Duże ośrodki miejskie skazane są na budynki wysokościowe. Głównym czynnikiem jest tu aspekt ekonomiczny związany ze znacznymi kosztami działek w atrakcyjnych lokalizacjach. W wysokościowcach, czyli w budynkach powyżej 55 metrów, stosuje się nowe technologie i rozwiązania zapewniające nie tylko dużą szybkość przemieszczania się, cichą pracę, oszczędność energii, ale też bezpieczeństwo. W wysokich obiektach duże znaczenie ma również optymalizacja komunikacji pomiędzy piętrami.
Fot. 1. Rozwiązania stosowane obecnie w nowoczesnych budynkach wymagają wykorzystania dużo bardziej złożonych technologii, w tym także dźwigowych. (Źródło: FUD)
Obecnie w nowoczesnych miastach na całym świecie powstają wysokie obiekty mieszkalne i komercyjne. To odpowiedź na wyzwania związane z zamieszkującą je populacją i efektywnym wykorzystaniem ograniczonych zasobów gruntów. Obiekty te są symbolem statusu, a także nierzadko stanowią atrakcję turystyczną, pełniąc funkcję miejsc widokowych panoramy miasta. W przypadku wysokich budynków winda jest elementem niezbędnym. Trudno wyobrazić sobie budynki o ponad pięciu czy sześciu kondygnacjach, w których by jej zabrakło.
Takie były początki…
Mówiąc o windach, należy cofnąć się do roku 1853, kiedy to na Wystawie Światowej amerykański konstruktor Elisha Graves Otis przedstawił pierwszy sprawny dźwig osobowy zabezpieczony przed skutkami zerwania się liny (jego syn, Charles Otis, zbudował wyłącznik bezpieczeństwa umożliwiający zatrzymanie dźwigu osobowego niezależnie od prędkości). Pierwszy dźwig osobowy Otisa został zainstalowany w domu handlowym E.V. Houghwota w Nowym Jorku i był napędzany maszyną parową. Dziś oczywiste jest, że wydajny transport pionowy to warunek konieczny, jeśli chcemy budować coraz wyższe obiekty. Na uwagę zasługuje fakt, że w ciągu ostatnich dwu dekad dokonał się bardzo szybki postęp w technologiach związanych z windami.
W kierunku bezpieczeństwa, wygody i ekonomii
Obecnie producenci konkurują ze sobą, oferując coraz szybsze, wydajniejsze, bezpieczniejsze, wygodniejsze i bardziej ekonomiczne w eksploatacji windy.
Dla przykładu nowoczesne windy (firma KONE wygrała ten przetarg) obsłużą najwyższy budynek na świecie – Jeddah Tower (1008 m) w Arabii Saudyjskiej. Najwyższe piętro znajdzie się w nim na wysokości aż 660 m. Windy w obiekcie CTF Finance Center (530 m, 111 pięter) w Guangzhou w Chinach mają osiągać prędkość 20 m/s. W Polsce jeszcze tak wysokie budynki nie powstają, ale rodzimi producenci systemów dźwigowych również doskonalą swoje rozwiązania.
Jak informuje w swoim opracowaniu Marcin Radwański, kierownik działu projektowania w Fabryce Urządzeń Dźwigowych w Bolęcinie, rozwiązania zastosowane w budynkach wysokich (od 25 do 55 m) oraz w wysokościowych (pow. 55 m) wymagają zastosowania dużo bardziej złożonych technologii, w tym także dźwigowych. Wśród obecnych trendów w technologiach związanych z dźwigami w wysokich budynkach wymienia się popularne obecnie rozwiązania, takie jak dźwigi dwupoziomowe z możliwością regulacji poziomów – jedna winda obsługuje dwa poziomy budynku (kabina piętrowa). Umieszcza się też dwie windy w jednym szybie, co pozwala lepiej wykorzystać powierzchnię oraz obniżyć koszty. Tak wygospodarowaną przestrzeń można na przykład skomercjalizować. Jak dodaje ekspert, inteligentne budynki muszą mieć również coraz bardziej inteligentne systemy sterowania windami, które dostosowują się do aktualnego ruchu pasażerów i uwzględniają okresowe natężenia ruchu, na przykład rano bądź po południu.
