1. Základné princípy fungovania
1.1 Trakčné výťahy
Trakčné výťahy používajú oceľové laná alebo pásy na zavesenie kabíny a protizávažia na trakčnú kladku poháňanú elektromotorom. Základným princípom je trenie: laná zvierajú drážkovaný povrch trakčnej kladky a keď sa kladka otáča, laná sa pohybujú, zdvíhajú alebo spúšťajú vozidlo. Protizávažie, ktoré sa zvyčajne rovná hmotnosti auta plus 40 – 50 % menovitej kapacity, vyrovnáva systém a minimalizuje krútiaci moment motora potrebný na prevádzku.
Moderné trakčné výťahy využívajú pohony s premenlivou frekvenciou napätia (VVVF) na riadenie otáčok motora a krútiaceho momentu. Menič usmerňuje napájanie zo siete striedavého prúdu na jednosmerný prúd, potom ho invertuje späť na striedavý prúd s premenlivou{1}}frekvenciou, čo umožňuje presné riadenie rýchlosti od nuly po menovité otáčky s vysokou účinnosťou. Regeneračné pohony dokážu vrátiť energiu do siete budovy počas klesania alebo spomaľovania, čím ďalej zlepšujú účinnosť.
1.2 Hydraulické výťahy
Hydraulické výťahy fungujú na Pascalovom princípe: elektricky poháňané hydraulické čerpadlo tlačí olej do valca a tlačí piest, ktorý zdvihne auto. For descent, a control valve releases oil from the cylinder back to the reservoir, and the car descends under gravity. Unlike traction systems, hydraulic elevators do not use ropes - the piston directly supports the car load.
Existujú dve primárne konfigurácie. Systémy s-dierou (priamo{2}}pôsobiace) umiestňujú valec do vrtu pod šachtou výťahu, pričom piest sa vysúva nahor, aby podopieral kabínu. Systémy bez{4}}otvorov používajú bočné{5}}namontované teleskopické piesty, ktoré sa rozprestierajú pozdĺž auta, čím eliminujú potrebu hlbokého vŕtania. Dizajny bez otvorov- sú obzvlášť výhodné v oblastiach s vysokou hladinou vody alebo skalným podložím blízko povrchu.
2. Porovnanie výkonu
| Parameter | Trakčný výťah | Hydraulický výťah |
|---|---|---|
| Rozsah rýchlosti | 0.5 – 10+ m/s | 0.15 – 1.0 m/s |
| Cestovná výška | Neobmedzené (praktické: 600+ m) | Zvyčajne menej alebo rovná 21 m (6-7 poschodí) |
| Kapacita zaťaženia | 320 – 5,000+ kg | Do 20,000+ kg (špecialita nákladnej dopravy) |
| Energetická efektívnosť | Vysoká (dostupná regenerácia) | Mierne (bez protiváhy) |
| Hladkosť jazdy | Výborne | Dobré (teplota oleja ovplyvňuje výkon) |
| Strojovňa | Povinné (alebo možnosť MRL) | Vyžaduje sa pre čerpadlovú jednotku |
| Čas inštalácie | 2 – 4 týždne | 1 – 2 týždne |
| Počiatočná cena (zvyčajná) | Vyššie | Nižší pre nízky-výstup |
| Náklady na údržbu | Nižší dlhodobý-obdobie | Vyššie (údržba olejového systému) |
| Úroveň hluku | Veľmi nízka (izolovaná strojovňa) | Vyššie (hluk čerpacej miestnosti) |
3. Analýza energetickej účinnosti
Spotreba energie je oblasťou, kde sa tieto dve technológie rozchádzajú najvýraznejšie. Trakčné výťahy s protizávažím sú vo svojej podstate efektívne, pretože motor potrebuje iba prekonať nerovnováhu medzi nákladmi kabíny a protizávažia, plus trecie a akceleračné sily. Moderný trakčný výťah VVVF dokáže dosiahnuť spotrebu energie 0,3-0,6 kWh na 1 000 kg-m prepravnej práce.
Hydraulické výťahy nemajú protizávažie, čo znamená, že jednotka motora-čerpadla musí dodávať plný hydraulický tlak na zdvihnutie kabíny bez ohľadu na zaťaženie. Počas zostupu sa energia rozptýli cez regulačný ventil ako teplo, a nie ako rekuperácia. Typická spotreba hydraulického výťahu sa pohybuje od 1,0-2,5 kWh na 1000 kg-m – približne 3-4 krát viac ako ekvivalenty trakcie.
Výhoda regeneračného pohonu:Moderné rekuperačné trakčné pohony dokážu obnoviť 20-40 % energie spotrebovanej počas zostupu a vrátiť ju späť do elektrickej siete budovy. Počas 20-ročnej životnosti v budove s vysokou premávkou môže toto oživenie kompenzovať značnú časť počiatočnej nákladovej prémie.
Pre budovy, ktoré hľadajú certifikáciu LEED alebo fungujú v jurisdikciách s prísnymi energetickými predpismi, sú trakčné výťahy čoraz viac jedinou realizovateľnou možnosťou. V prípade nízko-podlažných budov s minimálnym denným využívaním však môže byť rozdiel v účinnosti príliš malý na to, aby odôvodnil vyššiu počiatočnú investíciu.
