1. Nguyên tắc hoạt động cơ bản
1.1 Thang máy kéo
Thang máy kéo sử dụng dây thừng hoặc đai thép để treo ô tô và đối trọng từ ròng rọc kéo được dẫn động bởi động cơ điện. Nguyên lý cơ bản là ma sát: các dây bám chặt vào bề mặt có rãnh của puly kéo và khi puly quay, các dây sẽ di chuyển, nâng hoặc hạ ô tô. Đối trọng, thường bằng trọng lượng ô tô cộng với 40-50% công suất định mức, cân bằng hệ thống và giảm thiểu mô-men xoắn động cơ cần thiết để vận hành.
Thang máy kéo hiện đại sử dụng bộ truyền động tần số biến đổi điện áp (VVVF) để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn động cơ. Bộ truyền động chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành DC, sau đó đảo ngược về tần số AC có thể thay đổi, cho phép điều khiển tốc độ chính xác từ 0 đến tốc độ định mức với hiệu quả cao. Bộ truyền động tái tạo có thể trả lại năng lượng cho lưới điện của tòa nhà trong quá trình giảm tốc hoặc giảm tốc, nâng cao hơn nữa hiệu quả.
1.2 Thang máy thủy lực
Thang máy thủy lực hoạt động theo nguyên lý Pascal: một máy bơm thủy lực dẫn động bằng điện đẩy dầu vào xi lanh, đẩy một pít-tông nâng ô tô lên. Để hạ xuống, một van điều khiển sẽ giải phóng dầu từ xi lanh trở lại bình chứa và xe đi xuống dưới tác dụng của trọng lực. Không giống như hệ thống lực kéo, thang máy thủy lực không sử dụng dây thừng - piston hỗ trợ trực tiếp tải trọng ô tô.
Có hai cấu hình chính. Hệ thống trong-lỗ (tác động{2}}trực tiếp) đặt xi lanh vào lỗ khoan bên dưới hố thang máy, với pít-tông kéo dài lên trên để đỡ cabin. Hệ thống ít lỗ-sử dụng pít-tông ống lồng-gắn bên hông kéo dài dọc theo ô tô, loại bỏ nhu cầu khoan sâu. Thiết kế ít lỗ-đặc biệt thuận lợi ở những khu vực có mực nước ngầm cao hoặc nền đá gần bề mặt.
2. So sánh hiệu suất
| tham số | Thang máy kéo | Thang máy thủy lực |
|---|---|---|
| Phạm vi tốc độ | 0.5 – 10+ m/s | 0.15 – 1.0 m/s |
| Chiều cao du lịch | Không giới hạn (thực tế: 600+ m) | Thông thường Nhỏ hơn hoặc bằng 21 m (6-7 tầng) |
| Khả năng chịu tải | 320 – 5,000+ kg | Lên tới 20,000+ kg (chuyên chở hàng hóa) |
| Hiệu quả năng lượng | Cao (có khả năng tái tạo) | Trung bình (không có đối trọng) |
| Đi xe êm ái | Xuất sắc | Tốt (nhiệt độ dầu ảnh hưởng đến hiệu suất) |
| Phòng máy | Bắt buộc (hoặc tùy chọn MRL) | Cần thiết cho bộ phận bơm |
| Thời gian cài đặt | 2 – 4 tuần | 1 – 2 tuần |
| Chi phí ban đầu (điển hình) | Cao hơn | Thấp hơn cho mức tăng-thấp |
| Chi phí bảo trì | Dài hạn{0}}thấp hơn | Cao hơn (bảo trì hệ thống dầu) |
| Độ ồn | Rất thấp (phòng máy bị cô lập) | Cao hơn (tiếng ồn phòng bơm) |
3. Phân tích hiệu quả năng lượng
Tiêu thụ năng lượng là nơi hai công nghệ khác nhau đáng kể nhất. Thang máy kéo có đối trọng vốn đã hoạt động hiệu quả vì động cơ chỉ cần khắc phục sự mất cân bằng giữa tải trọng toa xe và đối trọng, cộng thêm lực ma sát và gia tốc. Thang máy kéo VVVF hiện đại có thể đạt mức tiêu thụ năng lượng 0,3-0,6 kWh trên 1.000 kg-m công việc vận chuyển.
Thang máy thủy lực không có đối trọng, nghĩa là bộ phận bơm-động cơ phải cung cấp toàn bộ áp suất thủy lực để nâng ô tô bất kể tải trọng. Trong quá trình đi xuống, năng lượng bị tiêu tán qua van điều khiển dưới dạng nhiệt thay vì được thu hồi. Mức tiêu thụ thang máy thủy lực thông thường dao động từ 1,0-2,5 kWh trên 1.000 kg-m - cao hơn khoảng 3-4 lần so với lực kéo tương đương.
Ưu điểm của ổ đĩa tái sinh:Bộ truyền động lực kéo tái tạo hiện đại có thể phục hồi 20-40% năng lượng được sử dụng trong quá trình đi xuống, đưa năng lượng trở lại vào lưới điện của tòa nhà. Trong thời gian sử dụng 20 năm trong một tòa nhà có mật độ giao thông cao, việc phục hồi này có thể bù đắp một phần đáng kể chi phí ban đầu.
Đối với các tòa nhà đang tìm kiếm chứng nhận LEED hoặc hoạt động tại các khu vực pháp lý có quy định năng lượng nghiêm ngặt, thang máy kéo ngày càng trở thành lựa chọn khả thi duy nhất. Tuy nhiên, đối với các tòa nhà thấp-có mức sử dụng hàng ngày ở mức tối thiểu, khoảng cách về hiệu quả có thể quá nhỏ để có thể đầu tư ban đầu cao hơn.
