建筑物消耗了美国约40%的能源，其中电梯消耗量高达10%，每年约50亿千瓦时。电梯的能效技术经历了从20世纪70年代的电机-发电机控制到90年代的交流驱动，再到后来的能回馈给建筑物的再生系统的发展历程。由于大多数建筑物都比较老旧，对现有电梯进行现代化改造，使其达到净零能耗至关重要。改造措施包括更换老旧部件、安装再生驱动装置、配备深度睡眠和自动断电功能的智能学习控制器、LED轿厢照明和按钮背光、微处理器控制系统以及变频电机，从而消除减速齿轮并减少机房冷却需求。弗劳恩霍夫研究所的一项改造项目，配合3.75千瓦的井道安装式光伏阵列，实现了45%的能源盈余，并显著降低了待机能耗。
如何对现有电梯进行现代化改造以实现净零能耗并应对现代城市交通和可持续性挑战
去年，美国能源消耗总量的大约 40% 用于建筑物，其中电梯占到了 10%。 电梯每年消耗 5 亿度电，耗资约 500 亿美元。 在提高电梯效率方面取得了重大进展。 例如，在 1970 年代，为了控制电梯的速度，使用了采用交流电源并产生直流电流的电动发电机组，当时这是控制电机速度的唯一方法。 但是，这与能源效率无关。 这只是为了提高电梯的性能。
在 1990 年代，交流驱动技术最终发展到电梯能耗减半的程度，这促使电梯公司重新审视如何进一步提高其机组的能源效率。 正是在这个关键时期，电梯的能源效率成为人们关注的焦点。
强大的运动
在此期间，通过改进再生过程，能源消耗再次减少了一半。 制造商并没有将再生能量转化为热量并在机房中散发，而是使用不同的变压器来净化能量并将其放回建筑物中，这有助于将近 40% 的能量反馈到结构中。 电梯已成为建筑物内的小型能源消耗者，但仍有机会做得更多。 输入净零。
弗劳恩霍夫可持续能源系统中心在对一座拥有 100 年历史的波士顿办公楼中的电梯进行现代化改造时，试图[找出净零电梯系统有多大的不同]。
大约 10 年前，制造商开始寻找使他们的新电梯净零能耗装置的方法。 虽然这是提高建筑环境可持续性的重要一步，但问题在于它的重点过于狭窄。 每年增加到全球总数中的新建筑数量不到 2%。 在美国，超过 70% 的建筑物都超过 25 年，这意味着全球安装的电梯中只有一小部分是可供选择的。
大约在电梯系统中引入净零净值时，正在迎来一项重新定义环保建筑的新认证。 国际生活未来研究所于 2006 年发起的生活建筑挑战赛旨在促进最先进的可持续发展努力，以实现零能耗建筑是一项绿色建筑认证计划，可应用于新建建筑和现代化改造项目。 这有助于激发使用净零能耗系统对电梯进行现代化改造的想法，但挑战在于如何做到这一点。
达到净零
达到净零需要采取一系列步骤来减少电梯系统每个部分的能耗。 这个过程消除了低效的遗留组件，使业主能够实现最低能源消耗模式的潜力（即，能源足迹越小，必须用太阳能或其他替代能源抵消的能源量就越少）。 例如，在不优化能源足迹的情况下，太阳能电池板过去会占用大量屋顶空间，但如今，这些太阳能电池板可以安装在电梯井本身的占地面积内，使其更加实用且成本低廉。 可以优化的电梯系统的主要组件是：
- 控制器
- 驱动
- 机房
- 电机
- 派遣
- 照明/通风
再生驱动器在电梯运行时回收能量，吸收制动时再生的能量，而不是将其作为热量在机房中消散，清洁后送回建筑物供其他设备消耗。 通常，机房冷却从未被考虑过，因为它在技术上不是电梯系统的一部分，但是当使用再生技术时，通常需要的专用交流冷却装置可以被取消或显着减小尺寸。
达到净零需要采取一系列步骤来减少电梯系统每个部分的能耗。
通过包含具有深度睡眠或休眠模式的智能/学习控制器，以及当电梯处于非活动状态时轿厢照明和风扇电路的自动断电，还可以实现净零能耗。 LED 轿厢照明也是净零能耗电梯系统的重要组成部分。 由于规范要求，许多老式电梯系统不允许关灯，从而耗尽能源。 例如，在一栋低层建筑中，典型的电梯从照明系统消耗的能量比实际移动人员消耗的能量要多。 简单地用 LED 灯替换卤素灯泡和白炽灯泡可以提供荧光灯泡的性能，但使用寿命是其 10-15 倍。 LED 灯也应作为按钮的背光。
更智能、更高效的技术允许电梯根据电梯趋势关闭照明和风扇，使用诸如上次按下按钮的时间等数据，或者使用两速风扇根据占用情况在驾驶室中循环新鲜空气。 净零电梯系统的另一个方面是从继电器控制切换到板上的微处理器控制，通过在印刷电路板的每个区域拥有更多的集成电路来减少能量和能量损失，从而使控制器和电路更加节能. 此外，电梯公司开发了带有变频驱动器的特殊交流电机，专为电梯系统所需的较低 RPM 而设计，从而消除了对减速齿轮的需要。
通过测试
净零能耗电梯系统在理论上很棒，但它们真的有多大区别？ 弗劳恩霍夫可持续能源系统中心试图在其拥有 100 年历史的波士顿办公楼中使用净零太阳能系统对电梯进行现代化改造时回答这个问题。 Fraunhofer 安装了一个 3.75 kW 的屋顶太阳能光伏 (PV) 阵列，该阵列适合电梯占地面积。 电梯结合了之前提到的许多节能功能以及中低活动配置文件，每天使用大约 8 千瓦时。 太阳能光伏阵列每天产生 11 千瓦时，相当于 45% 的能源盈余。 即使在工作日使用量翻倍的高使用率场景中，净零能源仍以相同的
太阳能阵列。
弗劳恩霍夫随后测量了另一座办公楼几年的电梯功率消耗，与一年的净零能耗电梯相比，使用不同的配置。 升级电梯控制器将待机功耗降低 75% 以上，从 400 瓦降至 100 瓦。同时，安装自动断电将轿厢待机功耗降低 90%，从 90 瓦降至 9 瓦。
随着申请的认证数量不断增加，越来越多的人正在寻求乘搭净零能源浪潮，而像全球能源论坛这样的会议，人们可以在那里了解更多关于净零或净中性建筑的信息，成为优先事项. XNUMX 年前，很多人可能会嘲笑电梯对净零建筑的贡献，但许多人也认为横向移动的电梯是不可能的。
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