液压升降机的卷土重来

研究表明，在某些用途中，液压升降机比牵引升降机的环境足迹更轻。

该论文发表于   柏林 2018 年国际垂直运输技术大会，并首次发表在 IAEE 书中 电梯技术22，由 A. Lustig 编辑。 经国际电梯工程师协会许可转载  (www.elevcon.com).

欧洲电梯和电梯部件协会 (ELCA) 要求西班牙阿拉贡萨拉戈萨大学的 ITAINNOVA 实验室对液压和牵引电梯进行一系列生命周期评估 (LCA)，并在环境方面比较获得的结果影响。 ITAINNOVA 收集了最近几代两种类型的升降机的数据并进行了汇总以进行比较。 计算方法使用 CML-IA、基线 EU25 和 ReCiPe，如电梯产品类别规则 (PCR) 草案 (Environdec) 所推荐的。 使用的 LCA 软件是 SimPro 8.0.3。 该软件中实现的数据库是 Ecoinvent v3.1。 研究中包括的环境影响类别是气候变化：kgCO2e 和 ReCiPe：Pt（点）。 结果表明，在前 1 年中，液压升降机的环境足迹比使用类别 2 和 50（每天 125 次和 3 次）以及部分使用类别 300（每天 20 次）的牵引升降机更轻。 牵引升降机在使用类别 3（超过 20 年的使用寿命）及更高级别时具有更好的环境性能。

倡议

2014 年，ELCA 工作组启动了一项由 ITAINNOVA 完成的研究，首次比较了最新一代牵引和液压升降机的 LCA。 考虑的生命周期为 20 年，但欧洲电梯的平均寿命接近 50 年。 该研究与 PCR Lifts 的出版同时启动，ELCA 成员（GMV、Blain、Hydroware）对此做出了积极贡献。 PCR Lifts 于 2015 年 XNUMX 月发布。

ITAINNOVA 的任务是使用气候变化系统 (kgC1) 的方法分析 2 年来使用类别 3、25745 和 20（如 ISO 02-II 中定义）的一系列电梯的生命周期清单 (LCI)和 EcoIndicator (ReCiPe)。

电梯定义

使用类型

液压和牵引升降机

欧洲政策非常注重减少能源消耗、提高效率和可持续性。 电梯的使用寿命很长。 最少安装20年，总寿命往往达到50年以上。 因此，生产、维修、维护和现代化对电梯的环境足迹产生重大影响。

电梯是一种交通工具。 它意味着人员和货物运输的舒适性、完全可达性和可靠性/安全性。 电梯优化了建筑物的使用及其价值。 能源消耗排在这些优先事项之后，必须在电梯的整个生命周期的背景下考虑，而不仅仅是待机和使用期间的电力消耗。

五站住宅楼的现代电梯的能耗基本上很低，每年约为 170 欧元（192 美元）。 总体而言，待机能耗高于电梯使用过程中的能耗。

此前，有关液压升降机环境性能的误导性宣传活动已被领导。 例如，它出现在一些国际标准化组织 (ISO) 文件和 2010 年德国 AMEV 指令中 Hinweise für Planung, Ausschreibung & Betrieb von Aufzugsanlagen in öffentlichen Gebäuden (公共建筑电梯系统规划、招标和运营的指示给在德国公众发起新电梯招标的公务员 Buildings）。 AMEV 要求说明在公开招标中使用任何液压升降机的理由。 德国公共建筑实际上排除液压升降机是基于错误的结论，特别是在 2010 年 E4 研究中，该研究仅考虑了运行期间的能源使用。

AMEV 文档中的示例：

“2.2.3 出于环境保护的原因。 . ., 液压升降机只会安装在特殊情况和充分解释的情况下。 …… 2.5 牵引式升降机与液压式升降机相比有很大的优势。 . . .4.3.1 根据应用领域，新安装（无齿轮、带曳引轮和频率控制）将首选电动牵引升降机。 只有在有充分理由的特殊情况下才会安装液压升降机。”

