電梯的選型配置
電梯是建筑物的垂直交通工具,其選型配置的優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)建筑的合理利用,特別是對(duì)高層現(xiàn)代化建筑。優(yōu)良的選型配置意味著乘客和貨物在大樓內(nèi)快捷、便利、安全地流通,意味著增加建筑面積的利用率、節(jié)省設(shè)備和能源而降低成本。因此在建筑設(shè)計(jì)階段,建筑師、電梯工程師和業(yè)主就應(yīng)緊密配合選配合理的電梯,讓電梯真正成為建筑物這曲凝固音樂(lè)的和諧地跳動(dòng)的音符。
電梯選型配置時(shí)應(yīng)認(rèn)真了解建筑物的自身情況和使用環(huán)境,包括建筑物的用途、規(guī)模、高度、客貨流量等。比如在作電梯交通分析時(shí)需要了解以下內(nèi)容:(1)建 筑物用途,分辦公樓、住宅、旅館、百貨商場(chǎng)、醫(yī)院、圖書(shū)館、車(chē)站等,還有多功能、多用途的綜合建筑,如智能大廈。即使是辦公樓,也有公司專(zhuān)用樓、準(zhǔn)專(zhuān)用 樓、分區(qū)出租樓、分層出租樓之分。(2)樓層數(shù)、樓層高度、電梯的提升高度。(3)大樓的人數(shù)及在各層的分布情況。(4)各層的有效使用面積及其用途(如 會(huì)議室、餐廳、售貨店、辦公室等)。(5)每人使用的地板面積。(6)大樓周?chē)虻叵掠袩o(wú)交通車(chē)站、地下街道等。選型配置過(guò)程中應(yīng)考慮的因素很多,為了方便,下面將以影響電梯輸送效率的因素為主線并兼顧其它相關(guān)因素進(jìn)行討論。
1 電梯類(lèi)型的選擇
每種類(lèi)型的電梯都有其功能配置要求和適用場(chǎng)合,對(duì)其合理地選擇是保證大樓高效交通的基礎(chǔ)。電梯按用途分為乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅 電梯、雜物電梯、觀光電梯、船用電梯、汽車(chē)電梯、建筑施工電梯等,還有一些特殊用途的電梯如:防爆電梯、冷庫(kù)電梯、家用電梯、殘疾人電梯、礦井電梯、電站 電梯、消防電梯等。比如觀光電梯可以安裝在室內(nèi)或室外,外形有圓形、棱形等多種,乘客可以透過(guò)玻璃轎壁觀賞外景。再如殘疾人電梯,它有普通殘疾人客梯、輪 椅平臺(tái)電梯和樓梯升降椅等種類(lèi),其特點(diǎn)是轎廂尺寸、開(kāi)門(mén)寬度、操縱盤(pán)等應(yīng)適合乘輪椅的乘客或盲人進(jìn)出和操作,一般還要設(shè)置語(yǔ)音報(bào)站和故障聲音報(bào)警等功能。 輪椅兼用的自動(dòng)扶梯有幾個(gè)相鄰梯級(jí)可以聯(lián)動(dòng)形成支持輪椅的平臺(tái)。
電梯按驅(qū)動(dòng)方式分為曳引驅(qū)動(dòng)電梯、液壓電梯、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯、齒輪齒 條驅(qū)動(dòng)電梯、卷筒驅(qū)動(dòng)電梯、螺桿式電梯、斜行電梯等。曳引驅(qū)動(dòng)電梯又分為交流電梯和直流電梯。交流電梯經(jīng)歷了交流單速、交流雙速、調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速等發(fā) 展階段,最終變頻調(diào)速電梯以其良好的調(diào)速性能和舒適感、節(jié)能、驅(qū)動(dòng)設(shè)備小、噪聲低、平層精度高、可靠性高、電路負(fù)載低而成為當(dāng)今主流電梯產(chǎn)品。直流電梯具 有調(diào)速性能好、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn),但需要直流電源和電機(jī)維護(hù)難,如今常用于無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)的2.00m/s以上速度的電梯。液壓電梯具有井道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低、 井道利用率高、提升載荷大、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠、機(jī)房布置靈活等特點(diǎn),常用于提升高度低于30m,速度低于1.00m/s的電梯,特別適合于一些舊樓增設(shè) 電梯的場(chǎng)合。液壓電梯在歐美的使用量很大,但是因其能耗高、泵站噪聲大(采用浸油式泵站可以降低噪聲)、運(yùn)行狀態(tài)易受油溫影響、需處理油管安全與泄漏問(wèn)題 等近來(lái)受到了無(wú)機(jī)房電梯的挑戰(zhàn)。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯利用直線電機(jī)原理,一般線圈裝在整個(gè)井道,轎廂或?qū)χ匮b有永磁材料,采用光控技術(shù)或無(wú)線電波控制,適用于 未來(lái)1 000m高的超高層建筑。斜行電梯的轎廂在傾斜的井道中沿導(dǎo)軌運(yùn)行,是集觀光和運(yùn)輸于一體的坡道交通工具,行程可以超過(guò)200m。但為了安全其最 高速度極限為4.00m/s,最大減速度極限為0.5gn。
