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國立海洋科技博物館電梯能源回收系統

2021-07-23

 

江沅晉 副教授

文化大學機械工程學系


現代化都市大樓建築,在趨向高層化、大規模化的發展趨勢下,電梯已成為大樓內維繫人員及貨物上下流通的主要通道。大樓用戶或訪客每天出入往來,無不經常搭乘電梯。電梯已經成為大樓的必要設備,不僅節省了人們上下樓梯的力氣,也提高了空間的利用價值。電梯的基本工作原理為使用一定滑輪組,一側是乘客搭乘的車廂側;另外一側是掛鐵塊的配重側;兩者透過鋼索連結起來,中間滑輪部分代表的即是由馬達驅動之捲揚機。一般電梯運轉時,依照不同的載運狀況,主要可以區分成以下四個行程。

行程一 : 滿載行程往上

此是車廂重載並由低樓層往高樓層移動,由於車箱在下而且重量大於配重,捲揚機處於出力運轉狀態,馬達出力拉車廂上升,會消耗電力,為電動機模式,如圖1所示

行程二 : 空載行程往下

此是車廂輕載並由高樓層往低樓層移動,由於配重在下而且重量大於車箱,捲揚機處於出力運轉狀態,馬達出力拉配重塊上升,以使車廂往下,為電動機模式,如圖1所示。

圖1 電動機模式(資料來源:台達電梯電力回生裝置簡報)

行程三 : 滿載行程往下

此是車廂重載並由高樓層往低樓層移動,由於車箱在上而且重量大於配重,捲揚機處於剎車運轉狀態(被車箱拖著走),馬達必須抗拒來自車廂的重力牽引,以發電機模式將載重的重力位能差轉為電能輸出,為發電機模式,如圖2所示。

行程四 : 空載行程往上

此是車廂輕載並由低樓層往高樓層移動,由於配重在上而且大於車箱重量,捲揚機處於剎車運轉狀態(被配重拖著走),馬達必須抗拒來自配重塊的重力牽引,以發電機模式將配重塊與輕載車廂的重力位能差轉為電能輸出,為發電機模式,如圖2所示。

圖2 發電機模式(資料來源:台達電梯電力回生裝置簡報)。

由上可知,當電梯滿載(載客多)上樓跟空車(載客少)下樓,這兩種情況因為需消耗電力去推動較重的部分(車廂或配重塊),所以處於電動機模式。而當電梯滿載(載客多)下樓跟空車(載客少)上樓,這兩種情況皆為發電機模式,可進行電梯電力回收,將多產生出來的重力位能差轉換為電能進行回收。

而傳統電梯電力回收方法,為加一組電阻,直接把電能變成熱能,散失在機房內,此方式產生廢熱也浪費機房空調電能。目前較為節能做法,為利用變頻器把捲揚機回生的電力變頻整流成為大樓的電力規格,回送至大樓電力系統內,提供給電網的其他設備(如照明或空調等) 使用。

為了讓社會大眾對於電梯電力回收系統能夠有更深入的瞭解,本計畫於北北基「藍海綠能實踐基地」-「國立海洋科技博物館」主題館大廳C棟電梯建立一套電梯能源回收系統,並搭配智慧展示系統,讓民眾可以即時瞭解本系統即時的耗電量與發電量等運轉數據,如圖3~4所示,對於系統整體之運作有一更深入瞭解。

圖3 「藍海綠能實踐基地」電梯能源回收系統。

圖4 海博館智慧展示系統。

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