Nghiên cứu,Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại

Theo ước tính, đến năm 2020, Việt Nam sẽ thiếu hụt khoảng 50 tỷ kWh điện. Do đó, việc sử dụng năng lượng hiệu quả là một bài toán đặt ra cho toàn xã hội. Hiện nay, tốc độ phát triển hạ tầng ở nước ta rất nhanh, các tòa nhà cao tầng được xây dựng liên tục. Lượng điện năng tiêu thụ của các tòa nhà này là rất lớn và nếu quản lý không tốt, sử dụng các thiết bị lạc hậu thì năng lượng sẽ tổn thất rất nhiều. Dựa trên nhu cầu thực tế đó, người ta đã sử dụng các thiết bị hiện đại và các hệ thống thông minh để quản lý. Điều này góp phần tiết kiệm đến 10% năng lượng sử dụng của tòa nhà. Hệ thống vận chuyển bao gồm: thang máy, thang cuốn, thang chở hàng, thang thủy lực, thang chữa cháy… là một bộ phận có vai trò quan trọng đối với việc di chuyển trong các tòa nhà cao tầng. Hệ thống này tiêu thụ đến 13% năng lượng sử dụng của toàn tòa nhà. Nếu xây dựng được một hệ thống vận chuyển thông minh, giám sát và quản lý hệ thống tốt thì việc di chuyển trong tòa nhà sẽ trở nên tiện lợi và tiết kiệm được nhiều điện năng. Một hệ thống có vai trò quan trọng như vậy nhưng vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu ứng dụng nhiều ở nước ta. Nhận thấy đây là một vấn đề mới cần nghiên cứu phù hợp với chuyên nghành quản lý năng lượng và với sự hướng dẫn của thầy giáo T.S Lê Thượng Hiền nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại”.

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là : Nguyễn Xuân Phương

Học viên lớp cao học : CH1-QLNL2

Hệ : Chính quy

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại” là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân dưới sự hướng dẫn khoa học của

Tiến sĩ Lê Thượng Hiền Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định

nếu có bất cứ nội dụng nào trong đề tài sao chép từ các tài liệu khác

Hà Nội, ngày 25 tháng 7 năm 2014

Họ và tên học viên

Nguyễn Xuân Phương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRONG TÒA NHÀ 8

1.1Hệ thống vận chuyển người 8

1.1.1Thang máy chở người sử dụng động cơ điện 8

1.1.2 Thang máy chở người sử dụng thủy lực 12

1.1.3 Thang cuốn 14

1.1.4 Vỉa hè di chuyển 16

1.1.5 Cầu thang thang máy 17

1.1.6 Thang máy quan sát phong cảnh 17

1.2 Hệ thống vận tải hàng hóa 18

1.2.1 Thang máy chở hàng 19

1.2.2 Thang máy chở xe hơi 19

1.2.3 Thang hộp chở thực phẩm 21

1.2.4 Hệ thống nâng 21

1.3 Thực trạng hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà ở Việt Nam 22

1.4 Hệ thống vận chuyển thông minh trong các tòa nhà hiện đại……… 22

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN THÔNG MINH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 25

2.1 Các yêu cầu đối với hệ thống vận chuyển trong tòa nhà 25

2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật 25

2.1.2 Nhu cầu vận chuyển thực tế 26

2.1.3 Yêu cầu tiết kiệm năng lượng 26

2.2 Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà 27

2.2.1 Thiết kế hệ thống vận chuyển trong tòa nhà 27

2.2.1.1 Lựa chọn chủng loại, số lượng và tải trọng 27

2.2.1.2 Thiết kế vị trí đặt thang, hố thang, phòng máy và hệ thống thông gió 33

2.2.1.3 Đặc điểm phụ tải và xây dựng hệ truyền động 36

2.2.1.4 Tính chọn động cơ điện, cáp kéo, hệ thống phanh, hãm khẩn cấp 39

2.2.1.5 Thiết kế cabin thang, cửa thang 47

2.2.2 Quản lý, vận hành hệ thống vận chuyển trong tòa nhà 51

2.2.2.1 Xây dựng hệ thống điều khiển 51

2.2.2.2 Quy trình vận hành hệ thống 58

CHƯƠNG 3: TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN

TRONG TÒA NHÀ 61

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà 61

3.1.1 Đặt vấn đề 61

3.1.2 Thực trạng sử dụng điện trong các tòa nhà hiện đại 62

3.1.2.1 Hệ thống điều hoà không khí 62

3.1.2.2 Hệ thống chiếu sáng 62

3.1.2.3 Hệ thống thang máy 63

3.1.2.4 Hệ thống nước nóng 63

3.1.2.5 Các thiết bị phụ trợ 63

3.1.3 Một số giải pháp đề xuất nhằm tiết kiệm điện trong tòa nhà 63

3.1.3.1 Hệ thống điều hoà không khí 64

3.1.3.2 Hệ thống chiếu sáng 64

3.1.3.3 Hệ thống thang máy 64

3.1.3.4 Hệ thống nước nóng 65

3.1.3.5 Giải pháp sử dụng hệ thống quản lý toà nhà BMS (Building Management System) 65

3.2 Hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng 66

3.3 Ứng dụng trong thực tế 67

3.3.1 Tòa nhà xanh, tiết kiệm năng lượng 67

3.3.2 Một số hệ thống vận chuyển thông minh tiêu biểu 70

3.4 Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng cho một tòa chung cư 25 tầng tại Hà Nội 74

3.4.1 Lựa chọn chủng loại, số lượng và tải trọng thang 74

3.4.2 Thiết kế vị trí đặt thang, hố thang, phòng máy 76

3.4.3 Tính chọn động cơ thang máy 79

3.4.4 Tính chọn cáp, hệ thống phanh, kiểu truyền động 83

3.4.5 Thiết kế cabin thang, cửa thang 85

3.4.6 Hệ thống điều khiển thang 87

3.5 Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của hệ thống 668

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 989

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 891

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Danh mục bảng biểu

Bảng 2.1 Công dụng các loại thang máy 27

Bảng 2.2 Sự phụ thuộc của tỷ lệ kéo và tốc độ thang máy 45

Bảng 3.1 Phụ tải tương đối của thang máy theo công suất 79

Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Hệ thống thang máy sử dụng động cơ điện 9