電梯按操縱控制方式分為手柄開(kāi)關(guān)操縱、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制、并聯(lián) 控制、群控等,如今發(fā)展到單梯集選控制和多梯的智能群控。電梯按機(jī)房位置分為上機(jī)房、下機(jī)房、側(cè)機(jī)房和無(wú)機(jī)房(曳引系統(tǒng)和控制柜置于井道中)等。電梯按曳 引機(jī)有無(wú)齒輪減速分為有齒輪驅(qū)動(dòng)(包括V型帶驅(qū)動(dòng))和無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)等。
自動(dòng)扶梯與電梯相比輸送能力強(qiáng),可有效使用建筑空間,層與層之間可 連續(xù)輸送乘客,適用于人流集中的公共場(chǎng)所,如大型商場(chǎng)、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、劇院、碼頭等。自動(dòng)扶梯按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為標(biāo)準(zhǔn)型、苗條型、加重型。苗條型適用于客流量 不太大且需要節(jié)省空間的場(chǎng)合,加重型適用于大客流量的公共交通。按提升高度分為小提升高度、中提升高度、大提升高度自動(dòng)扶梯。按驅(qū)動(dòng)裝置的位置分為端部驅(qū) 動(dòng)式(或稱(chēng)鏈條式)和中間驅(qū)動(dòng)式(或稱(chēng)齒條式),后者可以裝設(shè)多組驅(qū)動(dòng)裝置,應(yīng)用于大提升高度自動(dòng)扶梯。按驅(qū)動(dòng)控制方式分為常速型和變頻調(diào)速型,后者可以 通過(guò)傳感器在無(wú)人乘坐時(shí)實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行或停止運(yùn)行,乘客到來(lái)時(shí)自動(dòng)恢復(fù)到額定速度,以節(jié)省能源和延長(zhǎng)設(shè)備壽命。按梯路線型分為直線型、多坡度型、螺旋型。多 坡度型一般中間設(shè)有水平段,在大提升高度時(shí)可降低乘客對(duì)高度的恐懼感,并能與大樓土建樓梯協(xié)調(diào)配置。螺旋型可以節(jié)省建筑空間,具有裝飾藝術(shù)效果。
自動(dòng)人行道可進(jìn)行水平運(yùn)輸,允許有小于12°的傾角,適用于機(jī)場(chǎng)、大型超市(載運(yùn)購(gòu)物小推車(chē))等。按結(jié)構(gòu)分為踏步式(最常見(jiàn))、帶式、雙線式。最近,日 本研究了加速型帶式自動(dòng)人行道,即自動(dòng)人行道以分段速度運(yùn)行,乘客從低速段進(jìn)入,然后進(jìn)入高速平穩(wěn)運(yùn)行段,再后進(jìn)入低速段離開(kāi),這樣保證了乘客上下自動(dòng)人 行道時(shí)的安全,縮短了長(zhǎng)行程時(shí)的乘梯時(shí)間。
電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道的合理搭配使用可有效發(fā)揮它們各自的長(zhǎng)處。
2 轎廂容量(額定乘客人數(shù))和額定載重量
在傳統(tǒng)的電梯交通分析計(jì)算中,使用的是轎廂容量而不是額定載重量。簡(jiǎn)單看來(lái)大的轎廂容量輸送能力就高,但實(shí)際上過(guò)大的轎廂容量會(huì)導(dǎo)致停層概率增加,乘客 數(shù)量多而使出入轎廂的時(shí)間長(zhǎng),在沒(méi)有客流高峰時(shí)設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用大。因此轎廂容量應(yīng)根據(jù)大樓的用途、規(guī)模和客貨流選取。一般國(guó)內(nèi)以13人(1 000kg)為 參考基準(zhǔn),結(jié)合具體情況上下浮動(dòng)。
