10Использование инновационного вертикального транспорта при проектировании небоскребов
Ничаева Людмила Сергеевна
магистрант департамента архитектуры, Инженерной академии, Российского Университета Дружбы Народов,
ludmilanichaeva@mail.ru
В связи с развитием городов и увеличением количества населения все большую популярность приобретают небоскребы. Они становятся неотъемлемой частью городской архитектуры и служат местом работы, проживания и отдыха для тысяч людей. Однако, с ростом высоты зданий, возникает проблема транспортировки людей и грузов внутри них. Именно поэтому вертикальный транспорт в небоскребах становится все более важным. Основным видом вертикального транспорта в небоскребах являются лифты. Они позволяют быстро и безопасно перемещаться между этажами. В настоящее время существует множество различных типов лифтов, которые отличаются по скорости, грузоподъемности, дальности перемещения и другим параметрам. Различают несколько современных решений для использования скоростных лифтов: зонирование, скай-лобби, двухэтажные лифты, двойные лифты и умный пункт управления лифтами. Ключевые слова: вертикальный транспорт, лифт, зонирование, скай-лобби, двухэтажный лифт, двойной лифт, управление лифтами.
Вертикальные коммуникационные системы являются ключевым требованием к высотным зданиям.
Когда появились первые лифты, главным требованием была безопасность, а не производительность или устойчивость. Открытие Элишей Отисом в 1851 году системы безопасного торможения привело к тому, что у людей наконец-то появился безопасный способ попадания на верхние этажи зданий.
Со временем здания становились все выше, а увеличение количества лифтов оказывалось недостаточным. Сверхвысокая офисная башня может насчитывать десятки тысяч пассажиров, и если он хорошо спроектирован, никто из них не должен ждать более 20-25 секунд, чтобы начать подъем или спуск на лифте. Чем больше людей и чем больше этажей, тем больше скоростных лифтов требуется [6]. Это оказывает огромное влияние на план здания, так как лифты влияют на размер помещения.
Ядро обслуживания здания, таким образом, занимает площадь, предназначенную под аренду, что может нанести серьезный ущерб доходу от инвестиций [5]. Исследование, проведенное в офисном здании с 50 этажами, продемонстрировало, что для достижения хорошего качества обслуживания, необходимая лифтовая система заняла бы почти 5% общей площади этажа. Такой показатель является экономически невыгодным. Лифты могут составлять 6-12% стоимости строительства зданий [3].
Таким образом, можно сказать, что лифты сильно влияют на проектирование такого высотного здания как небоскреб. Их влияние распространяется на конструктивную систему небоскреба, поскольку они будут влиять на размер ядра. С функциональной точки зрения, лифты также играют важнейшую роль, поскольку они должны эффективно транспортировать пассажиров к месту назначения. Также необходимо учесть экологический фактор, так как лифты составляют значительную часть энергопотребления здания. Финансовый аспект можно рассматривать напрямую - он состоит из затрат на строительство и эксплуатацию лифта, а также косвенно, поскольку лифты будут занимать некоторое пространство, пригодное для аренды.
По мере того, как здания становятся выше, больше внимания уделяется уменьшению количества лифтов, так как обычные решения, связанные с проектированием лифтов, начинают терять свою эффективность и не справляются с требуемым уровнем обслуживания [6]. Несколько представленных ниже решений являются проверенными для
О *
О X
о
3 *
8)
с т ■и о
5
т о а г
о т
09 8)
лифтовых систем, разработанными для обеспечения хороших эксплуатационных характеристик с экономической точки зрения, хотя оптимальные решения варьируются в зависимости от типа здания и требований владельца.
Следующие решения для скоростных лифтов, являются наиболее часто используемыми при проектировании небоскребов. Чаще всего используются зонирование, скай-лобби (Sky Lobby) и двухэтажные лифты (Double Deck Elevators). Использование данных технологических разработок позволяют улучшить условия эксплуатации и могут способствовать сокращению количества лифтов.
Зонирование
Чтобы поддерживать надлежащий уровень обслуживания для высотных зданий, необходимое количество лифтов означало бы очень большое ядро, что делает здание неэффективным. Один из способов решения данной проблемы является внедрение лифтовых зон для обслуживания разных этажей, таким образом ограничение общего количества остановок. Зонирование можно использовать разными способами, например, лифты могут останавливаться только на четных или нечетных этажах. Обычное же расположение предполагает зонирование по высоте, как изображено на рисунке ниже (см.рис.1).
На основании СП 267.1325800.2016 схема организации работы лифтов с высотным зонированием - это объединение лифтов в группы, каждая из которых обслуживает определенные этажи, при этом все лифты останавливаются на общем основном посадочном этаже [1].
