دلایل استفاده از آسانسورهای هیدرولیک و مقایسه آن با آسانسورهای بدون موتورخانه
استفاده از درایو کنترل فرکانس در آسانسور های هیدرولیک
جولای 10, 2023کنترل دور موتور به چه معناست؟
جولای 10, 2023آسانسورهای هیدرولیک بازار فروش آسانسور را به مدت 50 سال و تا آغاز قرن 21 در دست داشتند. در سال 1995 با ظهور آسانسور های کششی بدون موتورخانه (MRL: Machine Room Less) رقابت شدیدی بین آسانسورهای هیدرولیک و کششی آغاز شد. با این وجود سیستم هایی که با سیال کار می کنند مزایای واضح و مشخصی همچون هزینه نگهداری کم قابلیت انعطاف طراحی موتورخانه کابین و همچنین نصب و راه اندازی آسان دارند که سیستم های مذکور را مقرون به صرفه می سازد .
ویژگی های آسانسوری های MRL در ابتدا جاذبه زیادی را در بازار بوجود آورد هرچند این موضوع به معنای کاهش سهم بازار آسانسورهای هیدرولیک نبود زیرا تولید شیرهای کنترل هیدرولیکی سالانه رو به افزایش می باشد بطوری که آسانسور های هیدرولیک و مزایای آنها در کشورهای در حال توسعه روز به روز بیشتر معرفی و شناخته می شود. با افزایش استفاده از آسانسورهای MRL انتظار می رفت که نرخ استفاده از آسانسور های هیدرولیک کاهش یابد . البته باید توجه داشت که آینده سیستم های آسانسور بر اساس مزایا و هزینه های آنها رقم می خورد . در بخشی از این مقالات آماری از بازار آسانسور برای ساختمان های کوتاه مرتبه ارائه می شود.
تاریخچه
از قرن 19 آسانسورهای کششی همچون آسانسورهای هیدرولیک آبی برای جابجایی های عمودی استفاده می شدند. در سال 1950 آسانسورهای هیدرولیک و روغنی در آمریکا و آلمان همزمان معرفی شدند و به سرعت محبوبیت خود را بدست آوردند . در ابتدا آسانسور های هیدرولیک برای جابجایی عمودی بار ( غیر از مسافر) استفاده می شدند و با گذشت زمان با پیشرفتی که در زمینه تولید شیرهای کنترلی و توجیهات اقتصادی ایجاد شد، آسانسورهای هیدرولیک برای جابجایی مسافر نیز آغاز به کار کرد. دلایل اقتصادی ای که باع برتری آسانسورهای کششی شدند عبارتند از هزینه ساخت و تجهیز چاه آسانسور و نیروی کار جهت نصب .
براساس آمار منتشر شده در سال 1970 توسط سازمان ملی آسانسور (NELL) شرکت های تولیدکننده تعداد بیشتری از آسانسورهای هیدرولیک را در مقایسه با آسانسورهای کششی گیربکس و گیرلس تولید کردند. در سال 1973 تولید آسانسور هیدرولیک از کل تولیدات آسانسورهای کششی پیشی گرفت و به بیش از دو برابر در هر سال تا اواسط سال 1980 رسید. در سال 1986 نقریبا 70 درصد از کل آسانسورهای نصب شده در ساختمان های نوساز آمریکا از نوع هیدرولیک بودند. تولید آسانسور هیدرولیک تا سال 2000 حدودا 3تا4 برابر آسانسورهای کششی بود. این آمار و ارقام تنها مربوط به شرکت های عضو سازمان NELL محدود میشد. قطعا در طی این سال ها تعداد زیادی از آسانسورهای هیدرولیک توسط شرکت های غیر عضو سازمان NELL نصب و راه اندازی شده است. از سال 1995 اکثر شرکت های آسانسوری از تکنولوژی اینورتر استفاده نموده اند و هدف اصلی آنها نصب این گونه آسانسورها بر روی ساختمان های کوتاه و متوسط بوده است . این سیستم جدید تحت عنوان سیستم بون موتور خانه معرفی شد که در آن از تکنولوژی موتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) استفاده شده است. در این مکانیزم چرخ دنده حذف شده است که در نتیجه منجر به صرفه جویی در انرژی کاهش و اندازه و وزن موتور می شود. با این راهکار موتور و در برخی موارد کنترلر ها امکان نصب در داخل چاه را دارند. بنابراین نیاز به موتور خانه از بین می رود و به مهندسین معمارجهت طراحی ساختمان کمک می نماید. در سیستم های گیرلس مزایای قابل توجهی همچون ابعاد کوچک عدم نیاز به روغن کاری و دسترسی به گشتاور زیاد در سرعت پایین قابل اشاره می باشد. هرچند استفاده از آهنربای مغناطیس دادم هزینه های ساخت را بالا می برد حذف مکانیزم گیربکس این افزایش قیمت را جبران می کند.