在乘客電梯的設(shè)計(jì)時(shí),往往是通過(guò)額定載重量來(lái)確定轎廂容量和轎廂有效面積。最多的乘客人數(shù)應(yīng)按額定載 重量(kg)除以75(kg/人)計(jì)算結(jié)果向下圓整到最近的整數(shù),或按GB7588-1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的表3結(jié)果取其中較小的數(shù)值。為 了防止乘客過(guò)多或貨物過(guò)重而引起超載,GB7588-1995第8.2條規(guī)定了額定載重量與轎廂最大有效面積的關(guān)系。我們注意到,因電梯安裝所在地域的地 方文化、社會(huì)習(xí)俗和自然條件不同;人的體重和每人所占用的轎廂面積不同;由于裝潢使得整個(gè)轎廂地板面積不能完全被乘客利用,于是在交通分析計(jì)算中常以 80%的轎廂容量來(lái)計(jì)算。
轎廂尺寸應(yīng)參照GB/T7025-1997《電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房的型式與尺寸》確定。住宅電梯轎廂 應(yīng)考慮運(yùn)送大件或重件物品如家俱、鋼琴、擔(dān)架。對(duì)于載貨電梯額定載重量的選擇應(yīng)考慮大型單體物件的最大自重,以及小型物件一次運(yùn)輸?shù)目傊亓。為了安全電?可以安裝超載報(bào)警裝置。
3 電梯額定速度和加減速度
電梯額定速度和加減速度關(guān)系 到轎廂運(yùn)行時(shí)間(乘梯時(shí)間),簡(jiǎn)單看來(lái)其數(shù)值越大,電梯輸送能力越強(qiáng)。但實(shí)際上額定速度的選取還應(yīng)考慮樓層高度、停站數(shù)、額定乘客人數(shù)和群控調(diào)度(最小的 可能停站間距)等方面。對(duì)于樓層高度不高且停站數(shù)多的大樓,由于受到加減速度的限制,高速的電梯運(yùn)行時(shí)有時(shí)達(dá)不到額定速度;由于電梯的速度越高,安全裝置 投資也越大,價(jià)格就貴,過(guò)分地追求高速度就會(huì)浪費(fèi)。(http://www.diangon.com/版權(quán)所有)實(shí)踐中常根據(jù)大樓的提升高度H(m)來(lái)選擇額定速度v(m/s),一般v= (0.25~0.45)H(低速時(shí)取下限,高速時(shí)取上限);此外一般還要求從大樓的主樓層到最高層單程運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)40s。加減速度的選擇應(yīng)參照額定速 度,一般速度越高,加減速度越大,但是為了保證強(qiáng)輸送能力應(yīng)有下限值,為了保證舒適感應(yīng)有上限值。
電梯按額定速度分為低速梯、中速梯、 高速梯、超高速梯。日本橫濱的里程碑大廈于1993年安裝了三菱電梯公司12.50m/s當(dāng)時(shí)世界最快的電梯,臺(tái)北國(guó)際金融中心大廈目前正在安裝東芝電梯 公司1 000m/min的電梯,而通力電梯公司正在測(cè)試17.00m/s的高速電梯。
在選擇額定速度和加減速度時(shí)還應(yīng)考慮:(1)選 擇高調(diào)速性能的電力拖動(dòng)系統(tǒng),一般選用變頻調(diào)速交流驅(qū)動(dòng)或直流驅(qū)動(dòng),此外還應(yīng)注意拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)延時(shí)和停站前的微動(dòng)平層時(shí)間對(duì)輸送效率的影響。(2)應(yīng)使 加減速度、平層準(zhǔn)確度、噪聲滿足GB/T10058-1997《電梯技術(shù)條件》的要求,確保乘坐舒適性。(3)加減速度變化率是影響舒適感的重要因素,其 值不應(yīng)大于2.00m/s3。(4)高速電梯必須保證可靠的安全裝置。
4 轎廂開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間和乘客出入轎廂時(shí)間
在電梯的交通分析計(jì)算中,轎廂開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間和乘客出入轎廂的時(shí)間是一個(gè)重要因素,特別是在停站數(shù)較多時(shí)的累積時(shí)間對(duì)輸送效率的影響非常可觀,必須盡量縮短這些時(shí)間。