此后，ELCA 和 VDMA（德国机械工程协会）均表示，所有无根据的指令已从最新版的 AMEV 文件中删除。

研究的范围

研究范围是：

• 使用现代技术收集数据并为中程升降机生成 LCA，中程升降机约占欧洲新升降机市场的 80%
• 比较使用类别 1、2 和 3 (ISO 25745) 的液压升降机和无齿轮无机房 (MRL) 牵引升降机
• 分析新装置和现代化改造，并比较完全更换和部分改造
• 用支持数据分析每种驱动技术的优势
• 制定 LCA 作为环境产品声明 (EPD) 的基础，该声明可以成为一个联合项目
• 分析 PCR 对 LCA 的影响

E2 报告中的图 4 仅显示了测量的旧安装电梯的运行能耗。 结论是，液压升降机通常是低能效的。

国际狮子会

LCI 的阶段是：

1. 材料种类
2. 交通网络
3. 制造业生产环境
4. 分布
5. 绝大部分储备使用
6. 生命的尽头

LCA 和 LCI

LCI 将所有原材料都考虑在内，从而影响结果。 制造阶段的一个重要参数是专用能量，例如用于在机舱或门上进行焊接的能量。 对于运输和配送，交货距离会影响结果。 使用阶段（主要是能耗和维护）是影响 LCA 结果的关键阶段之一。 该研究应用了电力传输协调联盟 (UCTE) 电力组合。

由于所用材料的回收率高，拆解和回收的影响较小。

LCA 需要时间。 ITAINNOVA 收集了一系列电梯的数据，包括安装和现代化改造。 有用数据的收集是一个漫长的过程，包括测量、采购和消费数据的分析，以及从供应商和次级供应商处获取数据等。

物质相

采购阶段

制造阶段

分配阶段

使用阶段

在使用类别 3（300 次/天）（表 3）中，液压升降机在使用过程中消耗的更多能量只会对升降机的总体性能产生负面影响（与牵引升降机相比）。

维护阶段

表 4 显示了用于研究中设想的 20 年使用寿命的备件材料的平均数量（以千克为单位）。 两种类型的电梯都考虑了 6,000 公里的技术人员旅行（例如，10 次 30 公里/年的干预或 60 次 XNUMX 公里/年的干预）。

生命周期结束阶段

对环境造成的影响

对于环境影响评估，所考虑的国家生产和使用的电力组合（包括进口及其来源）具有影响。 波兰燃烧煤炭，因此其发电厂排放大量二氧化碳₂. 这给出的结果比法国差得多，因为二氧化碳非常低，所以是同类中最好的₂ 它发出。 （核能是法国最大的电力来源，不排放二氧化碳₂.) 除核能外，能源的可再生性越强，电梯对环境影响的结果就越不重要。 ITAINNOVA 在本研究的电力结构中使用了欧洲能源生产商的平均值：UCTE。

气候变化 指示符

考虑到本研究和气候变化的影响类别（图 5），使用类别 1 和 2 的液压升降机在总环境影响方面的结果始终较低。使用寿命越长，液压升降机的正差异越大. 在使用类别 3 的情况下，存在使用年数（七到八年）的断点。 到目前为止，液压升降机的总体影响在气候变化方面也较低。

生态指标配方

根据本研究和 ReCiPe（图 6）的考虑，液压升降机的结果在使用类别 1 和 2 的总环境影响方面始终较低。使用寿命越长，液压升降机的正差异越大。 在使用类别 3 的情况下，存在使用年数 (21-22) 的断点。 到目前为止，液压升降机的总影响在 ReCiPe 方面也较低。

断点结果的解释

根据本研究的考虑以及气候变化和 ReCiPe 的影响类别，使用类别 1 和 2 的液压升降机的结果在总体环境影响方面总是较低（更好）。 使用寿命越长，液压升降机的正差异就越大。

在使用类别 3 的情况下存在以年为单位的断点。这大约是使用七到八年，在气候变化方面，液压升降机的总影响也较低。 然而，在 ReCiPe 术语中，这个断点大约是使用 21-22 年。

一方面，两种结果之间的差异是由计算标准中的不同影响考虑给出的。 气候变化是一种单一影响影响类别，仅关注与温室气体产生相关的方面，而 ReCiPe 额外关注（以及标准化和标准化标准）多达 18 个影响类别，所有影响类别均具有单一结果值。 没有一个是正确的或不正确的。 两者都是问题的不同近似。 因此，结论应该是从 LCA 角度来看，对于使用类别 3，更好的技术之间存在断点。并且，该断点可以在产品寿命范围内，具体取决于任何案例的具体情况和使用的数据为研究。 这些数据不仅包括来自产品的数据，还包括来自计算标准或地理因素的数据。