Hình 1.2 Hệ thống thang máy sử dụng thủy lực 13

Hình 1.3 Cấu tạo thang cuốn 15

Hình 1.4 Vỉa hè di chuyển 16

Hình 1.5 Cầu thang thang máy 17

Hình 1.6 Thang máy quan sát phong cảnh 18

Hình 1.7 Thang máy chở hàng 19

Hình 1.8 Thang máy chở xe hơi 20

Hình 1.9 Thang hộp chở thực phẩm 21

Hình 1.10 Hệ thống nâng 22

Hình 2.1 Vị trí đặt và phân nhóm thang máy 33

Hình 2.2 Mặt cắt hố thang máy 35

Hình 2.3 Mặt cắt phòng máy thang máy 36

Hình 2.4 Đồ thị phát nhiệt động cơ thang máy 37

Hình 2.5 Biểu đồ quãng đường chuyển động tối ưu của thang máy 39

Hình 2.6 Động cơ thang máy 40

Hình 2.7 Kiểu truyền động đơn 1:1 44

Hình 2.8 Kiểu truyền động đơn 2:1 44

Hình 2.9 Kiểu truyền động đơn 3:1 45

Hình 2.10 Cân bằng sự co dãn của dây cáp bằng bánh xe đối trọng 46

Hình 2.11 Điều lái và phanh thang máy 46

Hình 2.12 Hệ thống phanh khẩn cấp 47

Hình 2.13 Cấu tạo cửa thang máy 50

Hình 2.14 Hệ thống điều khiển đơn giản thang máy đầu vào và đầu ra 51

Hình 2.15 Sơ đồ cấu trúc điều khiển thang 52

Hình 2.16 Cảm biến sử dụng tia hồng ngoại cửa thang máy 53

Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển thang máy 59

Hình 3.1 Hệ thống BMS 65

Hình 3.2 Tòa tháp Kingdom Tower 71

Hình 3.3 Tòa nhà Shanghai Tower 72

Hình 3.4 Tòa nhà Bitexco 73

Hình 3.5 Tòa nhà EVN 73

Hình 3.6 Vị trí đặt thang máy 76

Hình 3.7 Mặt cắt dọc hố thang 78

Hình 3.8 Đồ thị phụ tải tương đối của thang máy theo công suất 80

Hình 3.9 Điều lái và phanh thang máy 84

Hình 3.10 Kiểu truyền động của thang 84

Hình 3.11 Cabin thang và cửa tầng 85

Hình 3.12 So sánh điều khiển thang đơn và nhóm 4 thang 88

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Theo ước tính, đến năm 2020, Việt Nam sẽ thiếu hụt khoảng 50 tỷ kWh điện Do đó, việc sử dụng năng lượng hiệu quả là một bài toán đặt ra cho toàn xã hội Hiện nay, tốc độ phát triển hạ tầng ở nước ta rất nhanh, các tòa nhà cao tầng được xây dựng liên tục Lượng điện năng tiêu thụ của các tòa nhà này là rất lớn và nếu quản lý không tốt, sử dụng các thiết bị lạc hậu thì năng lượng sẽ tổn thất rất nhiều Dựa trên nhu cầu thực tế đó, người ta đã sử dụng các thiết bị hiện đại và các hệ thống thông minh để quản lý Điều này góp phần tiết kiệm đến 10% năng lượng sử dụng của tòa nhà

- Hệ thống vận chuyển bao gồm: thang máy, thang cuốn, thang chở hàng, thang thủy lực, thang chữa cháy… là một bộ phận có vai trò quan trọng đối với việc di chuyển trong các tòa nhà cao tầng Hệ thống này tiêu thụ đến 13% năng lượng sử dụng của toàn tòa nhà Nếu xây dựng được một hệ thống vận chuyển thông minh, giám sát và quản lý hệ thống tốt thì việc di chuyển trong tòa nhà sẽ trở nên tiện lợi và tiết kiệm được nhiều điện năng Một hệ thống có vai trò quan trọng như vậy nhưng vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu ứng dụng nhiều ở nước ta

- Nhận thấy đây là một vấn đề mới cần nghiên cứu phù hợp với chuyên nghành quản lý năng lượng và với sự hướng dẫn của thầy giáo T.S Lê Thượng Hiền nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại”

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà hiện đại, bao gồm: Thang máy, thang cuốn, thang chở hàng, thang thủy lực, thang chữa cháy, thang quan sát, cầu thang thang máy, hệ thống băng tải chậm…

- Nghiên cứu xây dựng hệ thống thang máy vận chuyển người và hàng

hóa thông minh, tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà

Luận văn được trình bầy trong 3 chương chính:

Chương I: Tổng quan các hệ thống vận chuyển trong tòa nhà

Chương II: Cơ sở lý thuyết và tính toán để xây dựng hệ thống vận

chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong một tòa nhà

Chương III: Tiết kiệm năng lượng của tòa nhà và hệ thống vận

chuyển trong tòa nhà Xây dựng một hệ thống vận chuyển đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tiết kiệm năng lượng

Kết luận và kiến nghị

- Do trình độ kiến thức có hạn cũng như hạn chế trong kinh nghiệm thực tế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thấy cô giáo chỉ bảo để luận văn được hoàn thiện hơn

- Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể các thầy cô giáo khoa công nghệ cơ khí, khoa quản lý năng lượng, khoa sau đại học trường đại học Điện lực Đặc biệt sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo T.S Lê Thượng Hiền đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất có thể cho tôi thực hiện đề tài

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 7 năm 2014

Học viên

Nguyễn Xuân Phương

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRONG TÒA NHÀ

- Hiện nay các hình thức vận tải cơ khí có thể được tìm thấy rất nhiều ở bên trong, xung quanh và gắn chung với các tòa nhà hiện đại như: thang máy chở người, thang máy chở hàng, cầu thang cuốn, băng tải, thang nâng hàng hóa…

- Hệ thống vận chuyển trong tòa nhà được phân thành 2 loại theo mục đích sử dụng như sau:

+ Hệ thống vận chuyển người

+ Hệ thống vận tải hàng hóa

1.1 Hệ thống vận chuyển người

- Trong các tòa nhà hệ thống vận chuyển người là một hệ thống vận tải

cơ khí sử dụng động cơ điện hoặc máy bơm chất lỏng thủy lực để di chuyển người giữa các tầng, giữa các vị trí trong tòa nhà

1.1.1 Thang máy chở người sử dụng động cơ điện

- Thang máy chở người được coi là một tiêu chuẩn cho các tòa nhà trên

- Giếng thang máy được xây dựng dọc theo chiều cao của tòa nhà

- Phòng đặt máy được bố trí trên đỉnh giếng thang, bên hông giếng

thang hoặc ở dưới tầng 1 của tòa nhà

- Toàn bộ thiết bị cơ khí và điện của thang máy được lắp đặt trong giếng thang và phòng đặt máy

Hình 1.1 Hệ thống thang máy sử dụng động cơ điện

Các thiết bị này hoạt động theo nguyên tắc như sau:

- Hệ thống Rail dẫn hướng cabin và rail dẫn hướng đối trọng: Rail dẫn hướng cabin và đối trọng có tính năng đảm bảo định hướng cho cabin và đối trọng của thang máy chuyển động dọc theo hố thang máy theo một hướng nhất định, ngoài ra rail dẫn hướng cabin còn phải đảm bảo đủ độ cứng và chắc chắn để có thể giữ được cabin thang máy khi có sự cố đứt cáp treo cabin khi

hệ thống thắng cơ hoạt động ( nếu cơ sự cố đứt cáp thì lúc đó cabin di chuyển với một tốc độ rất cao và bị thắng cơ bó lại đột ngột sẽ tạo ra một lực cực lớn lên hệ thống đường ray cabin)

- Hệ thống giảm chấn: hệ thống này được lắp ở dưới hố pit của thang máy, giảm chấn đủ độ cứng để đỡ cabin hoặc đối trọng khi thang máy chẳng may chạy vượt qua hành trình cuối cùng, và giảm chấn cũng phải đủ độ cao

để phục vụ cho công tác sửa chữa bảo trì thang máy hàng tháng

- Động cơ thang máy: tùy theo loại thang máy có phòng máy đặt ở đâu thì động cơ đặt ở đấy (trên đỉnh hố thang, bên hông hố thang, dưới đáy hố thang) Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống, động cơ chính là điểm trung chuyển giữa cabin và đối trọng thông qua hệ thống puli ma sát trên motor và các puli chuyển hướng khác, khi động cơ hoạt động thì hệ thống puli ma sát trên motor quay và truyền chuyển động đến cáp làm cabin và đối trọng chuyển động lên xuống

êm ái, động cơ là thiết bị quan trọng nhất tới chất lượng hoạt động của thang máy, động cơ được hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống tủ điện thang máy (Control Panel) Ngoài ra trong động cơ còn có hệ thống phanh từ , hệ thống phanh này có nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí các tầng để hành khách ra ngoài Khối tác động là hai má phanh kẹp lấy tang phanh Tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ

- Bộ khống chế tốc độ (thắng cơ): Đây là hệ thống an toàn khi vận tốc của cabin thay đổi đột ngột, quá vận tốc cho phép của thang máy, khi cabin chạy quá tốc độ do bất cứ nguyên nhân nào (kể cả đứt cáp) thì công tác hạn chế tốc độ sẽ được bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển motor và bộ hãm bảo hiểm sẽ làm việc

- Cáp của bộ hạn chế tốc độ: đây là thiết bị liên kết bộ hạn chế tốc độ

và hệ thống tay đòn của bộ hãm an an toàn và bộ căng cáp hạn chế tốc độ khi cabin thang máy chạy quá tốc độ định mức thì bộ hãm an toàn sẽ giữ cho cabin dừng lại

- Cabin và đối trọng: Cabin là thiết bị khi đi thang máy ta tiếp xúc, nó

là nơi để con người đứng vào, cabin và đối trọng chuyển động trên một mặt phẳng nhưng ngược chiều nhau theo dạng ròng rọc, cabin và đối trọng lên kết với cáp tải nhờ vào hệ thống ty cáp ở 2 đầu Cabin được thiết kế thẩm mỹ tùy theo tính năng sử dụng của từng loại thang máy, thang máy tải hàng loại khác, thang máy tải người loại khác, thang máy gia đình loại khác, và thang máy chung cư, khách sạn loại khác….Các thiết bị phụ khác như quạt gió, chuông, intercom… các chỉ thị số báo chiều chuyển động, panel vận hành… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy

- Hệ thống cửa cabin và cửa tầng: Hệ thống cửa của thang máy được cấp tạo bởi hai cánh có thể mở về 1 hoặc 2 phía tùy thuộc vào cấp tạo riêng của từng công trình Hệ thống của thang máy chỉ được mở khi cả cửa tầng và cửa cabin nằm cùng một vị trí (bằng tầng) Động cơ mở cửa là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ

mở cửa, hoạt động theo một quy luật nhất định, đảm bảo quá trình đóng mở

êm nhẹ không có va đập Khi hệ thống cửa đang đóng lại mà có vật chắn ngang thì hệ thống photocell gắn dọc 2 bên cửa sẽ phản hồi với động cơ cửa thông qua hệ điều khiển cửa Thang máy khi được lắp đặt đúng kỹ thuật thì sẽ không hoạt động nếu một trong các tiếp điểm chưa đóng kín hẳn (khi đó mạch hở), cửa tầng được mở theo cửa cabin, khi mô tơ cửa cabin đóng lại thì cửa tầng được đóng theo, chính vì nguyên lý này mà thang máy được thiết kế một

hệ thống khóa liên động đảm bảo cửa tầng sẽ không thể mở ra được nếu cabin chưa đúng bằng tầng đó

- Hệ điều khiển thang máy (Control Panel): là bao gồm toàn bộ các thiết bị điện của thang máy, chương trình được nạp vào hệ điều khiển đảm

bảo thang máy hoạt động lên xuống theo một quy trình nhất định, theo đúng các nguyên tắc trong hệ thống thang máy chở người thường dùng nguyên tắc điều khiển kết hợp cho năng suất cao (cùng lúc có thể nhận nhiều lệnh điều khiển hoặc gọi tầng cả khi thang dừng và khi chuyển động) Các nút ấn trong cabin cho phép thực hiện các lệnh chuyển động đến các tầng cần thiết Các nút ấn ở cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đang đứng Các đèn tín hiệu ở cửa tầng và trong cabin cho biết trạng thái làm việc của thang máy và vị trí của cabin

Ưu điểm và khuyết điểm của thang máy chở người sử dụng động cơ điện:

- Ưu điểm của thang máy sử dụng động cơ điện là tốc độ nhanh, lực nâng khỏe Hiệu suất của thang lớn nên được lắp đặt ở hầu hết các tòa nhà cao tầng hiện nay

- Thang máy sử dụng động cơ điện có thể dễ dàng tác động và cài đặt

hệ thống điều khiển với độ chính xác cao nhất

- Chủng loại và kích thước thang đa dạng nên có thể ứng dụng cho nhiều kiểu thiết kế khác nhau

- Tuy nhiên thang máy sử dụng động cơ điện vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như giá thành lắp đặt cao và tiêu hao lượng điện năng lớn

1.1.2 Thang máy chở người sử dụng thủy lực

- Sử dụng cho các tòa nhà thấp tầng

- Hệ thống thang máy thủy lực nâng cabin thang máy sử dụng một piston thủy lực, một piston dịch chuyển theo định hướng gắn bên trong một hình trụ Bạn có thể thấy hệ thống này hoạt động trong sơ đồ dưới đây

Hình 1.2 Hệ thống thang máy sử dụng thủy lực

Hệ thống thủy lực gồm có ba phần:

+ Một bể chứa chất lỏng

+ Một máy bơm, được hỗ trợ bởi một động cơ điện

+ Một van giữa các xi lanh và bể chứa

Các bộ phận của hệ thống thủy lực hoạt động theo nguyên tắc sau:

- Máy bơm ép dầu từ bể vào một đường ống dẫn đến các xi lanh Khi van được mở ra, chất lỏng áp lực sẽ đi theo con đường dễ nhất và trở lại hồ chứa chất lỏng Nhưng khi các van được đóng lại, chất lỏng chịu áp lực không

có nơi nào để đi ngoại trừ vào xi-lanh và đẩy piston nâng thang máy lên trên

- Khi cabin thang máy bằng tầng, hệ thống điều khiển sẽ gửi một tín hiệu đến tủ điện để dần dần tắt máy bơm Không có chất lỏng chảy vào xi-lanh, nhưng chất lỏng đó đã có trong Piston không thể thoát ra ngoài (nó không thể chảy ngược qua máy bơm và các van vẫn đóng cửa) Và cabin thang sẽ dừng lại

- Để dầu trong xi lanh quay trở lại bể dầu, hệ thống điều khiển thang

máy sẽ gửi một tín hiệu đến van đóng mở Van được hoạt động bằng điện và bằng một công tắc điện từ Khi mở van điện từ, các chất lỏng đã thu thập được trong các xi lanh có thể chảy ra ngoài hồ chứa chất lỏng Trọng lượng của cabin và hàng hóa đẩy xuống trên các piston, chất lỏng trong Piston chảy vào bồn chứa Cabin dần dần đi xuống Dừng cabin ở một tầng thấp hơn, hệ thống điều khiển đóng van lại

Ưu điểm và khuyết điểm của thang thủy lực:

- Ưu điểm chính của hệ thống thang máy thủy lực là có thể dễ dàng dùng một lực tương đối nhỏ của động cơ máy bơm để tạo ra lực mạnh cần thiết để nâng cabin thang máy

- Nhưng các hệ thống này có hai nhược điểm lớn Vấn đề chính là kích thước của thiết bị Để cho cabin thang máy có thể tiếp cận với các tầng cao hơn, bạn phải thực hiện các piston dài hơn Nhưng vẫn phải đảm bảo xi lanh dài hơn một chút so với piston để khi cabin thang máy ở tầng thấp nhất vẫn đảm bảo piston không kịch xi lanh

- Vấn đề là toàn bộ cấu trúc xi lanh phải được ở dưới đáy thang máy khi thang ở tầng thấp nhất Điều này có nghĩa là bạn phải đào sâu hố pit hơn khi bạn xây dựng cao hơn Đây là một dự án tốn kém với các tòa nhà cao tầng Để lắp đặt một thang máy thủy lực trong một tòa nhà 10 tầng, ví dụ, bạn

sẽ cần phải đào sâu hố pit tương đương với độ cao của 9 tầng

- Những bất lợi khác của thang máy thủy lực là hoạt động kém hiệu quả Phải mất nhiều năng lượng để nâng cao một chiếc cabin thang máy, và trong một thang máy thủy lực tiêu chuẩn, không có cách nào để lưu trữ năng lượng này Quá trình dịch chuyển chỉ chuyển hóa năng lượng để đẩy chất lỏng vào bồn chứa Để nâng cao cabin thang máy thì máy bơm thủy lực phải hoạt động để tạo ra năng lượng trên một lần nữa

1.1.3 Thang cuốn

- Thang cuốn là một thiết bị vận chuyển băng tải để vận chuyển người, bao gồm một cầu thang nơi hành khách có thể di chuyển lên hoặc xuống trên các bậc thang mà vẫn giữ cho người chuyển động tịnh tiến

- Nơi có số lượng lớn người đứng đợi, chẳng hạn như các cửa hàng và trung tâm mua sắm, các sân bay và nhà ga xe lửa, thang cuốn sẽ là cần thiết

và có thể được nhóm lại theo một số cách để phù hợp với chức năng xây dựng

- Góc nghiêng 30o là bình thường, nhưng có thể tăng lên 35o nếu chiều cao không tăng quá 6m và tốc độ giới hạn 0,5ms-1

Hình 1.3 Cấu tạo thang cuốn

Tốc độ thang cuốn

- Tốc độ của thang cuốn dao động trong khoảng 27 - 55m/phút

- Thang cuốn di chuyển được 44m/phút và có thể vận chuyển được hơn 10.000 người một giờ - nhiều người hơn một thang máy tiêu chuẩn

Khả năng chống hỏa hoạn

- Khoảng trống chứa thang cuốn có thể khuyến khích lửa lây lan nhanh chóng trong tòa nhà Do đó, các biện pháp phòng ngừa sau đây có thể được

Hình 1.4 Vỉa hè di chuyển

- Chúng đặc biệt hữu ích trong các trung tâm thương mại, tổ hợp mua sắm, đường sắt lớn và các thiết bị đầu cuối của sân bay, và có thể nghiêng lên đến khoảng 15 độ tùy theo sự khác biệt của mỗi nơi

- Phạm vi tốc độ cho phép trong khoảng 0,6ms-1 và 1,3ms-1, hạn chế tốc

độ để tránh khó khăn trong việc đi lại trên đường băng

- Kết hợp với đi bộ, tốc độ có thể đạt được là khoảng 2,5ms-1

- Vật liệu cho đường bộ di chuyển phải linh hoạt hoặc đàn hồi, bao gồm cao su lõi thép hoặc vật liệu tổng hợp và thép tấm đan xen hoặc thép lưới

- Cuối mỗi đường có cơ cấu để đường băng đi chệch khỏi mặt phẳng thông thường

1.1.5 Cầu thang thang máy

Hình 1.5 Cầu thang thang máy

- Là một phương tiện giao thông di chuyển theo chiều dọc của lan can cầu thang bộ, dành cho người già, bệnh viện, những tòa nhà thường có người tàn tật sử dụng

- Ghế di chuyển trên một đường sắt song song, nghiêng theo độ dốc cầu thang ở vận tốc khoảng 0,15ms-1 được hỗ trợ bởi động cơ điện xoay chiều 220V

- Đường sắt là một dầm thép tiêu chuẩn ngoặc vào tường và được trợ lực bởi các cầu thang

- Biến áp 24V cung cấp điện cho phím bấm định hướng và nút dừng đơn giản

1.1.6 Thang máy quan sát phong cảnh

Hình 1.6 Thang máy quan sát phong cảnh

- Còn gọi là thang máy "leo tường"

- Là loại thang máy mà xe thang có vách kính cung cấp không gian quan sát cho người đi thang, đạt tiêu chuẩn an toàn để cho người ở trong thang có thể quay phim, chụp ảnh bằng điện thoại di động và có thể quan sát phía dưới sàn

- Sử dụng những cấu trúc nhẹ giúp giảm bớt trọng lượng Sử dụng hệ thống thang máy thủy lực, lược bỏ bớt những tải trọng xếp chồng trong phòng động cơ