W końcu kwietnia br. zakończono budowę warszawskiego kompleksu Warsaw Spire. To najwyższy budynek biurowy w Polsce – część wieżowa ma 220 metrów wysokości. Warsaw Spire to również największy obiekt biurowy w Polsce o powierzchni 109 tys. mkw., w którym będzie docelowo pracować około 8 tys. osób. Dotychczas najwyższym budynkiem biurowym w naszym kraju był wrocławski wieżowiec Sky Tower, którego wysokość, z uwzględnieniem iglicy, sięga 212 metrów. W całym kompleksie Warsaw Spire dostawcą wind jest firma Schindler Polska, część międzynarodowego szwajcarskiego koncernu Schindler, z którego urządzeń korzysta codziennie przeszło miliard ludzi na świecie. Spółka działa na polskim rynku od 1928 r. i jest liderem w produkcji wind, schodów, a także chodników ruchomych. Warto wspomnieć, że w Warsaw Spire zastosowano specjalne rozwiązanie wykorzystywane tylko w wysokościowcach. Chodzi o system „double-deck elevators”, czyli dwie kabiny dźwigowe poruszające się w jednym szybie. Specjaliści podkreślają, że takie rozwiązanie sprawdza się zwłaszcza w budynkach biurowych, ponieważ pozwala zwiększyć potencjalną powierzchnię pod wynajem i skutecznie rozładowywać duży ruch w okresach największego natężenia. W Polsce pierwszym budynkiem w nią wyposażonym jest właśnie Warsaw Spire, w którym ma być zainstalowanych 12 takich dźwigów. Będą też jednymi z najszybszych, osiągając prędkość do 7 m/s.
Technologie dźwigowe w wysokościowcach
Fot. 2. Im wyższa jest wysokość podnoszenia dźwigu osobowego, tym należy zastosować dłuższe liny łączące kabinę z przeciwwagą. (Źródło: Pixabay)
W wysokich budynkach trzeba stosować inne technologie rozwiązań dźwigowych niż w standardowym budownictwie. Wynika to z innych parametrów związanych z wysokością podnoszenia, prędkością przejazdu, ciężarem własnym i maksymalnym obciążeniem. Jak informują specjaliści z firmy Schindler Polska, jeżeli chodzi o technologię, a zwłaszcza o środki trakcyjne, to duże prędkości oraz znacznie większe obciążenie takich dźwigów wymaga zastosowania stalowych lin zamiast pasów ciernych typu STM (Suspension and Traction Media). To równocześnie wiąże się z tym, że im wyższa jest wysokość podnoszenia dźwigu osobowego, tym należy zastosować dłuższe liny łączące kabinę z przeciwwagą. Wpływa to na ich ciężar, a co za tym idzie – na zachowanie odpowiednich parametrów związanych z ciernością. Przy długich odcinkach lin następuje efekt ich wydłużania (naciągania), który jest szczególnie odczuwalny przy zatrzymaniu i starcie (efekt bujania). Dlatego też stosuje się liny wyrównawcze, które poprzez system obciążeń niwelują ciężar lin nośnych oraz kabli zwisowych. W dźwigach instalowanych w takich budynkach wysokość podnoszenia może dochodzić nawet do 500 m, co może przełożyć się na ponad 120 przystanków. Porównując prędkości przejazdu, w przypadku wind instalowanych w wysokościowcach może być to nawet 10 lub więcej m/s, natomiast w windach standardowych najbardziej powszechne są prędkości rzędu 1 lub 1,6 m/s. Jak podaje Schindler Polska, w naszym kraju najszybsze windy osiągają prędkości rzędu kilku m/s, co nie powoduje dyskomfortu dla podróżnych. Jeżeli chodzi o maksymalne obciążenia, to w urządzeniach Schindlera jest to 4000 kg dla kabin pojedynczych i 4500 kg (2 x 2250 kg) dla kabin podwójnych „double-deck”.