ные условия для жизни и работы в здании. Это промежуточный этаж, который располагается на высоте от 100 до 200 метров и обычно предназначен для пересадки между лифтами (см.рис.2).
Одним из преимуществ скай-лобби является то, что он позволяет уменьшить количество лифтов на каждом этаже здания. Это связано с тем, что лифты могут останавливаться только на скай-лобби, а затем пассажиры могут пересаживаться на другой лифт для продолжения пути на нужный этаж. Это позволяет существенно снизить нагрузку на лифты и уменьшить время ожидания для пассажиров.
Кроме того, пересадочный этаж может быть использован для организации общественных пространств, что в свою очередь позволяет создать комфортные условия для жизни и работы в здании.
51-60
41-50 51-60
41-50
У "V
В1-40 31-40
21-30
У
21-30
У "Y
11-20 11-20
1-10 1-10
У ч У ч
(О
сч
0 сч
in
01
а б
Рис. 1. Зонирование лифтов по высоте а - здания высотой до 40 этажей б - здания высотой 25-70 этажей
Скай-лобби (Sky Lobby)
По мере того, как здания становятся выше, зонирование становится непрактичным и невыполнимым, поскольку лифты снова начинают занимать слишком много места [6].
Скай-лобби - это популярное решение в современных небоскребах, которое позволяет улучшить транспортную инфраструктуру и создать комфорт-
Рис. 2. Схемы зданий с пересадочными этажами [7]
Большим преимуществом скай-лобби является оптимизация ядра, поскольку всем лифтам не нужно обслуживать первый этаж. Верхние локальные зоны расположены одна над другой, поэтому шахта лифта, как правило, занимают ту же «площадку», что и локальные зоны ниже [4].
Использование небоскребов, связанное с высотным зонированием, может обслуживать здания до 120 этажей (если лифты одноэтажные). При более высокой этажности необходимо использовать двухэтажные лифты. Хотя двухэтажные лифты обычно используют и при более низкой этажности.
Двухэтажные лифты (Double Deck Elevators)
Двухэтажные лифты состоят из двух пассажирских механизмов, расположенных друг над другом, которые подключены к одной и той же системе привода. Верхний и нижний этажи лифтов могут обслуживать два смежных этажа одновременно. Это позволяет удвоить вместимость лифтов при сохранении той же площади [2]. Двухэтажные лифты предполагают тщательное планирование вестибюля, так как у этих лифтов есть свои недостатки.
Преимущества двухэтажных лифтов:
1. Меньшее количество лифтов.
2. Меньшие размеры механизма лифта.
3. Более низкие номинальные скорости.
4. Меньше остановок.
5. Увеличенный размер обслуживания зоны.
6. Более быстрое время транзита пассажиров.
7. Занимают на 30% меньше места в ядре.
8. Более высокие здания на той же площади.
9. Маленькие вестибюли.
10. Меньше входов.
11. Более быстрая установка.
12. Снижение затрат на техническое обслуживание.
Недостатки двухэтажных лифтов:
1. Ограниченность выбора в поставщиках.
2. Пассажиропоток на четных и нечетных этажах должен быть сбалансирован.
3. Межэтажное расстояние должно быть равномерным.
4. Необходимость в более больших лифтовых шахтах.
5. Повышенная нагрузка на приямок и машинное отделение.
6. Выходы в лобби должны быть больше.
7. Специальные приспособления для доступа инвалидов на «другой» этаж.
Эффективное использование данных лифтов подразумевает использование сложных систем управления движением, чтобы сокращать ненужные остановки, улучшая производительность и энергопотребление [2]. На рисунках ниже показана схема двухэтажного лифта (см.рис.3).
[ ш м
1— 1 !" Т
[ •' •,.-, 1 W XJ
ванием сложных алгоритмов, а движение лифта оптимизирует сбор пассажиров, следующих на один этаж.
Двойные лифты (TWIN elevators)
Наконец, одним инновационным решением, которое до сих пор мало где применимо, является лифт TWIN.
В настоящее время разрабатывается одним из крупных производителей. Эта система позволяет использовать два лифта работать независимо друг от друга в одной шахте. Это требует сложной системы мониторинга и системы управления. По прогнозам производителя, внедрение Twin может помочь уменьшить количество лифтовых шахт [6].
■
[ 1
□
1 1
Рис. 3. Схема двухэтажного лифта
Три рассмотренных технологии являются наиболее значимыми инновациями в лифтовой технологии в мире. Последние годы они направлены как на производительность движения, так и на механические оптимизации.
Управление лифтами
Инновации, касающиеся систем управления лифтами, создают существенные преимущества в сокращении количества лифтов.