از سوی دیگر هزینه آسانسورهای MRL همچنان بیشتر از پاور یونیت های هیدرولیک است. پیش بینی میشود که در آینده با توجه به افزایش حجم تولید آسانسورهای MRL هزینه استفاده از آسانسورهای مذکور کاهش یابد که این موضوع موضوع باعث رقابتی شدن آسانسورهای MRL در مقایسه با آسانسورهای هیدرولیک می شود. هرچند که آسانسورهای هیدرولیک با وجود تمامی موارد عنوان شده به علت دارا بودن ضریب ایمنی بالا و نصب و راه اندازی آسان نقش بسیار مهمی را در بازار ایفا می کنند. شکل در صد تعمیرات سالانه شیرهای کنترل هیدرولیک را نشان می دهد. ( که توسط یک سازنده معتبر تولید می شود) همانطور که مشاهده می شود کل تعمیرات انجام شده حدود 0/037درصد مربوط به نصب نادرست و عملکرد نا مناسب شیرها به علت وجود رسوب داخل شیر و تنظیم نادرست پس از نصب است . این اعداد به ترتیب 0/037درصد و 0/028درصد در سال 2005 است. این آمار نشان می دهد که سیستم های آسانسور هیدرولیک برخلاف سیستم های کششی از استاندارد قابل توجهی برخوردار هستند . لازم به ذکر است که سازنده های آسانسورهای MRL معایبی همچون افزایش مصرف انرژی و نگرانی های مربوط به محیط زیست را از دغدغه های اصلی این سیستم ها عنوان می کنند.
معایب آسانسورهای کششی بدون موتورخانه در مقایسه با آسانسورهای هیدرولیک
- هزینه های نصب برای اجرای مشابه 15 درصد تا 25 درصد بالاتر از اسانسورهای هیدرولیکی است(درا بتدا نصب آسانسورهای بدون موتورخانه با قیمت پایین پیشنهاد می شود که پس از فروش هزینه های سرویس در بلند مدت به قیمت اولیه اضافه می گردد)
- پیچیدگی تعمیرات : به دلیل نصب موتوردر بالای چاه ، چاهک یا روی کابین دسترسی به آن مشکل است . احتمال بروز حوادث ناگوار حین سرویس کردن یا زمان ساخت بسیار زیاد است. در زمانی که کابین گیر میکند و یا امکان حرکت وجود ندارد موتور را نمیتوان از روی کابین تعمیر کرد و روش های غیر ایمن باید مورد استفاده قرار گیرد.
- قیمت بالا : آسانسورهای کششی بدون موتورخانه در ابتدا با قیمت های رقابتی ارائه می شوند اما قیمت بالای قطعات یدکی و هزینه تعمیرات قیمت پایین اولیه را جبران میکند. فراهم کردن قطعات یدکی بالابرهای بدون موتورخانه کار مشکلی است. بحث سرویس و نگهداری نیز با توجه به نیاز به تجربه و تخصص افزایش هزینه را در برخواهد داشت.
- دما و رطوبت داخل چاهک دیگر مساله قابل تامل می باشد و میتواند به راحتی برروی قطعات الکترونیکی اثر گذارد.
- نصب آسانسورهای کششی بدون موتورخانه در مناطق زلزله خیز و یا مناطقی که احتمال بروز حوادث غیر مترقبه بیشتر است بار مسئولیت مالک مهندس معمار و شرکت آسانسوری را سنگین تر میکند.
افزایش مصرف در آسانسورهای هیدرولیکی
گفته می شود مصرف انرژی دریک آسانسور هیدرولیکی 2 تا 5 برابر بیشتر از آسانسور کششی است کاملا واضح است که یکی از دلایل کاهش مصرف انرژی در آسانسور های کششی وجود وزنه تعادل است.
| A typical residential hydraulic lift | lights | Gas oven | iron | television | Washing machine | Dish washer | refrigerator | Goods |
| 600-800 | 750 | 25 | 250 | 230 | 445 | 400-600 | 350-500 | Yearly energy consumption(kwh) |
جدول شماره 1 – کاهش مصرف انرژی در آسانسور هیدرولیک با و بدون وزنه تعادل
| Motor power(kw) | Flow rate(1t/min) | Speed (m/s) | Cylinder pressure bar | Suspension ratio | Piston diam(mm) | Piston length (m) | Conter weight | |
| full | empty | |||||||
| 8.5 | 74 | 0/64 | 55/1 | 22/9 | 2:1 | 70 | 4/5 | NO |
| 6 | 54 | 0/64 | 54/1 | 10/4 | 2:1 | 60 | 4/5 | YES |
جدول شماره 2 – مقایسه مصرف انرژی آسانسور با وسایل برقی خانگی
شکل 3 وزنه تعادل قرار گرفته بر روی جک را در آسانسور های هیدرولیکی نشان میدهد. با انجام این کار موتور کوچکتر و قطر جک نیز کمتر خواهد شد. بنابراین ادعای اقتصادی نبودن آسانسورهای هیدرولیکی ادعایی نادرست است.