4. Inštalácia a priestorové požiadavky
4.1 Požiadavky na hriadeľ a šachtu
Trakčné výťahy vyžadujú podstatnú hornú konštrukciu na podporu strojovne (alebo horného trakčného stroja v dizajnoch MRL). Minimálny nadzemný rozmer (vzdialenosť od hornej podlahy podesty k stropu šachty) sa pohybuje od 3,8 metra v prípade štandardných výťahov-v strojovni do 3,2 metra v prípade konfigurácií MRL. Hĺbka jamy je zvyčajne 1,2-1,8 metra v závislosti od rýchlosti a nárazníkov.
Hydraulické výťahy majú flexibilnejšie požiadavky na hornú časť - často len 3,0 metra -, pretože strojovňa susedí so šachtou a nie nad ňou. Hydraulické systémy v-diere však vyžadujú vyvŕtanie hlbokého vrtu pod jamou, ktorý môže naraziť na prekážky, ako je skalné podložie, podzemná voda alebo podzemné inžinierske siete. Náklady na vŕtanie môžu k projektu pridať 5 000 až 20 000 USD v závislosti od podmienok terénu.
4.2 Úvahy o strojovni
Trakčné strojovne musia byť umiestnené priamo nad hriadeľom alebo odsadené v rámci špecifikovanej maximálnej vzdialenosti (zvyčajne 15-20 metrov horizontálne podľa EN 81-20). Miestnosť musí uniesť statické a dynamické zaťaženie ťažného stroja, ktoré môže pri veľkokapacitných inštaláciách presiahnuť 5 000 kg. Izolácia vibrácií medzi strojovňou a konštrukciou budovy je rozhodujúca, aby sa zabránilo prenosu hluku.
Hydraulické strojovne (čerpadlá) môžu byť umiestnené až 15 metrov od šachty a vyžadujú len podporu na úrovni podlahy-. Musia však obsahovať hydraulickú pohonnú jednotku, nádrž na olej a riadiacu skriňu s minimálnymi rozmermi miestnosti približne 2,5 m × 2,0 m × 2,2 m na výšku. Riadenie hluku a teploty oleja si vyžaduje vetranie a v mnohých jurisdikciách sú povinné opatrenia na zadržiavanie oleja (zásobníky na rozliatie oleja).
5. Celkové náklady na vlastníctvo
Celkové náklady na vlastníctvo (TCO) počas 25-ročnej životnosti zvyčajne uprednostňujú trakčné výťahy pre aplikácie v stredných-a výškových{3}}podlažných výškach, zatiaľ čo hydraulické systémy môžu ponúkať nižšie TCO v špecifických scenároch s nízkou výškou.
| Zložka nákladov (25-ročná budova so 6 zastávkami) | Trakcia | Hydraulické |
|---|---|---|
| Počiatočné vybavenie a inštalácia | $75,000 – $120,000 | $45,000 – $75,000 |
| Energia (kumulatívna) | $18,000 – $28,000 | $55,000 – $85,000 |
| Zmluvy o údržbe a servise | $45,000 – $65,000 | $55,000 – $80,000 |
| Veľké generálne opravy (1-2 za životný cyklus) | $12,000 – $20,000 | $15,000 – $25,000 |
| 25-ročné TCO (typický rozsah) | $150,000 – $233,000 | $170,000 – $265,000 |
Poznámky: Ceny sú orientačné na osobný výťah s nosnosťou 630 kg a 6-zastávkami v stredne frekventovanej komerčnej budove. Skutočné náklady sa výrazne líšia v závislosti od regiónu, spôsobu dopravy a zmluvných podmienok.
6. Pokyny pre aplikáciu
Na základe technických vlastností platia nasledujúce pravidlá výberu:
Vyberte trakciu pre: Buildings with more than 5-6 floors; high-speed requirements (>1.0 m/s); heavy traffic (>300 ciest/deň); energeticky-citlivé projekty; aplikácie vyžadujúce regeneračné pohony; výškové-výškové obytné alebo komerčné veže.
Vyberte si hydrauliku pre:Nízkopodlažné budovy (2-4 poschodia); ťažké nákladné aplikácie (najmä asymetrické náklady); dodatočné vybavenie tam, kde je výrazne obmedzená svetlá výška hriadeľa; dočasné alebo modulárne inštalácie; projekty s obmedzeným rozpočtom s nízkou návštevnosťou.
7. Nové technológie: strojová-miestnosť-menšia (MRL) trakcia
Trakčné výťahy -menej{1}}strojovne (MRL) predstavujú konvergenciu technológií, ktoré ponúkajú efektivitu a rýchlosť trakčných systémov bez priestorovej penalizácie v porovnaní s tradičnou strojovňou. Trakčný stroj je namontovaný v hriadeli buď na vodiacich koľajniciach kabíny alebo v nadzemnom priestore. Výťahy MRL v súčasnosti predstavujú viac ako 60 % nových trakčných zariadení v Európe a získavajú podiel na celosvetovom trhu.
Konštrukcie MRL vyžadujú starostlivé tepelné riadenie kompaktného motora a pohonu a prístup údržby k stroju je zložitejší ako pri tradičných konštrukciách. Pre developerov budov však môže eliminácia strojovne získať späť 10-15 m² úžitkovej podlahovej plochy na výťah – cennú nehnuteľnosť v mestskej zástavbe.