Обычные системы позволяют пассажирам выбирать, куда подняться или спуститься только после входа в кабину лифта. Это приводит к тяжелонагру-женным механизмам, где количество нажатых кнопок этажа лишь немного меньше количества пассажиров. Пункт управления позволяет пассажирам вводить пункт назначения перед входом в кабину лифта, затем запросы обрабатываются с использо-
Рис. 4. Схема расположения двойных лифтов в шахте
Эта система может оказаться чрезвычайно полезной в случае модернизации зданий, где действующая система не соответствует стандартам производительности, поскольку позволяет повысить эффективность обслуживания при использовании тех же шахт.
Таким образом, дальнейшие шаги в области инноваций лифтов будут состояться в виде усовершенствования систем управления лифтов, что позволит удобное и безопасное использование новых двойных лифтов, способных организовать перевозку пассажиров быстро и рационально.
Литература
1. СП 267.1325800.2016. Здания и комплексы высотные. Правила проектирования [Текст]. - Москва: Минстрой России, 2016. - 140 с.
2. Barney, G. C. Elevator Traffic Handbook. Taylor & Francis Routledge [Text]. - London, 2002. - 456 p.
3. Elnimeiri, G., Gupta, P. Sustainable structures of tall buildings. The Structural Design of Tall and Special Buildings [Text]. - CTBUH / Wiley Tal Journal, 2008. -
pp. 881-894.
4. Fortune, J. Mega High Rise Elevators. Elevator World, 1995, pp.1-11.
[Online resource]:
https://global.ctbuh.org/resources/papers/download/23 88-elevator-designs-for-the-kingdom-tower.pdf
5. Jong, P. High rise ability, 2007, pp. 1-11. [Online resource]:
О *
о
X
о 3
s *
и
с т ■и о
S
т
ф
а т
о т
а
8)
https://www.researchgate.net/publication/37392116_Hi gh_Rise_Ability
6. Câmara, J. Tall Buildings and Elevators. Historical Evolution of Vertical Communication Systems, 2017, pp.1-105. [Online resource]: https://cupdf.com/document/tall-buildings-and-elevators.html
7. Gravit M., Kuzenkov K., Dmitriev I., Nafikova M. Vertical Transport Systems for High-Rise Buildings, 2021, pp. 1-15. [Online resource]: https://unistroy.spbstu.ru/userfiles/files/2021/2(95)/950 5.pdf
The use of innovative vertical transport in the design of skyscrapers Nichaeva L.S.
Peoples' Friendship University of Russia
In connection with the development of cities and an increase in the number of population, skyscrapers are becoming increasingly popular. They become an integral part of urban architecture and serve as a place of work, residence and recreation for thousands of people. However, with the increase in the height of buildings, the problem of transporting people and goods inside them arises. That is why vertical transport in skyscrapers is becoming increasingly important. The main type of vertical transport in skyscrapers are elevators. They allow you to quickly and safely move between floors. Currently, there are many different types of elevators, which differ in speed, load capacity, travel distance and other parameters. There are several modern solutions for the use of high-speed elevators: zoning, sky-lobby, double-decker elevators, double elevators and a smart elevator control room.
Keywords: vertical transport, elevator, zoning, sky lobby, double deck elevator,
twin elevator, call destination. References
1. SP 267.1325800.2016. Buildings and complexes are high-rise. Design rules
[Text]. - Moscow: Ministry of Construction of Russia, 2016. - 140 p.
2. Barney, G. C. Elevator Traffic Handbook. Taylor & Francis Routledge [Text].
- London, 2002. - 456 p.
3. Elnimeiri, G., Gupta, P. Sustainable structures of tall buildings. The Structural
Design of Tall and Special Buildings [Text]. - CTBUH / Wiley Tal Journal, 2008. -pp. 881-894.
4. Fortune, J. Mega High Rise Elevators. Elevator World, 1995, pp.1-11. [Online resource]: https://global.ctbuh.org/resources/papers/download/2388-
elevator-designs-for-the-kingdom-tower.pdf
5. Jong, P. High rise ability, 2007, pp. 1-11. [Online resource]: https://www.researchgate.net/publication/37392116_High_Rise_Ability
6. Camara, J. Tall Buildings and Elevators. Historical Evolution of Vertical
Communication Systems, 2017, pp.1-105. [Online resource]: https://cupdf.com/document/tall-buildings-and-elevators.html
7. Gravit M., Kuzenkov K., Dmitriev I., Nafikova M. Vertical Transport Systems
for High-Rise Buildings, 2021, pp. 1-15. [Online resource]: https://unistroy.spbstu.ru/userfiles/files/2021/2(95)/9505.pdf
(0 C4 O C4
10