- Rất phổ biến ở các trung tâm thương mại lớn, các tòa nhà cao tầng và gần các danh lam thắng cảnh

nhà, nhà máy, kho hàng, bãi đỗ xe, showroom ôtô…

- Cũng như thang máy chở người, thang máy vận tải hàng hóa sử dụng

2 hệ thống cơ khí chính là:

+ Thang máy tải hàng sử dụng máy kéo

+ Thang máy tải hàng đẩy bằng piston thủy lực

1.2.1 Thang máy chở hàng

Hình 1.7 Thang máy chở hàng

- Là loại thang máy được lắp đặt trong các tòa nhà, có cơ cấu hoạt động gần giống với thang máy chở người nhưng chuyên dùng để vận chuyển hàng hóa (kèm người) giữa tầng này đến tầng khác

- Thang máy chở hàng giúp tối ưu hóa việc vận chuyển hàng hóa, tiết kiệm tối đa nguồn nhân lực và nâng cao hiệu suất lao động

- Thang máy chở hàng thường có cabin rộng hơn thang chở người và được thiết kế bằng các vật liệu đơn giản, chắc chắn

- Trong các tòa nhà cao tầng thường thang máy chở hàng thường có tải trọng lớn và sử dụng hệ truyền động điện như thang máy chở người Còn trong các tòa nhà thấp tầng, để tiết kiệm chi phí và tăng lực nâng, thang máy chở hàng thường sử dụng máy bơm thủy lực hoặc khí nén

1.2.2 Thang máy chở xe hơi

Hình 1.8 Thang máy chở xe hơi

- Thang máy chở xe hơi là một dạng thang máy tải hàng nhưng có yêu cầu riêng biệt Kích thước và tải trọng phù hợp với nhóm xe 4 chỗ, 7 chỗ hoặc hơn, dùng cho các chung cư, khu để xe ô tô… Thang máy chuyên dùng để nâng ô tô, an toàn nhanh chóng và chính xác Người lái xe điều khiển xe chạy vào thang máy và điều khiển thang máy

- Thang máy tải ô tô dùng cho:

+ Đưa xe từ một tầng của cao ốc xuống các tầng hầm là nơi đỗ xe Việc xây dựng đường chạy xuống các tầng hầm chi phí tốn kém và mất rất nhiều diện tích Việc thiết kế 1-2 thang tải xe sẽ tiết kiệm hơn rất nhiều

+ Đưa xe lên các tầng cao thường là trong các showroom bán xe hơi, các tòa nhà khách sạn cao cấp

- Thang máy tải ô tô thường có 2 cửa đối diện nhau để tránh cho việc quay đầu xe cần có diện tích cần thiết, có thể thiết kế một mâm xoay xe hơi ngang hướng ra vào của thang máy tải xe hơi

- Mâm xoay chịu được tải của xe hơi và có thể xoay tròn 360o Xe hơi khi vào thang máy có tải trọng động và tải trọng tập trung ở các bánh xe Thang máy tải xe hơi được thiết kế chắc chắn và phù hợp để không bị biến dạng trong suốt quá trình sử dụng

1.2.3 Thang hộp chở thực phẩm

Hình 1.9 Thang hộp chở thực phẩm

- Thang hộp chở thực phẩm là loại thang phù hợp nhất cho việc vận chuyển các đồ dùng của nhà bếp, các loại thức ăn, thức uống trong các nhà hàng, khách sạn, những vật dụng hàng hóa đơn giản trong các siêu thị, trung tâm thương mại, những vật dụng đơn giản như hồ sơ, sách, báo trong các ngân hàng, thư viện, văn phòng

- Cabin thang tải thực phẩm được thiết kế nhỏ gọn đơn giản bằng các vật liệu nhẹ, chống gỉ như nhôm, inox…

- Với loại thang này, điểm dừng được thiết kế phù hợp với việc bốc dỡ hàng hóa hay thức ăn, nghĩa là khi thang dừng không cần phải bằng tầng mà phải ở 1 vị trí thuận lợi để dễ dàng lấy hàng hóa từ trong thang máy ra

1.2.4 Hệ thống nâng

1.3 Thực trạng hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà ở Việt Nam

- Hiện nay ở Việt Nam trong các chung cư, khách sạn cao tầng thường chỉ lắp đặt hệ thống thang máy chở người và chở hàng hóa là chủ yếu, còn ở các siêu thị và trung tâm mua sắm, các khu vui chơi giải trí, những nơi tập trung nhiều người có lắp đặt thêm cầu thang cuốn Thang hộp chở thực phẩm

sử dụng nhiều trong các nhà hàng, quán ăn Ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh người ta đã thử nghiệm loại hình bãi đỗ xe thông minh có sử dụng thang máy xe hơi và hệ thống nâng Các hệ thống vận chuyển khác như thang quan sát phong cảnh, cầu thang thang máy, vỉa hè di chuyển…cũng có một số nơi

đã ứng dụng vào thực tế nhưng số lượng không đáng kể

1.4 Hệ thống vận chuyển thông minh trong các tòa nhà hiện đại

- Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, hiện nay người ta đã áp dụng một số công nghệ thông minh vào hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà nhằm nâng cao chất lượng phục vụ:

- Hệ thống thang máy sử dụng màn hình cảm ứng từ sảnh chờ để gọi thang (hoặc nút gọi thang từ sảnh các tầng) Với hệ thống này khi khách hàng

ấn nút gọi thang, bộ điều khiển sẽ tiếp nhận thông tin và chỉ định thang có khoảng cách ở gần nhất, có chiều chuyển động hợp lý đến vị trí của người gọi thang Điều này mang lại sự tiện nghi và giảm thời gian chờ đợi của khách hàng

- Hệ thống thang máy sử dụng hệ điều khiển mờ có các mức ưu tiên khác nhau đối với các đối tượng khách hàng sử dụng khác nhau

- Hệ thống kiểm soát ra vào thông minh ngày nay có nhiều dạng với khả năng mở rộng có thể đáp ứng bất kỳ doanh nghiệp nào Phổ biến nhất là các hệ thống đọc thẻ không tiếp xúc, các hệ thống nhận dạng vân tay, nhận dạng khuôn mặt cũng ngày càng phổ biến do khả năng nhận dạng, chất lượng thiết bị ngày càng được nâng cao cùng với chi phí đầu tư hợp lý

Ưu điểm :

+ Khi sử dụng thẻ từ để kiểm soát thang máy thì người quản lý tòa nhà

có thể quản lý được lượng người trong tòa nhà hay khách đến làm việc, thời gian, lượng người ra vào

+ Dùng đầu đọc thẻ từ, giải pháp được nhiều nhà đầu tư lựa chọn, các loại đầu đọc thẻ từ trên thị trường có nhiều loại và có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau Có những loại thẻ được tích hợp bàn phím để có thể sử dụng bàn phím và password

