报告发布：《智能化高能效电梯》

背景

电梯作为现代建筑中必不可少的垂直运输设备，其运行能耗在整体建筑能源消耗中占有显著比例，尤其是在高层和超高层建筑中。采用高能效电梯技术，如永磁同步电机、能量回馈系统、智能群控调度系统和轻量化材料设计，可以显著降低电梯的运行能耗。此外，智能调度系统通过优化电梯运行路径和减少等待时间。综合来看，智能化高能效电梯不仅能够降低建筑的整体能耗，减轻电网负担，还能提高用户的使用质量，对推进低碳建筑和可持续发展具有深远意义。

基于此，中瑞零碳建筑项目瑞方实施团队intep-Skat联合全球领先的电梯供应商迅达电梯，为选定的示范工程提供高能效电梯规划设计方面的支持。双方团队从电梯系统设计、智能监控、群组控制、电梯节能标准等方面对现有电梯设计方案和产品进行了评估，并对其节能潜力进行了估算，提出了优化建议。

高能效电梯

电梯能耗虽然低于供暖、制冷和照明系统，但随着建筑节能技术的进步，电梯能耗占比在过去几年有明显提升，特别是在零碳建筑中，电梯能耗占比较高。因此采用符合环境友好标准的电梯技术尤为重要。在瑞士，依据ISO 25745-2标准，电梯应达到A级能效，并通过环境产品声明(EPD)评估全生命周期的生态性能。具体而言，通过下述措施实现节能减排：

1. 设计优化：

• 电梯系统整体设计追求紧凑、轻量化与耐用性，优化材料使用以减少资源消耗。

• 曳引介质多样化（如钢丝绳、皮带等）为能源使用效率与设备寿命提供优化可能。

• 轻质内饰材料的应用提升运行效率，降低能耗。

2. 节能模式：

• 系统组件配备 ECO 或待机模式，可降低高达 40%的能耗。

• 智能控制系统优化电梯轿厢照明与设备状态（如切换至待机模式），节约能耗。

• 车门驱动装置的待机模式设计兼顾安全与节能。

3. 关键节能技术：

• 无齿轮设备：无需润滑油，运行平稳，减少维护需求。

• 再生变频器技术：将制动时产生的能量回馈电网，为未来运行提供动力。

• 再生式驱动装置：利用建筑物电网中的能量驱动电梯，实现能源循环利用。

4. 启动与运行能效提升：

• 启动过程平稳，无峰值电流，快速进入低能耗状态。

• 先进定位技术减少不必要的系统复位。

5. 智能操作与效率提升：

• 智能操作、下行集控和选择性集控策略提升乘客运输效率。

6. 节能部件与照明技术：

• 轿厢内照明与指示系统采用 LED 技术，寿命延长 20 倍，显著降低能耗。

7. 冷却负担与辅助效益：

• 发热量减少高达 50%，降低电梯机房冷却需求。   

• 通过环保措施，客户可获得政府资助、公用事业项目返利及绿色建筑认证积分。

中瑞零碳建筑工程示范案例

无锡示范工程

无锡示范工程位于江苏省无锡市，属于夏热冬冷气候区，总建筑面积210,980平方米，致力于进一步探索低碳园区建设（包括零碳会议中心），打造无锡金融产业文化新名片。园区内零碳会议中心配备6部电梯和2部自动扶梯，设计运行高度和停靠站数不同以满足贵宾服务、特定区域服务及大容量公共运输等需求。综合评估显示，6部电梯的年度总能耗约16,502千瓦时。经过瑞士团队基于国际标准的能耗估算显示，合理优化后电梯年耗电量可降至4,380至5,100千瓦时，显示出高达70%的节能潜力。此外，通过智能群组控制器优化交通管理系统，可进一步减少电梯群组能耗30%。

图 1: 规划阶段效果图，1#楼（红圈标注），来源：无锡示范工程

为了优化无锡示范工程的电梯能耗，intep-Skat团队和示范工程进行了多次沟通，并提出了如下建议：

1. 合理布局与交通优化：

• 在入口大厅设置便捷、美观的楼梯，服务于一层间的快发通行，减少电梯使用需求，集中资源服务残疾人或材料运输等特定场景。

2. 智能化控制：

• 为多楼层电梯群组引入智能电梯群控制器，高客流时段优化运行效率，低客流时段切换至节能模式，降低整体能耗。

3. 优选高能效设备：

• 选购能效等级最高的电梯与自动扶梯，尽管初期成本增加，但通过降低长期能耗可实现快速回本。

4. 优化轿厢设计：

• 电梯轿厢装饰材料应在保证功能性与美观性的同时，尽量控制重量，避免额外的能耗负担。

5. 交通流量模拟：

• 在混合用途大楼等复杂场景中，项目初期应进行能源优化为核心的交通流量模拟，为建筑设计提供科学依据，提高能源管理效率并降低运营成本。

大连示范工程

大连示范工程位于大连市中山区虎滩东沟，项目建筑面积约 161130 平方米。项目规划设计条件明确要求，该地块项目全面按照国家标准《近零能耗建筑技术标准》（GB/T51350-2019）中“近零能耗建筑”的能效标准进行设计与建造，并取消了传统集中供热形式。设计过程使用了大量创新绿色低碳技术手段, 实现住宅区一年四季维持恒温、恒湿、恒氧、恒静、恒洁的高标准室内环境品质。