کوپر آزمایشی بر روی میزان مصرف انرژی 5 آسانسور با موتورهای مختلف یک بیمارستان انجام داد. و از یک دستگاه اندازه گیری جهت اندازه گیری مصرف انرژی آسانسور ها با سرعت و تعداد طبقات متفاوت استفاده کرد. همچنین در جدول 2 مصرف انرژی در دیگر لوازم برقی آمده است و امکان مقایسه را فراهم میکند.
مهم ترین قسمت آسانسور که در عملکرد آن تاثیر به سزایی دارد موتور آن است. این بدیم معنی است که سایز آن در عملکرد کل سیستم آسانسور اثر میگذارد . این مسئله که موتور با قدرت مناسب انتخاب شود حائز اهمیت است. البته ناگفته نماند که با بالا رفتن سرعت طبیعتا میزان مصرف انرژی افزایش می یابد . از آنجایی که آسانسور های هیدرولیکی در مسیر پایین آمدن از جاذبه زمین و جریان کنترل شده روغن بهره می گیرند در نتیجه هزینه بر نیستند.
در جدول 3 در صد کاهش توان موتور (برای حالت 1 در شکل 2 ) پس از تنظیم یکسان سرعت ها در هر دو جهت بالا و پایین به منظور یکسان سازی طول کورس حرکتی نشان داده شده است. کاهش 10 تا 28 درصد قدرت موتور قابل رویت است. اندازه گیری مصرف سالانه انرژی برای 300 استارت در روز بامعادلات SCHROEDER و DOOLARD بطور تقریبی محاسبه شده است . در نتیجه استفاده از وزنه تعادل و تنظیم سرعت در حرکت به سمت پایین می تواند انرژی را تا 50درصد کاهش دهد. معادله SCHROEDER در زیر آورده شده است: ACE=Typical trip time (TP)ₓNO.ofstartsₓMo-torpowerₓworking days/3600
| Modified travel | Modified travel speeds (m/s) | Travel speed (m/s) up and down
|
||
| Daily energy consumption (kwh) | Reduction in motor power (%) | down | up | |
| 3/9 | 17/5 | 1 | 0/66 | 0/8 |
| 4/3 | 10 | 0/86 | 0/72 | 0/8 |
| 3/2 | 24/3 | 1 | 0/53 | 0/7 |
| 3/6 | 14/3 | 0/84 | 0/6 | 0/7 |
| 2/6 | 28/3 | 1 | 0/43 | 0/6 |
| 3/0 | 16/7 | 0/75 | 0/5 | 0/6 |
جدول شماره 3- تنظیم زمان حرکت
در فرمول بالا (TP) می تواند بین 5 (موتور کوچک) تا 7 (موتور بزرگ) در آسانسورهای هیدرولیکی بدون وزنه تعادل در نظر گرفته شود. بطورمشابه فرمول دیگری توسط شخصی به نام DOOLARD معرفی شد که در آن مصرف انرژی میتواند بصورت فرمول انرژی / کیلو گرم در هر جابجایی نشان داده شود.
در عمل برای تخمین مصرف انرژی معادله SCHROEDER نسبت به معادله DOOLARD بهینه تر بود. این روش ها میتوانند به عنوان محدوده بالا و پایین مصرف انرژی در یک آسانسور استفاده شوند. در جدول 4 مصرف انرژی آسانسور 4 نفره با سرعت 0.6 متر بر ثانیه در یک ساختمان مسکونی با توجه به تعداد استارت در یک روز داده شده است. همانطور که در جدول مشاهده میشود مصرف انرژی آسانسور مسکونی در برابر دیگر هزینه ها عدد بزرگی نیست.
| 150 | 100 | 50 | 10 | No of starts |
| 1/88
|
1/25
|
0/625
|
0/125
|
Energy Consumption |
| 18/8 cents | 12/5 cents | 6/25 cents | 1/25 cents | Cost (10 cents/kwh) |
جدول شماره 4- مصرف انرزی روزانه در خانه های مسکونی در مقابل تعداد استارت ها
آسانسورهای هیدرولیک تهدیدی برای محیط زیست
متهم کردن آسانسورهای هیدرولیک به عنوان تهدیدی برای محیط زیست اشتباه است . احتیاج به توضیح نیست که توجه به حفظ بهداشت محیط همیشه یکی از شرایط مهم در تولید آسانسورهای هیدرولیک بوده است.انطباق با استاندارد EN81-2 نگرانی ها در خصوص محیط زیست را به اندازه کافی حل می کند. احتمال هرگونه حادثه در ارتباط با آلودگی محیط زیست به سازندگان و نصابان مربوط میشود و نه صرفا به آسانسور هیدرولیک . علاوه براین کنترل تقاضای صحیح مدل آسانسور نه تنها برای آسانسورهای هیدرولیکی بلکه برای آسانسورهای کششی بدون موتورخانه به عهده افراد ذیصلاح می باشد. همچنین پیشرفت در سیستم های کنترل کننده نشتی جک و حافظ فرسایش جک می تواند موانع پیش رو را کاهش دهد. 100 تا 200 لیتر روغن برای 10 سال استفاده است.