另一方面，围绕使用类别 2 和 3 的日常出行范围的趋势变化是由两种技术在待机或出行条件下的能源需求差异给出的。 在本研究收集的数据中，液压升降机在待机期间的消耗量低于牵引升降机，而牵引升降机在行驶期间的消耗量更低。 这意味着每天待机时间越长，液压升降机的总能耗就越低。 反之，每天的行程次数越多，牵引升降机的总消耗量相对越低。 这就是第 3 类出现断点但第 2 类没有出现断点的原因，因为这两种类型的能源消耗在两者的中间日常旅行次数中都有补偿。

最终结论：比较液压升降机和牵引升降机

使用为研究编制的数据以及用于一般清单和计算的评估假设，可以得出以下结论：

• 液压升降机在初始阶段（主要是材料和运输）的影响较小，总是会以“从摇篮到大门”的方式（不包括服务期）产生具有更好（更低）环境特征的产品。
• 液压升降机对于那些使用不是很频繁的类别有更好的配置，从而为使用类别 1 和 2 提供更好的全局选择。
• 牵引电梯在使用类别 1 和 2 的初始阶段具有更高的影响，在服务阶段（能源消耗）的影响更糟。对于更频繁的使用（类别 3 及更高），服务期间的较低能源消耗往往会弥补最初的影响较大，导致每天 300 多次出行的设施的总体环境状况较低。 对于第 3 类，液压升降机对于寿命比平时短的特殊情况可能是更好的选择。
• 如果应用不同的电力组合，分析的配置可能会获得不同的结果和结论。

现代化

20 年后，液压升降机的现代化改造相当于对现有升降机井进行全面更换。 只考虑环境影响。 其他变量，例如最先进的安全性、机舱大小、用途变化和现代性等均未考虑在内。

简化库存

对环境造成的影响

气候 变化指标

根据本研究的考虑以及气候变化的影响类别（图 7），对于使用类别 1、2 和 3，液压升降机现代化的结果在总体环境影响方面始终低于（更好）任何其他新升降机具有相似的特征。 对于第 1 类和第 2 类，寿命越长，现代化的正差异越大。

在使用类别 3 的情况下，断点可能存在数年，但预计会在现代化电梯的使用寿命内发生。

生态指标配方

考虑到本研究和 ReCiPe 的影响类别（图 8），使用类别 1、2 和 3 的液压升降机现代化的结果在总体环境影响方面始终低于（更好）具有类似特征的任何其他新升降机. 对于第 1 类和第 2 类，寿命越长，现代化的正差异越大。 在使用类别 3 中，可能存在年度断点，但预计会在现代化电梯的使用寿命内发生很长时间。

结果汇总

运行和待机阶段的能耗是最重要的因素之一。 寿命越长，总的影响就越重要。 因此，能量类型在总影响的计算中很重要。 在使用当前 PCR Lifts 规则的评估时，维护和原材料是第二重要的因素。

LCA 是对电梯的环境影响和可持续性的唯一真正分析。 LCA 评估是完整的，可以清楚地了解已安装电梯对环境的全部影响。 使用过程中的能源消耗只是整体情况的一部分，即使它很重要。 数据收集和 LCA 甚至 EPD 准备的成本和努力都很高。 对于中小型企业来说，成本被认为是过高的。

在招标中，目前欧洲不需要 LCA。 这看起来不会很快改变。 LCA 表明，现代液压升降机是完美的选择，对于住宅以及通常交通量相对较低的所有低层建筑来说更具可持续性。

对于高行程和高流量，牵引式升降机是更好的解决方案，对环境的影响（包括能源消耗）更低。

深思熟虑的现代化改造比在同一竖井中完全更换新电梯更具可持续性。 这就是循环经济在起作用。

致谢

德国、希腊、意大利、西班牙和瑞典的几家公司共同资助了这项于 2017 年底完成的研究。我们感谢 ITAINNOVA 项目经理 Carlos Peribanez。 萨拉戈萨大学的技术中心 ITAINNOVA 在 LCA 和效率相关主题方面经验丰富。 ITAINNOVA 实验室监测机器人和自动化等新技术，并熟悉汽车和电梯行业。