轎廂開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間為單次開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間乘以停站數(shù)。其中開(kāi)門(mén)時(shí)間是指從轎廂第1次平層(第1次制動(dòng))到門(mén)打開(kāi)90%所用的時(shí)間,關(guān)門(mén)時(shí)間是指從發(fā)出關(guān)門(mén)指令 到門(mén)關(guān)閉聯(lián)鎖打開(kāi)的時(shí)間。GB/T10058-1997中的表1限制了最長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間。門(mén)要求啟閉迅速,但為了避免門(mén)系統(tǒng)在動(dòng)作開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的沖擊,門(mén) 機(jī)應(yīng)具優(yōu)良的調(diào)速性能,目前主要采用變頻調(diào)速門(mén)機(jī)和直流門(mén)機(jī),并選擇鋼絲繩或齒形帶傳動(dòng),從而獲得良好的開(kāi)關(guān)門(mén)調(diào)速曲線,而且安全、可靠、低噪聲。一般關(guān) 門(mén)時(shí)間比開(kāi)門(mén)時(shí)間長(zhǎng),因?yàn)镚B7588-1995第7.5.2條和第8.7.2條門(mén)運(yùn)動(dòng)期間的保護(hù)要求在平均關(guān)閉速度下門(mén)的動(dòng)能不應(yīng)大于10J,同時(shí)在使 用者連續(xù)控制下進(jìn)行關(guān)閉的門(mén),最快門(mén)扇的平均關(guān)閉速度不應(yīng)大于0.30m/s。如果門(mén)不觸及乘客(如采用可靠的三維立體光幕保護(hù))我認(rèn)為可以使用較快的關(guān) 門(mén)速度。對(duì)于玻璃轎門(mén)應(yīng)注意快速開(kāi)門(mén)時(shí)門(mén)扇縮回入口處的安全保護(hù)。另外需要特別強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)通過(guò)群控、分層段(區(qū))減少可能的停站數(shù),這對(duì)控制開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間 非常重要。
一般兩扇中分門(mén)比兩扇旁開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間短,但是旁開(kāi)門(mén)因門(mén)扇少占井道和轎廂寬度可以使開(kāi)門(mén)寬度更大。中分門(mén)常用于客梯(必要時(shí)采用4扇門(mén)),而旁開(kāi)門(mén)常用于貨梯。
開(kāi)門(mén)寬度增加,開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間就會(huì)增加,但另一方面有利于乘客進(jìn)出,縮短乘客出入轎廂的時(shí)間。一般開(kāi)門(mén)寬度參照額定載重量(或轎廂容量)來(lái)選取。
為提高開(kāi)關(guān)門(mén)效率,可以采用直接?俊⑻崆伴_(kāi)門(mén)、快速關(guān)門(mén)和按客流量自動(dòng)控制開(kāi)門(mén)保持時(shí)間(需有候梯廳客流監(jiān)測(cè)裝置)技術(shù)。直接?烤褪窃谶\(yùn)行曲線中取 消了低速平層段,轎廂從額定速度按一定減速度減到零速,此時(shí)正好是平層位置,如有偏差可用再平層技術(shù)調(diào)整。提前開(kāi)門(mén)就是電梯尚未完全停止,門(mén)就開(kāi)始打開(kāi), 此時(shí)為了安全需在廳門(mén)口的井道設(shè)廳門(mén)護(hù)腳板,防止乘客的腳插入井道。另外,轎內(nèi)設(shè)置關(guān)門(mén)按鈕可以人工縮短開(kāi)門(mén)保持時(shí)間。
轎門(mén)入口保護(hù)(如光幕保護(hù))、自動(dòng)重開(kāi)門(mén)、本層順向外召喚重開(kāi)門(mén)、到時(shí)強(qiáng)迫關(guān)門(mén)等控制功能也對(duì)開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間有一定影響。比如在門(mén)關(guān)閉過(guò)程中門(mén)保護(hù)裝置觸及或感應(yīng)到障礙物時(shí),門(mén)反向開(kāi)門(mén)但不完全開(kāi)足(有限行程),一旦障礙物去除門(mén)重新關(guān)閉,從而節(jié)省開(kāi)關(guān)門(mén)總時(shí)間。
乘客出入轎廂的時(shí)間與轎內(nèi)的乘客人數(shù)、開(kāi)門(mén)寬度、轎廂面積與形狀、候梯廳和轎內(nèi)乘客的混雜物程度以及乘客行動(dòng)敏捷性等因素有關(guān)。寬大于深的轎廂可以方便 乘客的出入和貨物的裝卸(但對(duì)病床電梯轎廂往往窄而深以方便病床進(jìn)出)。在轎內(nèi)和候梯廳采用語(yǔ)音即時(shí)報(bào)站裝置可以及時(shí)提醒乘客提前作出出入轎廂的反應(yīng)。
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