯待机时的降耗、LED灯、停止耗能的逆变器、降低亮度的位置指示器、照明和风扇的自动关闭等。但我们忘记了电梯设备的其他方面没有考虑。 例如：二氧化碳排放或油脂溢出造成的污染。

稍后我们还将通过有效管理人力资源和制造系统来解决节能问题。

现在我们想指出与环境协作需要考虑的两个最重要的因素。

一、二氧化碳污染

在阿根廷，或许在西方世界的大部分地区，建筑物的类型通常是低层建筑，需要的电梯负载相对较低，可容纳 25745 至 2 人，速度适中。 如果我们按照UNE-EN ISO XNUMX-XNUMX标准来评估：

• 电梯将属于 2（低）到 3（中）之间的使用类别，平均每天启动 200 次。 （表格1）

• 平均行驶距离为 49%。 (表二)

• 额定负载百分比 Q 为 7.5%。 （表3）

表 1 - 按每日出行次数分类

使用类别	1	2	3	4	5	6
强度/频率 使用	非常低	低	中	高	非常高	非常 高
每天出行次数（nA) （典型范围）	50 (< 75)	125 (75 一 < 200)	300 (200 一 < 500)	750 (500 一 < 1000)	1500 (1000 一 < 2000)	2550 (≥2000)

表2 - 平均行驶距离百分比

使用类别	1-3	4	5	6
停靠站数	平均行驶距离的百分比
2	100%
3	67%
> 3	49%	44%	39%	32%

表3 - 客舱平均载重

使用类别	1-3	4	5	6
额定负荷（kg）	额定负载百分比 (Q)
≤800	7.5%	9.0%	13%	19%
801≤1275	4.5%	6.05	8.2%	13.5%
1276≤2000	3.0%	3.5%	5.0%	9.0%
> 2000	2.0%	2.2%	3.0%	6.0%

对于通常安装在住宅楼中的这种设备，电梯的设计负载为 450 至 600 kg，速度为 1 m/s。 电机的额定功率不超过 4.2 kW。 它们每天运行 1.2 小时，待机功耗非常低，每天不超过 5 千瓦时。 很明显，在剩余的 22.8 小时内，待机功耗降低了这么多，我们观察到设备不会产生大量碳足迹。

例如，如果我们采用由热能、水力、原子能和一些可再生能源组成的阿根廷能源矩阵的数字，它的比例为千克二氧化碳₂ 每千瓦时产生0.5。 因此，每台设备消耗的碳足迹仅为2.5千克CO₂ 每天。

根据有关我们车辆油耗的统计数据，执行索赔、检查、月度润滑、紧急情况、技术代表审核等电梯月度任务，每台平均每月消耗 300 升柴油，这相当于平均每个工作日 15 升。

布宜诺斯艾利斯等城市的这些工作团队平均每天只能乘坐四部电梯。 因此，为了比较和关联不同的碳足迹，我们可以估计，每部电梯使用 3.75 升柴油，由我们的人员照管，并且仅响应索赔。 我们还必须考虑润滑设备和检查车辆。 因此，我们将结果乘以 XNUMX 取平均值，因为并非所有电梯每个月都会发生故障。

现在，将 3.75 升柴油转化为二氧化碳₂ 排放量，我们必须进行一系列的计算。 为此，我们求助于化学技术人员，他们为我们提供了帮助：1 升柴油重约 850 克。 除其他物质外，它还含有 85% 的碳，这意味着一升柴油中含有 722.5 克碳； 碳的原子量是12。形成CO₂ 在燃烧中，两个氧原子对应一个碳原子； 由于氧的原子量是 16，做一些简单的数学运算。 事实证明，燃烧需要 1,927 克氧气。 添加 722.5 g 碳和 1927 g 氧气，我们得到，作为 1 l 柴油燃烧的产物，2,649 g CO₂ 被发射。 （附件一）

每部电梯每天每辆车排放：2.65 公斤 CO₂ x 3.75 升，相当于 10 公斤，两辆车 20 公斤的二氧化碳₂ 针对 2.5 千克 CO₂ 由电梯消耗电网电能引起。 当电机充当发电机或注入其他类型的能量（例如光伏电池产生的能量）时，我们没有计算由于再生而节省的能量。