Inteligentny system zarządzania ruchem
Kierowanie ruchem, jego rozładowywanie w wysokich budynkach jest dziś wspierane przez inteligentne systemy zarządzania ruchem, a dźwigi wysokościowe najczęściej połączone są w grupy. Przykładowo, firma Schindler oferuje technologię o nazwie PORT Technology Transit Management. Rozwiązanie to pomaga ograniczyć liczbę przystanków pośrednich, co skraca czas podróży i oczekiwania na windę. Dzięki temu można zwiększyć efektywność całej grupy wind oraz oszczędności energii. Według informacji podanych przez firmę technologia ta zmienia sposób korzystania z wind, ponieważ w punktach dostępu, na przykład w holu budynku, umieszczony jest interfejs wyposażony w dotykowy ekran. Użytkownik wybiera na ekranie dotykowym docelowe piętro podróży, a na wyświetlaczu pojawia się informacja, do której windy powinien się udać. System opracowuje trasę oraz przywołuje windę, która pozwoli w najkrótszym czasie dotrzeć do wybranego miejsca. Użytkownicy mogą też komunikować się z systemem bezdotykowo, za pomocą kart identyfikacyjnych. Po zbliżeniu takiej karty do czytnika na wyświetlaczu pojawiają się piętra dostępne dla konkretnego użytkownika. System PORT zapamiętuje każdego użytkownika, jego przyzwyczajenia i preferencje, a także ogranicza dostęp osób nieupoważnionych do wszystkich miejsc w budynku. Kontrola dostępu pozwala na wprowadzanie dowolnych ograniczeń. Warto zauważyć, że tym, co odróżnia windy przeznaczone do wysokościowców od standardowych rozwiązań jest to, że są one przygotowywane i projektowane zgodnie z potrzebami danego obiektu i wymaganiami inwestora.
Jednym z największych światowych dostawców wind jest firma KONE. Jej system, People Flow Intelligence, obejmuje systemy kontroli dostępu, kontroli przejazdu, przepływu informacji i monitoring urządzeń w budynkach. Systemy KONE dają możliwość pełnej kontroli dostępu osób do budynków i do określonych w nich stref. Natomiast systemy kontroli przejazdu poprawiają wygodę użytkowania dźwigów, a KONE Polaris zapewnia użytkownikom przejrzystą informację, a także skraca czas oczekiwania na dźwig i przejazdu, co ogranicza tłok na przystankach i w kabinach. Systemy firmy pozwalają informować użytkowników na przykład o bieżących wydarzeniach, prognozie pogody, produktach promocyjnych i ofertach usługowych. Komunikaty te mogą być prezentowane zarówno w kabinie, jak i na przystankach. Natomiast KONE E-Link pozwala zdalnie monitorować dźwigi, schody i chodniki ruchome w całym budynku. Jak podaje firma, zwłaszcza w budynkach wysokościowych, system KONE EcoDisc pozwala osiągać duże korzyści w zakresie efektywności energetycznej. Dzięki znacznemu zredukowaniu masy ruchomej windy do przyspieszania potrzebne są mniejsze natężenia prądu. Dzięki temu można ograniczyć zapotrzebowanie na chłodzenie pomieszczenia maszynowego. KONE UltraRope (wprowadzona na rynek w 2013 r.) zmniejsza zużycie energii o 15% w windzie zainstalowanej w obiekcie o wysokości użytkowej 500 metrów. W przyszłości, gdy pojawią się budynki, w których użytkownicy wind będą docierać na wysokość 800 metrów, oszczędność energii wyniesie 45% w stosunku do standardowych technologii. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu bardzo lekkich lin z rdzeniem z włókna węglowego pokrytego specjalną powłoką o wysokim współczynniku tarcia, testowaną w ekstremalnych warunkach. Jak podaje KONE, mają one dwukrotnie dłuższą żywotność i są mniej wrażliwe na kołysanie się budynku.
Choć nie ma specjalnych regulacji dotyczących dźwigów w budynkach wysokościowych, to zgodnie z polską normą PN-EN 81-72 dźwigi dla straży pożarnej powinny docierać do najbardziej odległej kondygnacji od poziomu dostępu dla straży pożarnej w ciągu 60 s, liczonych od chwili zamknięcia drzwi dźwigu. W pozostałych windach nie ma ograniczeń dotyczących czasu podróży. Na pewno w przypadku systemów wind bardzo ważne jest bezpieczeństwo. Jak podają specjaliści, wprowadzenie norm EN 81-20 i EN 81-50 zastępujących normy EN 81 -1/2 stanowi największą zmianę w projektowaniu dźwigów do przewozu osób i towarów w ciągu minionych ponad 20 lat. Znaczący dostawcy obecnie są już gotowi do budowy i montażu urządzeń z nimi zgodnych, choć formalnie zaczną one obowiązywać dopiero od 31 sierpnia 2017 r.
Autor: Bohdan Szafrański jest od początku lat 90. związany z branżą informatyczną. Ukończył studia podyplomowe z zakresu informatyki i telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej. Zajmował się zagadnieniami normalizacyjnymi w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Publicysta, dziennikarz. Obecnie publikuje m.in. w prasie specjalistycznej skierowanej do służb utrzymania ruchu w przemyśle.
Tekst pochodzi z nr 2/2016 magazynu „Inteligentny Budynek”.