واضح است که استفاده از مواد غیر مخرب برای محیط زیست جهت سیال هیدرولیک کاملا مضرات روغن را حذف می کند. سازندگان آسانسورهای هیدرولیکی همچنین آسانسورهای بدون موتورخانه را توسعه دادندبطوریکه وزنه تعادل در آسانسور کششی با مخزن هیدرولیک جایگزین شده است. در چنین سیستمی مخزن ها برای ذخیره فشار روغن در زمان پایین آمدن بالابر استفاده می شود و پس از مدتی این انرژی کمک می کند که موتور کوچک تری مورد نیاز قرار گیرد.
محبوبیت آسانسورهای هیدرولیک
پس از ده سال از زمانی که آسانسورهای کششی بدون موتورخانه جهت جایگزینی آسانسورهای هیدرولیک معرفی شدند، مشخص شده است که استفاده از آسانسور های هیدرولیکی نه تنها کاهش نیافته بلکه افزایش نیز داشته است . شهرت آسانسورهای هیدرولیکی نه تنها بخاطر مزایای ذاتی آن است بلکه به علت ایمنی آنها نیز هست . حتی نفرات فنی آسانسور های کششی بدون موتورخانه پیچیدگی های این سیستم را در زمان های اضطراری پذیرفته اند.
علت محبوبیت این نوع آسانسور از دیدگاه نصابان :
- برای ساختمان های کوتاه نصب در زمان کوتاه تری صورت میگیرد.
- یک سیستم کامل هیدرولیکی جهت خرید و نصب با قیمتهای رقابتی وجود دارد.
- تهیه قطعات یدکی ساده تر است و هیچ انحصاری برای پیچیده کردن خدمات وجود ندارد.
- بالابرهای هیدرولیکی شامل قطعات کمتری نسبت به نوع کششی است در نتیجه سرویس کردن آنها ساده تر است.
- ریسک بروز حوادث در زمان نصب کمتر است زیرا موتور در زیر زمین و یا طبقه اول قرار دارد.
- آسانسور های هیدرولیکی با استفاده از موتور پمپ مستغرق در روغن دارای عملکری مطلوب می باشند و از طرفی نسبت به بالابرهای کششی دیرتر نیازمند سرویس هستند.
- برای استفاده در ظرفیت های بالا مناسب ترند.
- وزن سیستم توسط فونداسیون تحمل می شود.
- افزایش سرعت در حرکت رو به پایین هزینه ای در بر ندارد زیرا نیروی جاذبه عامل اصلی حرکت به سمت پایین می باشد.
علل محبوبیت این نوع آسانسور از دیدگاه مشتریان
- هزینه اولیه تجهیزات و تعمیرات اولیه پایین است. بطور کلی تخمین زده اند که آسانسورهایی که مشخصات قابل مقایسه داشته اند هزینه اولیه از 15 تا 25 درصد کمتر از هزینه نصب آسانسور کششی داشته اند.
- استفاده بهینه تر از فضای ساختمان، آسانسورهای هیدرولیک 12 درصد فضای کمتری نسبت به آسانسورکششی اشغال می کند.
- موتورخانه می تواند در مکان مختلفی قرار گیرد.
- برای ساختمان هایی که امکان اضافه شدن طبقات در آنها وجود دارد مناسب است.
- برای ساختمان های قدیمی که تقویت های ساختمانی در آسانسورهای کششی هزینه بر و غیر عملی خواهد بود.
- برای عملیات نجات نیازی به متخصص نیست اکثر اولویت خای نجات بدون نیاز به ورود به چاهک و یا بالا رفتن به آخرین طبقه است.
- کنترل آسانسور بدون نیاز به وارد شدن به چاهک صورت میگیرد.
نتیجه گیری
در پایان باز هم یادآور می شویم که نهایتا انتخاب به عهده مشتری است اما همانطور که در بالا برشمردیم آسانسورهای هیدرولیکی از مزایای بسیاری برخوردارند و نه تنها تولیدکنندگان بلکه دوستداران محیط زیست نیز در صدد رفع معایب این سیستم هستند. اما باید به خاطر داشت که ایمنی و حفط جان مسافرین از سرعت زیبایی و هزینه مهم تر است.
