環(huán)保節(jié)能電梯控制裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種環(huán)保節(jié)能電梯控制裝置及其方法，由設置于電梯內(nèi)部的重量或人數(shù)感知器，電性連結(jié)重量或人數(shù)感知器的信號處理器，通過信號處理器內(nèi)預設的重量或人數(shù)啟動值，判定電梯承載重量是否大于或小于預設重量或人數(shù)啟動值后，以選擇性地操控電梯是否產(chǎn)生升降動作或靜止不動，有效減少不必要的“空載或低負載”搭乘情況，并積極倡導“多等1分鐘、可減少不必要的能源浪費”的共乘理念，否則針對不愿等待共乘的乘客，則必須自行爬樓梯上、下樓，以達到“稍待片刻！湊足人數(shù)！環(huán)保搭梯！(三個節(jié)能環(huán)保搭梯小步驟)（Just?Wait!Get?Weight!Green?Way?!3Ways!）”的環(huán)保節(jié)能效益，在目前電費高漲及節(jié)能減碳的趨勢中，可達到相當節(jié)能省電的預期效益。
【專利說明】環(huán)保節(jié)能電梯控制裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種環(huán)保節(jié)能電梯控制裝置及其方法，尤指一種能依據(jù)電梯所承載重量或人數(shù)，是否大于或小于預設的重量或人數(shù)啟動值，以選擇性操控該電梯是否產(chǎn)生升降動作或靜止不動，以達到環(huán)保節(jié)能的預期效果。
【背景技術】
[0002]根據(jù)2008年中國大陸學者沈鴻等人針對飯店及企業(yè)辦公大樓的用電調(diào)查研究顯示，電梯用電占總用電量的17%，僅次于冷氣空調(diào)用電量，但遠高于照明、供水等用電量。以全中國的電梯為例，光是一年就要花掉三百億度的電，約等同于八座中國臺灣林口發(fā)電廠一年的發(fā)電量。這些花費的電量，背后也代表著一千八百多萬噸的二氧化碳的排放量。若以樹木一生約吸收一噸的二氧化碳來估算，每年得多種一千八百多萬棵樹，才能吸收中國電梯所產(chǎn)生的二氧化碳。
[0003]隨著近年來高樓大廈林立，消費者逐漸建立依賴搭載電梯上下樓的習慣，因此電梯的設置數(shù)量永遠無法滿足消費者的需求，其配置數(shù)量逐年增長，電梯用電量對飯店及企業(yè)辦公大樓等而言，目前其占總用電量的比例應遠高于2008年的調(diào)查資料，預估約占17%-25%，其未來增加的速度及比例應還會逐年升高。
[0004]此外，根據(jù)中國臺灣臺達電公司的機電工程師以及大同OTIS電梯公司維修人員，針對臺達電內(nèi)湖總部企業(yè)大樓電梯所作的耗電量實測，發(fā)現(xiàn)一個人搭電梯下樓的耗電量，竟是一個人搭電梯上樓的107倍！也就是說，單獨一個人搭電梯下樓是非常耗能的，在排放
0.637公斤二氧化碳才能產(chǎn)生一度電的中國臺灣，孤單地搭電梯下樓，是既會讓公司多花電費，又會間接促使地球溫室效應的不智之舉。
[0005]為什么一個人搭電梯下樓，會比搭電梯上樓還耗電呢？依大同OTIS電梯公司維修人員說法，在一般大樓的電梯系統(tǒng)里(請參閱圖6)，會有一個類似鉛垂的配重塊設置于電梯系統(tǒng)另一側(cè)內(nèi)，以維持電梯系統(tǒng)兩側(cè)重量的平衡；一般而言，配重塊本身設計值會比未載人情況的電梯車廂重，而配重塊重量的選定值大約為其電梯最大滿載重量或總限制人數(shù)的30%-70%之間，其目的在于電梯系統(tǒng)兩側(cè)重量僅可能隨時保持平衡。
[0006]也就是說，如果只有一個人搭電梯下樓時，因為電梯車廂本身比配重塊輕，牽引馬達就得啟動把配重塊給拉起，當然就會消耗較多的電，若依此邏輯推算，如果在下樓時電梯車廂是滿載的話，其實是可利用電梯車廂本身的重力下降，所耗的電力也會比一個人時少得多。換言之，當越多人同時搭電梯下樓，電梯運作就愈省電。相反地，當一個人搭電梯從一樓上樓時，由于此時配重塊比電梯車廂重，因此只要靠著其配重塊本身重力及滾輪機構(gòu)，就能把電梯給升上去。