+ Dấu vân tay: dấu vân tay không thể sao chép hay trùng lặp với bất kỳ

ai giúp mỗi cá nhân tự bảo vệ được tài sản của mình, thuận tiện cho việc kiểm soát ra vào thang máy, tránh được trường hợp khi ra ngoài quên mang theo chìa khóa hay thẻ từ…

+ Thuận tiện cho việc quản lý thang máy của những tòa nhà, căn hộ cao cấp, công ty doanh nghiệp…tránh một số đối tượng xấu trà trộn vào thực hiện hành vi trộm cắp làm mất trật tự an ninh khu vực

+ Điều khiển, giám sát tập trung từ xa: Hệ thống kiểm soát ra vào cho phép bạn giám sát trạng thái, điều khiển tất cả các cửa từ phần mềm Bạn có thể ra lệnh mở tất cả các cửa trong trường hợp khẩn cấp - cháy nổ, hoặc đóng tất cả trong trường hợp liên quan đến an ninh Đối với một doanh nghiệp lớn

có nhiều chi nhánh, việc điều khiển kiểm soát từ xa có thể dễ dàng áp dụng thông qua hệ thống mạng mà hầu như không có giới hạn vị trí địa lý

Nhược điểm:

+ Giá cả tương đối cao

+ Thẻ phân tầng cao cấp tức là mỗi loại thẻ được phân quyền nhất định, thẻ tầng nào chỉ được sử dụng tầng ấy ngoài các tầng đó không được đi đến các tầng khác

+ Trường hợp quên không mang thẻ từ thì bạn sẽ không dùng được thang máy

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN THÔNG MINH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

2.1 Các yêu cầu đối với hệ thống vận chuyển trong tòa nhà

- Trong chương 1 chúng ta đã có cái nhìn tổng quát về các thiết bị vận chuyển trong tòa nhà Ở chương này chúng ta sẽ nghiên cứu xây dựng hệ thống vận chuyển đáp ứng các yêu cầu an toàn, kỹ thuật và tiết kiệm năng lượng Đặc biệt là hệ thống thang máy chở người và chở hàng trong tòa nhà

2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật

- Trong một tòa nhà hệ thống thang máy phục vụ mục đích di chuyển của con người và vận chuyển hàng hóa từ tầng này đến tầng khác, từ vị trí này đến vị trí khác Hoạt động của nó trực tiếp liên quan đến tính mạng con người

vì thế khi thiết kế và xây dựng cần phải tuân thủ chặt chẽ các yêu cầu về an toàn và kỹ thuật

- Các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống

+ Vị trí, kích thước xây dựng

+ Chủng loại, số lượng thiết bị

+ Thiết kế cabin, cửa thang, lan can, nút bấm

+ Hệ thống chiếu sáng và thông gió

+ Hệ thống truyền động và điều khiển

- Các chỉ tiêu an toàn

+ Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng TCVN 5308: 1991 + Tiêu chuẩn an toàn điện trong xây dựng TCVN 4096: 1985

+ Quy phạm kỹ thuật an toàn các thiết bị nâng TCVN 4244: 1986

- Việc lắp đặt thang máy và yêu cầu an toàn khi sử dụng cần tuân theo

các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 5744-1993 “ Thang máy Yêu cầu an toàn trong lắp đặt và sử dụng”

2.1.2 Nhu cầu vận chuyển thực tế

- Xác định loại hình, công năng của công trình: văn phòng, nhà phố, villa, chung cư, khách sạn, trung tâm thương mại, bệnh viện, nhà ga, nhà máy…Hiểu rõ công năng của công trình giúp việc lựa chọn chủng loại thang máy được hợp lý và dễ dàng hơn

- Dựa vào chiều cao có thể phân loại qui mô của công trình:

- Để có số lượng thang máy, tốc độ và tải trọng hợp lý các công trình

có qui mô lớn thường phải dùng đến các bài toán phân tích lưu thông

- Số cư dân trong tòa nhà: dựa theo công năng tòa nhà để có cách tính tương đối về số lượng người sử dụng

- Về mặt nhu cầu lưu thông, chia theo mức độ từ nhẹ đến bận rộn nhất

2.1.3 Yêu cầu tiết kiệm năng lượng

- Thang máy là thiết bị hiện đại và có tầm quan trọng lớn trong các tòa nhà cao tầng ngày nay, tuy nhiên việc đầu tư để có một hệ thống thang máy tốt đáp ứng được nhu cầu sử dụng là một vấn đề còn làm thế nào để tíết kiệm năng lượng tiêu thụ, tăng tuổi thọ thang máy và bảo vệ môi trường với hệ thống thang máy đó lại là vấn đề khác

- Theo như người ta ước tính hệ thống thang máy chiếm một lượng

tương đối vốn đầu tư ban đầu cho tòa nhà và tiêu thụ khoảng 13% tổng điện năng của cả tòa nhà Thực hiện các giải pháp tiết kiệm năng lượng góp phần nâng cao hiệu năng hoạt động, giảm năng lượng tiêu thụ, giảm chất thải không cần thiết trong quá trình hoạt động và kéo dài vòng đời của thang máy

- Tiết kiệm điện năng tiêu thụ của hệ thống thang máy có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp, chúng ta sẽ nghiên cứu ở phần tiếp theo

2.2 Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà

2.2.1 Thiết kế hệ thống vận chuyển trong tòa nhà

2.2.1.1 Lựa chọn chủng loại, số lượng và tải trọng

Bước 1: Lựa chọn chủng loại thang máy

- Vì thang máy được thiết kế và chế tạo với nhiều kiều dáng và chủng loại như thang chở khách, chở hàng, thang chở người tàn tật, thang chở ô tô v v mà mỗi loại lại có chức năng và công dụng khác nhau Vì vậy nên căn

cứ vào nhu cầu và mục đích sử dụng thang để lựa chọn loại thang và kiểu thang thích hợp

- Có thể lựa chọn chủng loại thang dựa theo chức năng của từng loại như trong bảng dưới đây:

Bảng 2.1 Công dụng các loại thang máy

Thang máy tải khách

Thang máy thông dụng chuyên phục vụ cho các văn phòng, công ty, khách sạn, siêu thị…v v…cho bạn cảm giác nhẹ nhàng, thoải mái

Thang máy lồng kính Thang máy thích hợp cho các toà nhà sang trọng và

các siêu thị cao cấp Trang nhã và lịch sự Thang cuốn Thang máy phù hợp cho các nhà hàng, khách sạn,

siêu thị với vẻ đẹp sang trọng và hiện đại

Thang máy dịch vụ

Thang máy thiết kế riêng cho các khách sạn, nhà hàng, ngân hàng… dùng để chở hàng và thức ăn rất thuận tiện, nhanh chóng và hiệu quả