不管怎样，结论很明显：我们的售后服务造成的污染是电梯本身的八倍。

2. 溢油污染

电梯中第二大污染物是液压油。 根据国际组织的说法，每倒入下水道的升水会污染 1.000.000 升水。

液压电梯是一个真正的定时炸弹。 它们以数十万计安装，每台的油箱和钢瓶中都装有不少于 200 升的矿物油。 他们中的许多人都被掩埋了，我们无法知道包含他们的衬垫的状况。

此外，气缸和泵装置制造商建议每 10 年更换一次油。 每年移动和更换的数十万升石油的用途尚不清楚。

液压设备不仅存在严重的油污染问题，而且由于泵需要大功率电机来提升整个负载，因此效率低下大负载或小负载。 这是因为该操作基于液压回路，根据需要，该回路具有将油流重定向到气缸或储油箱的阀门，因为速度调节是通过液压方式完成的。

此外，虽然电梯在下降时不使用电网的能量，因为它利用了上升的势能，但当电梯下降结束时，这种势能会转化为油中的热量。 这种效应不允许它像无齿轮设备那样回收能量，但此外，在大量使用的情况下，必须在安装中添加油冷却系统。 这是非常重要的，因为油的加热会导致其粘度发生变化，从而导致地板平整度差和油寿命大大缩短。

与由于高频率使用导致的油加热相对应的是，低温和很少使用会产生流体冷却问题，从而导致粘度变化效应，也会产生上一段中提到的后果。 当然，制造商已经努力解决所有这些问题：他们设计了电子阀门，安装了逆变器，开发了可生物降解的流体等，但由于成本高昂，目前在市场上还鲜为人知。

那么，为什么要使用液压设备而不是无机房 (MRL) 设备呢？ 因为它易于将努力传递到坑中？ MRL 就是这样做的。 因为电池供电下降的可能性？ MRL 设备不仅依靠电池供电，而且还可以进行多次骑行。 或者是因为它们可以从三个侧面进入并且在单个竖井壁上占用的空间很小？

好吧，是时候展示我们的发展了。 使用皮带的设备 MRL 只占用一面墙，所需空间比液压设备小； 最重要的是它对环境超级友好。

产品

为了设计我们的产品，我们确立了以下目标：

• 低维护和索赔要求
• 元件使用寿命更长
• 轻巧高效的机器
• 耐用且污染少的组件
• 安装更简单快捷，安装系统化
• 装备产业化； 看板系统
• 不需要润滑剂或油，或任何其他污染产品
• 易于适应对环境不友好的设备的现代化改造

因此，我们首先开始搜索和研究世界上不同的电梯曳引带以及驱动它的最佳机器。 这就是我们如何找到一种在我们看来非常创新且具有超越其他产品品质的腰带设计。

该皮带采用两侧带凹槽的设计，可以很好地适应牵引轮和偏转轮。 它不会向两侧滑动，避免与分离器发生摩擦。 此外，两侧都有凹槽可以加工两侧的表面。

下面是它的特点和测试。

图纸和特点

10万次测厚试验（见附件2、3、4）。 在实验电梯中进行 60,000 次循环的电阻和厚度测量测试（见附件 5）。 适用于该皮带的机器设计紧凑，配备 Heidenhain ERN1387 型编码器、双卷盘盘式制动器并经过非自愿运动认证。

包装机械

在不同频率和使用周期下测试机器联轴器（见附件 6 和 7）。 不受控制的运动制动证书（见附件8）。 以我们的悬架和牵引元件为基础，我们开始寻找悬臂和配重的导轨。 我们选择对两者都使用滚柱导轨，因为这样可以减少摩擦阻力，而且我们不需要润滑脂或油来运行。 

获得配重的指南很容易，但在悬臂的情况下，我们必须重新研究我们可以在世界上找到什么。 这就是我们决定安装带有中间枢轴的双轮导轨的方式——一个很棒的发现。 关于降落伞，我们选择了常规的渐进式降落伞。