[0007]綜合上述分析，因電梯系統(tǒng)要同時考慮上、下樓層的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，電梯系統(tǒng)較佳省電模式為盡量維持電梯車廂及配重塊兩側(cè)的重量平衡，而配重塊重量的選定值約為其電梯最大滿載重量或總限制人數(shù)的30%_70%之間，所以其較佳省電模式的電梯運載重量應該為其電梯最大滿載重量或總限制人數(shù)的30%_70%之間，若配重塊與電梯車廂載重本身能達到重量平衡，不管針對上、下樓層，皆不需消耗太多電能，就能進行電梯節(jié)能控制運轉(zhuǎn)。
[0008]此外，相信許多人都有類似等電梯經(jīng)驗，明明電梯內(nèi)只有1-2人，但他們卻不等其它人，徑自關電梯門獨自上樓，完全沒有“共乘”概念及良好生活習慣，如果電梯一次可以乘載更多人，將可以減少不必要的來回運載，大大提升電梯的節(jié)能效率。因針對一般常見額定速度不變的電梯而言，電梯空載和滿載時，電機皆按照額定的轉(zhuǎn)速輸出額定的功率運轉(zhuǎn)，若在電梯只搭載1-2人的低負載情況，電梯依舊按照原先額定的速度輸出，但此時所需實際功率小于額定的功率，這就導致部分功率被閑置。因此，針對電梯車廂空載或低負載上、下樓層時，會產(chǎn)生許多額外能量浪費，若不能善加處理運用，就會浪費許多電能。
[0009]針對企業(yè)辦公大樓或大專院校教學大學，其電梯使用頻率更比一般住宅大樓高，尤其在上、下班或上、下課時段，其等候搭乘電梯的乘客眾多，若電梯每次都可以避免“空載或低負載”運轉(zhuǎn)，將比較省電。因此電梯內(nèi)部若能設定需達到預設的重量值或人數(shù)值才能啟動，就能鼓勵大家多等待I分鐘，讓該部電梯搭載人數(shù)值或重量值達到啟動值，有效減少不必要的“空載或低負載”搭乘情況，在目前“電費高漲”及“節(jié)能減碳”的趨勢中，將可達到相當?shù)墓?jié)能成效。此外，各國政府也鼓勵倡導鼓勵民眾于上、下3層樓內(nèi)以步行代替，以減少短程使用電梯并且減少電梯使用率來具節(jié)省耗能，但此倡導成效似乎不明顯，因為大多數(shù)的乘客若看到眼前恰好停一部電梯，即使只有他自己I個人搭乘上、下3層樓內(nèi)，他也會因方便而選擇搭電梯，并不會選擇爬樓梯。但如果電梯系統(tǒng)內(nèi)部設定需達預設的重量值或人數(shù)值才能啟動，那么針對短程使用電梯的乘客而言，若他無法再等待其它“共乘”的乘客，就能間接鼓勵他選擇爬樓梯上、下樓。爬樓梯除了可節(jié)能減碳，也有其它無形的好處，根據(jù)衛(wèi)生署所發(fā)布的資料，每天爬五分鐘的樓梯，一年可以減去五公斤，爬十分鐘樓梯，就等同于消耗了二百五十卡的熱量，間接促進乘客身體健康。
[0010]目前常見采用的電梯節(jié)能措施，可列舉如下:
[0011]1.管制部分電梯不?？康蜆菍?如三樓以下，鼓勵乘客多走樓梯，以減少短程使用電梯，甚至采用強制管制措施，采跳蛙式?？?，如一側(cè)電梯停偶數(shù)層、另一側(cè)采用奇數(shù)層?？?；或某些樓層不提供?？康?。
[0012]2.特定時間調(diào)整停靠樓層或關閉電梯:如四樓以下禁停，五層樓以下隔樓層運行；下班、假日、非高峰時段關閉部分電梯，減少電梯運轉(zhuǎn)臺數(shù)，降低耗電。
[0013]3.倡導高層建筑物電梯分段運行或隔樓層停開。
[0014]4.電梯采用連鎖控制:針對當時大樓內(nèi)所有的電梯使用狀態(tài)、乘客搭乘電梯及各樓層的叫車狀態(tài)，再經(jīng)過適當?shù)呐绍嚈C制(如最短派車路徑等)，則可針對當時電梯的使用情況作出最適合的派車決定，如以最近一臺電梯支持，以減少電梯啟動次數(shù)頻率，讓電梯有效利用率提高。并視乘客搭乘時段，必要時僅開啟數(shù)臺電梯或關閉數(shù)臺電梯，一方面提高電梯使用率，另一方面減少電梯啟動次數(shù)頻率，以提升電梯運行效率，并進而達到節(jié)省耗能的效果。