Thang máy tải hàng

Thang máy được dùng để vận chuyển hàng hóa Tải trọng lớn, kích thước cabin rộng có thể chở được nhiều hàng hóa hay dùng cho các khu công nghiệp, xưởng sản xuất

Thang máy bệnh viện

(thang tải giường

bệnh)

Thang máy chuyên dụng cho các bệnh viện để chở băng ca và bệnh nhân đem lại cảm giác yên tâm, dễ chịu cho người bệnh

Thang máy gia đình

Thang máy dành tặng riêng cho các gia đình Với cấu trúc nhỏ, gọn sẽ tiết kiệm tối đa diện tích cho gia đình bạn

Thang máy thủy lực

Thang máy chuyên chở các vật siêu nặng Chỉ cần nhấn nút hàng tấn hàng trong nháy mắt đã ở vị trí bạn mong muốn

Thang máy tải ô tô

Thang chuyên dùng để nâng ô tô, an toàn nhanh chóng và chính xác Thích hợp cho các chung cư, khu để xe ô tô ….v v…

Bước 2: Lựa chọn số lượng và tải trọng thang

- Sau khi đã lựa chọn được loại thang Căn cứ vào kích thước hố thang (nếu công trình đã thi công và có sẵn hố thang) lưu lượng, mật độ và số người

sử dụng thang máy trong toà nhà để lựa chọn tải trọng thang và số lượng thang máy thích hợp lắp cho công trình đó Thông thường người ta có cách tính như sau:

- Đối với toà nhà làm việc cao tầng: Là nơi thường có mật độ đi nhiều vào cùng một thời điểm và lên cùng một tầng nên người ta thường quy định

mỗi thang sẽ phục vụ khoảng 250 người Nếu toà nhà có 1000 người thì số lượng thang cần cho toà nhà đó sẽ là 1000:250 = 4 thang Tải trọng cho những thang này thường từ 900kg – 1000kg, cabin có thể đủ cho 13 đến 15 người một lần đi Trong trường hợp toà nhà lớn có thể chọn thang có trọng tải lớn hơn và cabin có thể đủ cho từ 17 người trở lên

- Đối với các chung cư: Là nơi có lưu lượng người đi nhiều và thường xuyên nên mỗi thang sẽ phục vụ cho khoảng 500 người Thông thường người

ta hay chọn các thang có tải trọng nhỏ từ 600 – 900kg, tuy nhiên thang 1000kg cũng được lựa chọn trong trường hợp diện tích chung cư lớn, lượng người đi nhiều và chi phí đầu tư ban đầu tốt

- Đối với các khách sạn hoặc nhà tư nhân: Là nơi mật độ và lưu lượng người đi lại ít hơn so với các toà nhà làm việc và chung cư nên người ta thường quy định mỗi thang sẽ phục vụ khoảng 150 người Tải trọng thang cho các công trình này thường nhỏ từ 450kg – 600kg

- Đối với các bệnh viện: Là nơi có mật độ đi lại của các y bác sĩ, bệnh nhân và người nhà cũng tương đối lớn, hơn nữa do đặc thù của bệnh viện là phải chở bệnh nhân bằng băng ca hoặc xe đẩy nên yêu cầu diện tích cabin và cửa cabin phải rộng hơn thang chở khách thông thường Vì vậy khi chọn thang cho bệnh viện người ta thường lựa chọn thang có tải trọng lớn từ 1000kg trở lên

- Số lượng thang máy sẽ có ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ Bốn thang máy 18 người cung cấp khả năng tương tự như ba thang máy 24 người nhưng thời gian chờ đợi sẽ nhanh hơn gấp đôi thời gian với nhóm ba thang

- Chất lượng dịch vụ thang máy có thể được tìm thấy từ khoảng thời gian nghỉ của hệ thống

• 23-35 giây - tuyệt vời

• 35-45 giây - chấp nhận được cho các văn phòng

• 60 giây - chấp nhận được cho các khách sạn

• 90 giây - có thể chấp nhận cho căn hộ

Một phương pháp ước lượng, so sánh khả năng và hiệu quả của thang máy là bằng cách tính toán thời gian của vòng di chuyển (RTT):

- RTT là khoảng thời gian trung bình cho một thang máy lưu hành, kết hợp với số liệu thống kê thời gian bị mất tại các điểm dừng

- Nó được tính từ khi cửa thang máy bắt đầu mở tại sảnh chính đến thời gian cửa mở lại khi thang hoàn thành chu kỳ của nó

 u

1 Nhu cầu cao điểm trong thời gian 5 phút:

2 2

8000m x 17%

124 er

2 Hành trình thang: 20 x 3 = 60m

3 Số điểm dừng có thể xảy ra (S1):

1

1S

Trong đó: S = số lượng tối đa các điểm dừng

n = số người hoặc tải trọng thang (thường là khoảng 80% tải trọng thang)

16 1

8 Thời gian một vòng chuyển động thang(RTT)

- Vị trí đặt thang máy là vị trí kết nối các lối đi của các tầng trong tòa nhà thuận tiện Thang máy phải được bố trí ở gần lối vào chính Buồng thang máy phải đủ rộng, có bố trí tay vịn và bảng điều khiển cho người tàn tật đi xe lăn và người khiếm thị sử dụng

- Phân nhóm thang máy là điều cần thiết cho người sử dụng thuận tiện

Hố thang

- Công việc chọn một vị trí trong toà nhà để xây dựng hố cho thang máy là việc rất quan trọng Ngoài việc tính toán về lưu lượng giao thông cho toà nhà, cần phải lựa chọn một vị trí phù hợp đảm bảo cả về mặt thẩm mỹ kiến trúc và tiện lợi cho người sử dụng thang máy

- Khi có được vị trí tốt trong toà nhà để xây dựng hố thang máy, chúng

ta cần kiểm tra các kích thước xem có đảm bảo để lắp đặt loại thang máy theo

dự kiến đặt ra ban đầu hay không Đối với các công trình không bị hạn chế về diện tích, không hạn chế chiều cao và cả việc tạo một hố pit âm xuống lòng đất thì việc xây dựng khá đơn giản Nhưng với nhiều công trình do bị khống chế về độ cao, diện tích mặt bằng, sẽ gặp khó khăn khi phải đào âm xuống lòng đất đủ để hình thành một hố pit cho thang máy

- Có thể chế tạo thang máy có đặc điểm kỹ thuật theo từng cá thể riêng biệt nhưng rất tốn kém

- TCVN BS-5655 cung cấp kích thước tiêu chuẩn đã được đúc kết từ các quá trình thiết kế và ứng dụng vào tòa nhà sao cho phù hợp nhất ngoại trừ những khách hàng đặc biệt hoặc những yêu cầu xây dựng bí mật

Hình 2.2 Mặt cắt hố thang máy

- Phòng máy là vị trí nằm trên cùng trong phần xây dựng hố thang máy , phòng máy là nơi chứa động cơ, hệ điều kiển, nên khi xây dựng phòng máy thang máy phải chú đảm bảo những yếu tố cần thiết như sau :

