מבוא: הגידול צריך עבור אנרגיה - תחבורה Vertical

כאוכלוסיות עירוניות ממשיכות להתרכז בבניינים גבוהים, מעליות ומורדות הפכו למערכת הדם של אדריכלות מודרנית.הם מהווים כ-2-5 אחוזים מסך צריכת האנרגיה הכוללת של הבניין, ובכמה מגדלים מסחריים צפופים שיכולים לטפס ל-10 אחוזים או יותר.הדחף לאפס-אפס-אוויר ולהסמכת בנייה דלת אנרגיה נמוכה (כגון LEED BRED ו-EEAM) הציב יעילות אנרגיה רבה על פני השטח של אנשים פשוטים, אך ורק על ידי שיפור של אנרגיה.

מאמר זה חוקר כיצד העברת חום, זרימה נוזלית, והעברה המונית אינטראקציה במערכות מעלית, וכיצד חידושים מודרניים רותמים תופעות אלה כדי להשיג חיסכון באנרגיה יוצא דופן.אם אתה מהנדס שירותי בנייה, מעצב מעלית או מנהל מתקנים, הבנה של יסודות אלה יעזור לך לציין, לפעול, לשמור על תחבורה אנכית בר קיימא יותר.

יסודות של phenomena תחבורה ואת רלוונטיות שלהם למעליות

(FLT:0) תופעות טרנספורט (Moderportתופעות FLT:1) הוא מונח המטרייה של שלושת המנגנונים שבאמצעותם הטבע נע אנרגיה וחומר: העברת חום, דינמיקות נוזלים (העברה מתחום), והעברה המונית. במערכת מעלית, תופעות אלה מתרחשות בקנה מידה מרובים - החל מזרם של סיכה מיקרוסקופית בתוך ארגז הילוכים אל תנועת האוויר המקרוסקופי בתוך זרם של זרם של כוחות אנרגיה, אך ניתן להפחית את כל אחד משלושת העלולים למזעריים, אך לטפל בהפסדים הגדולים ביותר, אך לטפל בהפסדים, אך ורק בשלושה.

העברה חמה: האנרגיה הבלתי נראית

כל רכיב מעלית שממיר אנרגיה חשמלית להילוך מייצר חום פסולת, כוננים, בלמים, ופאנלים שליטה מייצרים אנרגיה תרמית כי יש לפרק את הציוד, או שהציוד יתר על המידה, וכשל.שלושת מצבי העברת חום -FLT:0conductionFLT:1, FLT:2convectionofpLT 3, andLT:4raation:5:

  • (FLT:0)ConductionveFLT:1) מתרחשת באמצעות חומרים מוצקים כגון רוח מוטורית, כיור חום, ואת מסילות המתכת להנחות את המכונית. מהנדסים לבחור חומרים עם מוליכות תרמית גבוהה (למשל, נחושת או אלומיניום) כדי לשאת חום הרחק ממרכיבים רגישים במהירות.
  • (FLT:0)ConvectionFLT:1 הוא מנגנון קירור דומיננטי עבור רוב מכונות המעלית.מעריצים כוח אוויר על חילופי חום מאוישים, או מתקנים גדולים יותר, לולאות קירור נוזליות מתפשטות לרדיורדיאטור מרוחק.
  • (ב) ⁇ :0) ,RadiationFLT:1 הופך משמעותי רק בטמפרטורות גבוהות, אבל זה יכול לתרום לרווח חום בתוך ארון בקר אם משטחים אינם מצופה צבעים או מחסומים רפלקטיביים.

אתגר ההעברה החום הממושך לעיתים קרובות הוא ה-FLT:0 [regenerative braking Resistanceorph 1] כאשר מעלית כבדה יורדת, המנוע פועל כגנרטור, המרת אנרגיה פוטנציאלית לחשמל.אם הכוח אינו יכול להיות מוזן בחזרה אל רשת הבניין (תכונה הנקראת כונן רגנרטיבי), האנרגיה העודף חייבת להיות מסולקת כחום.

Fluid Flow: From Lubricants to Air Currents

(ב) שטף פלויד במערכת מעלית כוללת הן את שניהם:0 (החלל:0) [החלל] 1 (lubricants, הידראוליs) ו-FLT:2gascioFLT:2 (תנועה בתוך הפיר) פריצה במעליות הידראוליות ניתן להפחית על ידי אופטימיזציה של עובי הידראולי של נוזל; דק, ופנימה פנימית מעלה הפסדים עבים מדי;

זרימת האוויר חשובה באותה מידה, במיוחד במעליות מהירות גבוהות. מכונית נעה ב 10 מ'/s יוצרת התנגדות אווירית משמעותית, ואת האוויר נעקור חייב להיות מופץ בצורה חלקה כדי למנוע רעשים מתפתלים וגרור יתר.

