由堪萨斯大学工程系学生主导的NEII项目正在开发一款行业通用的电梯能效计算器,旨在建立一个统一的基准。该工具基于数十年来电梯技术的进步,例如再生驱动、备用控制器和LED灯具等,应用ISO 25745标准公式,并允许用户输入驱动类型、使用情况、容量、速度、停靠站数和运行距离等参数,以比较不同方案的能效。堪萨斯大学的学生们学习了电梯基础知识和标准,编写了一个MATLAB原型,并制作了一个便于携带的Excel测试版。目前,他们正在将其转换为网页版,预计将于2025年第三季度正式上线。该项目凸显了创新型产业合作以及学生在解决技术和劳动力挑战方面的价值。
在堪萨斯大学工程系学生的推动下,NEII 正在为电梯行业开发一种新型电梯节能工具。
四十多年来,电梯能效提升的热潮一直在缓慢发展,这可以追溯到再生驱动器的引入。再生驱动器将能量回馈给建筑物的照明或空调等系统,同时有助于降低高峰时段的功耗。从那时起,电梯行业就采取了基于组件的措施来进一步解决电梯能耗问题。这些措施包括将数字控制器与待机模式相结合,使电梯在不使用时进入睡眠模式,并用 LED 灯取代传统的电梯轿厢照明和按钮。
虽然大多数主要制造商多年来一直在计算其产品的能效,但一直缺乏统一的行业基准。美国电梯工业公司 (NEII) 决定改变这一现状,即将推出一款突破性的新工具,该工具将统一整个电梯行业对其产品能效的计算方法——一款电梯能效计算器,这款计算器的问世,得益于一群学生的帮助。
巍峨耸立,直抵蔚蓝
虽然“Rock, Chalk, Jayhawk”(摇滚、粉笔、杰霍克)是堪萨斯大学(KU)最常使用的校歌,因为它在体育赛事中被频繁使用,但还有另一句名言更能体现KU的精神——“Towering Toward the Blue”(巍峨挺拔,直指蓝天)。这四个字意在颂扬学校奋进的精神,以及KU的才华、创造力和决心。当KU的学生们承担起一个前所未有的项目时,他们不负众望,用这四个字诠释了KU的精神。
这段旅程始于 NEII 的中央规范委员会。该委员会提供安全规范制定和应用方面的专业知识和指导,并与 AHJ 合作,制定和执行与建筑运输设备相关的安全规范和标准。最近,该委员会与美国采暖、制冷与空调工程师协会 (ASHRAE) 合作,讨论电梯的能源效率,评估电梯照明和通风的效率,以及电梯的运行驱动系统,以更新 ASHRAE 90.1 标准。
目前已有一项国际标准专门针对电梯的能耗。ISO 25745 规定了测量和验证电梯、自动扶梯和自动人行道能耗的方法。但 NEII 力求更进一步,为电梯制造商提供一致的测量方法。最终,NEII 与堪萨斯大学的 Capstone 项目团队合作找到了答案。
“我一直在寻找新颖、令人兴奋的项目,因此对与 NEII 合作非常感兴趣。Amy 概述了电梯行业遇到的问题,我们一起集思广益,提出了各种解决方案和项目,”堪萨斯大学机械工程系副教授 Millicent A. Coil 博士继续说道:
我之前从未有过任何建筑或电梯方面的经验,所以听到这些问题并思考可能的解决方案真的很有趣。了解规范的演变以及行业如何实施这些规范尤其让我受益匪浅。
该项目团队由三名工程专业的学生组成,专注于开发一款能耗计算器,并于2024年秋季开始工作。该项目要求他们深入学习电梯行业知识——从电梯基础知识到已发布的标准以及电梯运行的技术细节。团队首先学习电梯的基本知识,包括不同类型的电梯、电梯的工作原理以及评估方法。之后,他们还必须学习管理电梯安装和运行方式以及效率计算方法的相关标准。这些标准为学生们提供了正确量化每种电梯能耗所需的公式。
接下来,团队开始概述计算器的结构,包括所需的输入、相关的计算和期望的输出。对于项目团队来说,尤其重要的是要了解工程师需要了解的参数以及在输入能量计算器之前需要估算的内容。虽然电梯行业的学习曲线很长,但编写计算机代码来求解这些方程式对项目团队来说却非常熟悉。学生们首先使用了一种名为 MATLAB 的工程工具。MATLAB 在大多数工程课堂上都能找到,它可以轻松进行计算和开发。学生们编写了一个基准计算器,并将结果与 NEII 提供的数据和基准计算结果进行了核对。
Coil 补充道:“该项目最具挑战性和最有趣的方面之一是选择构建可执行文件的软件平台,并确定如何在 NEII 网站上发布可执行文件。”
其中一个要求是计算器必须便携,以便任何电梯行业的从业人员都能在自己的笔记本电脑或平板电脑上使用它。由于这一点对于普通的机械工程本科生来说颇具挑战性且较为陌生,团队在 Excel 中创建了一个测试版计算器,Excel 是一款在任何工作笔记本电脑或平板电脑上都能找到的程序。下一步是将代码改进成可以在 NEII 网站上托管的程序。
Capstone 项目团队将在未来几个月内完成能源计算器,预计将于 3 年第三季度推出。
据 Coil 称:
这个项目真的非常独特。很多(顶点项目)都涉及设计和建造一个满足需求的物体,其他一些项目则涉及进行实验来学习一些东西,但这个项目开发了一个软件项目,还需要与行业工程师频繁交流。看着学生们完成这个项目,我尤其印象深刻,也感激电梯工程师们对学生的鼓励和尊重。对于学生来说,能够得到执业工程师的赞赏和尊重,这对他们技术工作的贡献意义重大。
该项目的成功凸显了电梯行业需要打破常规,在战略合作伙伴关系方面更具创造力,并解决当今影响行业的一些重大问题。这包括像NEII通过SkillsUSA继续开展的那样,利用学生的力量来推动劳动力发展,甚至利用学生的力量开发一种旨在重振行业的新工具。
如何运作的?
| 功能验证 | 价值 | 单位 |
| 每日能源消耗: | 8.20 | 度 |
| 年能源消耗: | 2992.40 | 度 |
| 能效等级: | C | |
| 跑步能量表现等级: | 2 | |
| 空闲功率性能水平: | 4 | |
| 5分钟待机功率性能水平: | 4 | |
| 30分钟待机功率性能水平: | 4 | |
| 参考周期的具体运行能量: | 0.66 | 毫瓦时/千克米 |