轿厢和配重滚轮

拥有所有组件后，我们与工程领域的航空工程师 Elvio A. Heidenreich 博士一起开始设计悬臂。 我们采用有限元法对悬臂梁和机座进行了所有的阻力测试。

最后，为了补充设备并使其实现工业化，我们联系了 Wittur Argentina，我们一起使用看板系统设计了补充元素和制造系统化。 今天，我们可以说设备是用高制造质量和快递生产的。

人力资源

几年来，我们一直在研究整个公司从销售到售后全周期运营的管控体系。 在 2020 年大流行期间，我们加快了我们的计划，今天我们可以说这个计划已经实施了 90%。

我们估计我们已经将行政人力资源造成的碳足迹减少了 50%。 如今，销售人员、行政人员、设计师和技术代表将一半的工作时间用于执行任务，另一半时间用于其他活动。

储蓄

节省行政人力：

• 完成的报价增加了 280%
• 合同增加 192%
• 节省 63% 的时间
• 由于输入错误而导致的错误减少 98%
• 由于生产力的提高，减少了 50% 的 WH

看板节省：

• 年生产率提高 8%
• 嵌套可节省 96% 的废料

只需单击一下 
新设备

新维护

通过数字化文档节省：（工程计划、工程和维护预算、签订合同、工作单、采购单、付款单、报告等）

数字化储蓄

结论

设计和生产的电梯必须具有低损坏索赔、最少维护、低污染材料、适应不同井道和适合批量生产的要求。 由于所有这些原因，必须使用与传统牵引电缆相比具有更长使用寿命和安全监控以及能够使用非常小的牵引和偏转滑轮的优点的带式悬挂装置。

这些牵引带使我们能够使用结构轻便的永磁电机，安装方便，将安装时间缩短到三分之一，并且在竖井中需要的空间最小，避免了更大的结构，因为不需要重要的混凝土结构而对环境造成影响是一个没有机房的自立系统。

演示中展示的另一个基本问题是不使用油脂和油以避免润滑导轨和部件润滑的重要性。 该系统对环境做出了巨大贡献，提供竖井清洁和最少的维护。

液压设备应适应新技术，使它们对环境无害，不会危及下一代的未来。 应禁止那些使用碳氢化合物衍生油的人； 必须开发可生物降解的液体和更高效的系统以节约能源。

我们拥有建立这个文明的伟大智慧。 让我们现在使用它来保存它。

附件1

柴油燃烧 

柴油密度： 850 克/升。
十二烷分子：C12H26
摩尔重量：

• H：1克/摩尔
• C：12克/摩尔
• O：16克/摩尔

化学计量：

C12H26+O₂ →CO₂ + H₂0
当量：C12H26 + 37/2(O₂) → 12CO₂ + 13H₂0

由于我们不能将氧原子一分为二，我们必须将其余元素相乘，最终公式为：

2(C12H26) + 37(O²) → 24CO₂ + 26H₂0
2(C12H26) → 850 克

现在我们需要计算摩尔量：

2(C12H26) = 2(144 克/摩尔 + 26 克/摩尔) = 340 克/摩尔
24(一氧化碳₂) = 24(12 克/摩尔 + 32 克/摩尔) = 1056 克/摩尔

CO₂ 每升柴油排放量

计算以克为单位的二氧化碳当量₂ 发射，公式为：

850 克 _____ 340 克/摩尔
X _____ 1056 克/摩尔
X=（1056 克/摩尔 * 850 克）/340 克/摩尔 = 2640 克 = 2,64 千克 CO₂ 每升柴油排放。

CO₂ 维修车辆日排放量 

*此分析在第 2 页进行，我们在其中开发了电梯与维护它们的车辆之一的二氧化碳污染。

1 部电梯消耗 3.75 升/天（来自一节车厢）
1部电梯每月至少需要上门两次

微积分 = 排放的 2.64 公斤/升 * 3.75 升/车辆/电梯 * 2 辆汽车/电梯 = 20 公斤二氧化碳₂ 每天从分配给电梯的车辆中排放。