+ Phòng máy phải đạt chiều cao tối thiểu là 1600mm

+ Phòng máy phải đảm bảo chắc chắn che chắn được mưa gió vào thiết bị thang máy và hố thang máy

+ Phòng máy phải có cửa chính đi vào và các ô thoáng để thoát nhiệt khi động cơ hoạt động (đặt biệt vào mùa nóng)

+ Phòng máy phải có kích thước đủ rộng để đặt thiết bị và nhân viên

kỹ thuật đứng để thi công vận hành cũng như cứu hộ thang máy Kích thước tối thiểu phòng máy phải bằng hố thang máy

Hình 2.3 Mặt cắt phòng máy thang máy

2.2.1.3 Đặc điểm phụ tải và xây dựng hệ truyền động

- Phụ tải thang máy là phụ tải thế năng

- Vị trí các điểm dừng của thang máy là đón trả khách, hàng trên hố thang là các vị trí cố định, đó chính là vị trí sàn các tầng nhà

- Động cơ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại,

mở máy và hãm máy nhiều

- Đối với thang máy chở người hoặc chở hàng có người đi kèm yêu cầu cao về độ chính xác và an toàn khi dừng thang máy

- Đảm bảo gia tốc cabin khi khởi động và khi dừng nằm trong giới hạn cho phép

Đặc điểm phụ tải và hệ truyền động của thang máy:

- Tùy vào kiểu thang máy mà phụ tải có thể ổn định hoặc không Đối với thang máy chở người thì phụ tải không ổn định, còn với thang chở hàng thì phụ tải khá ổn định, có thể khi nâng đầy tải, khi hạ không tải

- Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau Nhiệt phát nóng của động cơ chưa đạt đến mức bão hòa đã được giảm do tải, nhiệt độ suy giảm chưa tới giá trị ban đầu lại tăng lên do tải

Hình 2.4 Đồ thị phát nhiệt động cơ thang máy

- Đặc điểm thứ ba trong hệ truyền động của thang máy là sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá trình khởi động, kéo tải ổn định, hãm dừng Nghĩa là có sự chuyển đổi liên tục của động cơ từ chế độ động cơ sang chế độ máy phát

- Thang máy khởi động đạt đến tốc độ định mức sau đó chuyển động

ổn định với tốc độ đó trong một lần chuyển động, do đó không có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ

Các yêu cầu truyền động cho thang máy

- Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động thang máy là đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc gia tốc khởi động, khi hãm, phanh Các tham số đặc trưng cho chuyển động của thang máy là:

- Vận tốc di chuyển: v(m/s)

- Gia tốc: a(m/s2)

- Độ giật: ρ(m/s3)

- Tốc độ thang máy được thiết kế đặt căn cứ vào loại tải mà nó mang và vào tổng quãng đường hoạt động Tốc độ quyết định năng suất của thang máy Với các nhà cao tầng, việc dùng thang máy có tốc độ cao tiết kiệm được nhiều thời gian Tuy vậy để tăng tốc thang máy đòi hỏi chi phí thiết kế tăng, nếu tốc độ của thang máy từ v = 0,75(m/s) lên v = 3,5(m/s) thì giá thành sẽ tăng lên 4÷5 lần, bởi vậy tùy theo độ cao của nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu

- Tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc, nhưng khi gia tốc lớn

sẽ gây cảm giác khó chịu cho người, có thể gây đổ vỡ hàng hóa trong khi di chuyển Vì thế khi tính toán hệ truyền động cho thang máy cần tính chọn gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao mà không gây cảm giác khó chịu cho con người

- Đại lượng quan trọng nữa trong yêu cầu truyền động của thang máy là

độ giật Độ giật sinh ra do sự thay đổi độ lớn của gia tốc khi khởi động và khi dừng Độ giật có ảnh hưởng lớn tới chuyển động êm của thang máy Độ giật

d v dt

Hình 2.5 Biểu đồ quãng đường chuyển động tối ưu của thang máy

- Hệ truyền động thang máy còn có một yêu cầu quan trọng nữa là dừng chính xác Trong quá trình chuyển động, cabin thang máy sẽ phải dừng khi đến tầng Nếu dừng không chính xác sẽ gây khó khăn cho người ra vào, cho việc bốc xếp hàng hóa và mất tính thẩm mĩ

- Theo TCVN 5744-1993, khi thang máy chịu một tải trọng G 2,5G  mđ Thì thang phải đảm bảo dừng chính xác tại sàn với sai lệch không quá 2cm Thang máy dừng chính xác giúp cho việc bốc dỡ hàng hóa và ra vào dễ dàng,

do đó tăng năng suất của thang máy

- Để thang máy hoạt động dừng chính xác chúng ta có thể sử dụng bộ cảm biến dừng chính xác Hiện nay thường sử dụng hai kiểu đó là cảm biến kiểu chân không và cảm biến kiểu cảm ứng

2.2.1.4 Tính chọn động cơ điện, cáp kéo, hệ thống phanh, hãm khẩn cấp

- Việc lựa chọn công suất động cơ có vai trò quan trọng trong quá trình lắp đặt thang máy Nếu nâng cao công suất động cơ chọn so với phụ tải thì động cơ sẽ kéo tải dễ dàng nhưng giá thành đầu tư tăng cao, hiệu suất kém và

làm tụt hệ số Cosφ của lưới điện do động cơ chạy non tải

- Nếu chọn công suất động cơ nhỏ hơn công suất tải yêu cầu thì động

cơ có thể hoặc không kéo nổi tải hay kéo tải một cách nặng nề, dẫn tới các cuộn dây bị phát nóng quá mức làm giảm tuổi thọ động cơ hoặc làm động cơ

bị cháy hỏng nhanh chóng

- Động cơ là phần tiêu hao điện nhiều nhất của 1 chiếc thang máy Các loại động cơ đời đầu vận hành 1 cấp tốc độ, việc thay thế nó bằng động cơ được điều kiển bằng biến tần giúp tiết kiệm 40% điện năng tiêu thụ Hoặc việc thay thế động cơ từ có hộp số sang không hộp số cũng góp phần tiết kiệm đáng kể năng lượng trong quá trình hoạt động

- Động cơ đồng bộ không hộp số chế tạo với nam châm vĩnh cửu đồng thời thiết kế không cần phòng máy phía trên, giúp kiến trúc tòa nhà đẹp hơn, giảm chiều cao xây dựng và tiết kiệm điện năng Loại này có giá thành cao hơn nhưng bớt được kinh phí xây phòng máy phía trên và tiết kiệm điện về sau Công nghệ này ngày càng được nhiều công trình sử dụng và chắc chắn sẽ

là phổ biến trong tương lai

Hình 2.6 Động cơ thang máy