4. Yêu cầu về lắp đặt và không gian
4.1 Yêu cầu về trục và hố
Thang máy kéo yêu cầu cấu trúc phía trên đáng kể để hỗ trợ phòng máy (hoặc máy kéo trên cao trong thiết kế MRL). Kích thước trên cao tối thiểu (khoảng cách từ tầng trên cùng đến trần trục) dao động từ 3,8 mét đối với thang máy trong phòng máy-tiêu chuẩn đến 3,2 mét đối với cấu hình MRL. Độ sâu hố thường là 1,2-1,8 mét tùy thuộc vào tốc độ và vùng đệm.
Thang máy thủy lực có yêu cầu về chi phí linh hoạt hơn - thường chỉ ở mức 3,0 mét - vì phòng máy nằm liền kề với trục chứ không phải phía trên trục. Tuy nhiên,-hệ thống thủy lực trong lỗ yêu cầu phải khoan một lỗ khoan sâu bên dưới hố, lỗ khoan này có thể gặp các chướng ngại vật như đá gốc, nước ngầm hoặc các tiện ích ngầm. Chi phí khoan có thể tăng thêm 5.000-20.000 USD cho dự án, tùy thuộc vào điều kiện mặt đất.
4.2 Những cân nhắc về phòng máy
Phòng máy kéo phải được bố trí ngay phía trên trục hoặc lệch trong khoảng cách tối đa được chỉ định (thường là 15-20 mét theo chiều ngang theo EN 81-20). Phòng phải chịu tải trọng tĩnh và động của máy kéo, có thể vượt quá 5.000 kg khi lắp đặt công suất cao. Việc cách ly rung động giữa phòng máy và kết cấu tòa nhà là rất quan trọng để ngăn chặn sự truyền tiếng ồn.
Phòng máy thủy lực (phòng máy bơm) có thể được đặt cách trục tối đa 15 mét và chỉ cần hỗ trợ-ở mức sàn. Tuy nhiên, chúng phải chứa bộ nguồn thủy lực, bình chứa dầu và tủ điều khiển với kích thước phòng tối thiểu khoảng 2,5 m × 2,0 m × 2,2 m. Việc quản lý tiếng ồn và nhiệt độ dầu yêu cầu phải có hệ thống thông gió và các biện pháp ngăn chặn dầu (khay tràn) là bắt buộc ở nhiều khu vực pháp lý.
5. Tổng chi phí sở hữu
Tổng chi phí sở hữu (TCO) trong thời gian sử dụng 25-năm thường ưu tiên thang máy kéo cho các ứng dụng-cao tầng và-cao tầng, trong khi hệ thống thủy lực có thể cung cấp TCO thấp hơn trong các tình huống cụ thể là thấp tầng.
| Thành phần chi phí (25 năm, tòa nhà 6 điểm dừng) | Lực kéo | thủy lực |
|---|---|---|
| Thiết bị & lắp đặt ban đầu | $75,000 – $120,000 | $45,000 – $75,000 |
| Năng lượng (tích lũy) | $18,000 – $28,000 | $55,000 – $85,000 |
| Hợp đồng bảo trì & dịch vụ | $45,000 – $65,000 | $55,000 – $80,000 |
| Đại tu lớn (1-2 mỗi vòng đời) | $12,000 – $20,000 | $15,000 – $25,000 |
| TCO 25 năm (phạm vi điển hình) | $150,000 – $233,000 | $170,000 – $265,000 |
Lưu ý: Chi phí mang tính tham khảo cho thang máy chở khách nặng 630 kg, 6{2}}điểm dừng trong một tòa nhà thương mại có mật độ giao thông trung bình. Chi phí thực tế thay đổi đáng kể tùy theo khu vực, mô hình giao thông và điều khoản hợp đồng dịch vụ.
6. Hướng dẫn đăng ký
Dựa trên các đặc tính kỹ thuật, áp dụng các nguyên tắc lựa chọn sau:
Chọn lực kéo cho: Buildings with more than 5-6 floors; high-speed requirements (>1.0 m/s); heavy traffic (>300 chuyến/ngày); các dự án nhạy cảm về năng lượng-; các ứng dụng yêu cầu ổ đĩa tái tạo; tòa tháp dân cư hoặc thương mại-cao tầng.
Chọn thủy lực vì:Tòa nhà-thấp tầng (2-4 tầng); ứng dụng vận chuyển hàng hóa nặng (đặc biệt là tải trọng không đối xứng); trang bị thêm ở nơi khoảng không trục bị hạn chế nghiêm trọng; cài đặt tạm thời hoặc mô-đun; các dự án có ngân sách hạn chế với lưu lượng truy cập thấp.
7. Công nghệ mới nổi: Máy-Phòng-Lực kéo ít hơn (MRL)
Thang máy kéo không có phòng máy (MRL) thể hiện sự hội tụ của công nghệ, mang lại hiệu quả và tốc độ của hệ thống lực kéo mà không bị hạn chế về không gian như phòng máy truyền thống. Máy kéo được lắp bên trong trục, trên ray dẫn hướng ô tô hoặc ở không gian phía trên. Thang máy MRL hiện chiếm hơn 60% số lượng lắp đặt lực kéo mới ở châu Âu và đang giành được thị phần trên toàn cầu.
Thiết kế MRL yêu cầu quản lý nhiệt cẩn thận của động cơ và bộ truyền động nhỏ gọn, đồng thời việc bảo trì máy phức tạp hơn so với thiết kế truyền thống. Tuy nhiên, đối với các nhà phát triển tòa nhà, việc loại bỏ phòng máy có thể thu hồi 10-15 m² diện tích sàn có thể sử dụng cho mỗi thang máy - bất động sản có giá trị trong quá trình phát triển đô thị.