[0015]5.設定節(jié)能運轉(zhuǎn)模式:如上、下班及用餐高峰時段，電梯會自動至特定樓層(如I樓或頂樓)等待，減少人員因不耐久候，呼叫其它電梯，造成2臺以上電梯重復往同一樓層行進，形成不必要的浪費。
[0016]6.減少附屬電梯設備用電:如車廂內(nèi)照明超過一段時間(如30分鐘)不使用時會自動熄滅。[0017]7.鼓勵選用節(jié)能電梯設備:如無機房電梯、變頻式電梯或能量回饋型電梯等。
[0018]此外，針對目前的電梯運轉(zhuǎn)現(xiàn)有技術而言，一般有針對電梯使用安全考慮而予以限重警示，如某電梯限重700公斤負載，一般而言約可搭載10人(若以I人平均體重70公斤計算)，那么該電梯若搭載11人導致超重而響起警報聲，則第11人必須放棄搭乘，否則電梯將不會運轉(zhuǎn)而停滯在該樓層；以上為采用“太重則不動”安全設計概念，然而本發(fā)明是采用“太輕則不動”的節(jié)能環(huán)保設計概念，功能目的完全不同。
[0019]此外，如前述所言，一般的電梯大多用鋼索將電梯車廂懸掛在電梯井頂部機房的曳引輪上(請參閱圖6)，鋼索另一側(cè)則懸掛平衡用的配重塊，當電梯車廂移動時，配重塊就會朝反方向移動以保持平衡。然而由于每一次乘客數(shù)量無法確定，電梯車廂的總載重與另一側(cè)配重塊，并非隨時保持在重量的平衡比例，因此產(chǎn)生阻力而增加曳引輪的負載，易增加耗電量及磨損曳引輪等零件。針對此問題，建國科技大學工程學院教授周波設計的配重塊調(diào)整系統(tǒng)，就是在電梯車廂及配重塊兩側(cè)加裝重量傳感器及蓄水箱，當乘客進入電梯車廂讓總載重量增加時，抽水泵就會把液態(tài)物自電梯車廂側(cè)蓄水箱抽到配重塊側(cè)的蓄水箱內(nèi)；當乘客離開電梯車廂時，則配重塊的液態(tài)物也會被抽到電梯車廂側(cè)的蓄水箱內(nèi)，以維持兩側(cè)重量平衡。但針對一般電梯結(jié)構(gòu)而言，該技術除了必須于各樓層加裝蓄水箱及抽水泵等設備外，其泵系統(tǒng)必須隨時準備將液態(tài)物自配重塊側(cè)至電梯車廂側(cè)兩者間來回抽送，針對高樓層而言，其液態(tài)物輸送過程中亦會造成額外的能量損失及回流等待時間，造成乘客久候抱怨；況且此技術還是無法避免電梯不必要的“I人低負載”搭乘情況。
[0020]中國臺北城市科技大學學生林允晟等人發(fā)明“電梯節(jié)能控制系統(tǒng)”，因在日常生活搭電梯時，常遇到有人按錯樓層鍵但忘記取消，或等電梯等不及而先離開，讓電梯產(chǎn)生不必要的開啟與?？?，若半夜出現(xiàn)電梯無人卻開啟的場景，既嚇人又耗電。他們利用超音波作人體感應器，偵測該等待樓層有人時才打開電梯門，無人時則關燈、停止運轉(zhuǎn)，達到省電節(jié)能效果，但此技術還是無法避免電梯不必要的“ I人低負載”搭乘情況。
[0021]中國臺灣實用新型專利第M373910號的升降設備的荷重檢知顯示裝置」，其主要目的在于提供一種貨物升降設備的荷重檢知顯示裝置，能偵測放置于升降設備中貨品對象的重量，并實時顯示重量信息。因貨車車輛在地磅站過磅時，會造成貨品運送流程的阻滯，因此若在貨物自廠房出貨的輸送過程中，便能測量所載貨物的重量，則能省去在地磅站過磅的時間，以提高運送速度。本技術讓客戶輸送貨品過程中的測重步驟更為便捷，進一步有效縮短物流時間與成本。但是，本技術只是單純地偵測升降設備中貨品對象的重量，并實時顯示重量信息于顯示器上，無法在邏輯判定升降設備承載重量是否大于或小于該預設重量啟動值后，進一步操控升降設備該是否產(chǎn)生升降動作或靜止不動，亦無法達到有效減少不必要的“ I人低負載”搭乘情況等功能。
[0022]另外，請參考中國臺灣發(fā)明專利
【發(fā)明者】許耿禎 申請人:許耿禎