项目规划在每栋住宅楼配备单部电梯，载重能力1,000公斤，运行速度1.0米/秒，覆盖22米的运行高度，共设7个停靠站。瑞士团队根据ISO标准及类似应用案例分析，预估单部电梯的年能耗在700至800千瓦时之间。此外，瑞士团队提出如下建议，进一步提升项目节能潜力。

1. 优先选择高能效产品：

• 采购时应始终优先选择能效等级最高的电梯，即使初期投资成本可能略有增加，但考虑到电梯在整个生命周期内的频繁使用，这部分额外投入将在未来几年通过显著的能耗节省得以回收，具有较高的长期经济效益。

  
  

2. 优化轿厢装饰设计：

• 电梯轿厢的装饰需在美观与实用性之间寻求最佳平衡，同时严格控制装饰材料的重量。每增加一公斤的额外重量都会增加升降过程中能源消耗，从而对电梯的长期运行成本产生累积影响。因此，优化设计应以轻量化为原则，在实现装饰功能的同时有效降低能耗。

哈尔滨示范工程

哈尔滨示范工程是一个既有公共建筑超低能耗改造项目，改造后建筑功能为科研、实验、示范，总建筑面积8657.28平方米。建筑地上7层，地下1层。本项目是国内严寒地区首个入选中瑞零碳建筑项目示范工程，本项目围绕建筑产业开展严寒地区节能降碳关键技术攻关，重点突破高纬度超低能耗建筑围护结构、新风技术、可再生能源应用、新型材料研发等技术瓶颈，推动技术、设备、材料等超低能耗科技成果应用与转化。

建筑配备一部载重1,350公斤、运行速度1.75米/秒、停靠8站的老旧电梯。项目团队初步估算该电梯的年能耗为15,019千瓦时。经过瑞士团队基于国际标准的能耗估算显示，合理翻新优化后电梯年耗电量可降至1,400至2,700千瓦时。

通过分析，该项目显示出电梯现代化改造的潜在价值。新型电梯不仅技术更先进，能耗也显著降低，有助于提升能源利用效率。然而在决定电梯是否全面更换或部分更新时，应综合评估现有电梯的运行状态、备件供应、改造成本及效益等因素，制定科学合理的改造方案，以最大限度地实现节能目标并优化项目效益。

总结

总的来说，经过对示范工程电梯能耗进行分析，发现在建设零碳建筑过程中，电梯能耗还有进一步降低空间，同时也是建筑实现零碳目标的一个关键因素。为此，intep-Skat团队针对优化电梯系统，降低电梯能耗提出了如下建议：

1. 优选能效等级较高的产品：

• 能效等级是单梯建筑选择电梯与自动扶梯的核心评判标准，所有供应商需严格遵循ISO标准，精确计算并验证其年能耗数据，确保品牌间数据具有直接可比性。

• 初期为提升能效的投资将在短期内通过节能效果迅速回收。

2. 建筑布局与交通优化：

• 在建筑设计中，通过在大堂显著位置设置美观便捷的楼梯，可引导一层内的交通流，降低电梯使用频率，进一步减少能耗。

• 对于功能复杂的建筑，应采用交通模拟技术优化电梯和自动扶梯的布局，并合理配置设备的数量与位置。
  

3. 智能系统与协同技术应用：

• 在银行等大型建筑中，推荐使用智能电梯群控系统与目的地选层功能的组合策略，在高峰时段提升服务效率，低峰时段自动调整为节能模式，降低能源浪费。

• 再生式逆变器、永磁电机、LED照明、信息显示屏等技术已成为标配，但在采购过程中仍需结合性能与报价，确保性价比最优。
  

4. 环境影响与生命周期考量：

• 除使用阶段的能效表现外，应关注产品的内含碳排放量，采用环境产品声明（EPD）评估产品全生命周期内的环境影响。

• 这不仅有助于环境保护，也为建筑满足绿色认证要求提供支持。   

5. 轿厢设计与附加重量控制：

• 电梯轿厢内部装饰材料的重量需严格控制，每增加一公斤负载都会对电梯生命周期内的能耗产生持续影响，因此需在美观与能效之间找到平衡。

6. 电梯系统的重要性提升：

• 随着暖通空调、照明等其他能耗系统效率的提高，垂直运输设备在建筑总能耗中的占比可能进一步上升。因此，优化电梯系统的能效不仅是提升整体建筑能效的关键，更是实现绿色可持续建筑发展的重要举措。

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为了共同应对全球气候变化，加强中瑞两国在建筑行业减排领域的合作，2020年11月24日，中华人民共和国住房和城乡建设部与瑞士联邦外交事务部与签署了在建筑节能领域发展合作的谅解备忘录。在此备忘录框架下，瑞士发展合作署(SDC)发起并资助了中瑞零碳建筑项目，旨在通过引入瑞士的经验和技术，支持中国制定零碳建筑技术标准和建筑行业中长期碳减排路线图，并在不同气候区建设零碳建筑示范工程，同时开展多种形式的能力建设活动，最终推动中国建筑行业的碳中和发展。

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