העברה המונית: Sealing and Stack Effect

(העברה המונית בעיצוב המעלית בעיקר נוגעת לתנועת זיהום אווירי באוויר ובחילופי אוויר בין ההויסטווי לבין הקומות.פיר חתומה גרועה מאפשר אוויר חם או מגניב לדלוף, לכפות את מערכת HVAC של הבניין לעבוד קשה יותר.בבניינים גבוהים פיר LT:0stack EffectFLT:1 - התנועה הטבעית של אוויר חם - זרם אווירי זרם אווירי דרך מעליות, ומנעוכות אוויריות משולבות, או ממושכות יותר, עם לחץ אוויר חם יותר, או מכווץ גבוה יותר, ושפל של מעל 30 גרם לאטמוספירה, ושפל גבוה יותר, ויבש, עם לחץ אוויר חם יותר, ושפל של מעל 30.

ניהול העברת חום במערכות מעלית מודרניות

יעילות האנרגיה מתחילה בניהול תרמי.כל וואט של חום שיש להסיר על ידי קירור כפוי הוא וואט שניתן היה להשתמש בו לתנועה.

לנהוג ו-Walking Cooling

(PMSMs) מנועים סינכרוניים (PMSMs), התעשייה הנוכחית סטנדרטית עבור מעליות ללא הילוך, לייצר פחות חום מאשר מנועים ניכוי מבוגר יותר, אבל הם עדיין דורשים קירור פעיל.רבים PMSMs בנויים עם FLT:0integral קירור finsFLT:1 והם יחד עם כונן משתנה שפועל בתדרים גבוהים.

Regenerative Drives & Heat Recovery

כוננים רגנרטיביים הם אחד המשפיעים ביותר על החידושים של חום רב השפעה בעשורים האחרונים.על ידי המרת אנרגיה לחשמל ולהאכילה בחזרה לרשת AC של הבניין, הם יכולים להפחית את צריכת האנרגיה הכוללת של המעלית ב-25-45 אחוזים, בהתאם לדפוסי התנועה.הרשת החשמלית פועלת כשקע אינסופי, כלומר לא נדרשת חימום התנגדות.כאשר כונן רגנרטיבי לא יכול להחזיר כוח (למשל, במהלך מערכת בקרה תרמית), "מתח" למזערי" לחץ על מנת לשלוט על מנת להפחית את הלחץ.

בידודו של היסטווי

באקלים קר, חדר מכונה מעלית מחומם יכול לאבד הרבה אנרגיה דרך קצה הקטוריסט הבלתי מרוסן. להיפך, באקלים חם, חדרי מכונה קרירים סובלים מרווח חום דרך קירות הפיר.סדוד-על-על-על-פי קצף פוליאוריטן, לוחות מינרלים-הלוליים, ומשקף את כל-כך מוחלים על פני השטח הפנימי של השחיתים כדי להפחית את המבנים האלקטרו-אוויריים: אפילו ממעליות של 2 קמולים:2-Ferco-Flasted-Flasted-Flasted-Flasted-Flasted-Flasted-Flasted-Flasted: אפילו ממעליות: אפילו ממרחקים מודרניים:

פלויד זרימה ו Lubrication: Reducing אובדן מכני

חיכוך מכני מהווה כ-15-20% מהאנרגיה הכוללת הנצרכים על ידי מעלית.הרבה מהחיכוך הזה מתרחש בנעלי המדריך, בנשאות ההשבחה, ו - אם הן קיימות - תיבת הילוכים.

נמוך-Viscosity Lubricants ו Additives

[ה ⁇ ] סינתיטית עם אינדיקציות מבוקרות בקפידה (VI) לשמור עובי סרט יציב מסטארט-אפ ועד פעולה מהירה מלאה. תוספת של תוספות מתונות חיכוך כגון פיזור molybdenum יכול להפחית חיכוך בנעליים הגבול על-ידי עד 30 אחוזים.במעליות ללא הילוכים, אשר לרוץ ב RPM נמוך יותר, הנושאים מסתמכים על LTF:0elastophic כדי ליצור את הפחתת הפחתת הפחתת ה-Firelistomics (ה) כדי לשלוט על פני השטח (F) 1Dicial Defic Deficial (D) שבו הוא הנכון כדי בחירת לחץ על פני השטח (D) כלומר: 1.

עיצוב אווירודינמי למעלות מהירות

במעליות נסיעה מעל 4 מ"ר /s, גרר אווירודינמי הופך לצרכן אנרגיה גדול. דינמיקה נוזל Computational נוזל דינמי (CFD) משמש כעת כדי להתאים את צורת המכונית, הפער בין המכונית לקירות ההויסטווי, ואת פרופיל משקל הנגד.התוצאה היא צמצום של גרור coefficient מ -0 עד 0.3 בעיצובים מודרניים.

מעלית חמה: אופטימיזציה של שמן

מעליות הידרולאיות, אם כי פחות יעילות אנרגיה מאשר מודלים של מצעים, עדיין לשלוט יישומי עלייה נמוכה ומשלוח.יעילותם תלויה במידה רבה במאפיינים של נוזל הידראולי של זרימה; מהנדסים משתמשים כעת ב-FLT:0 משאבות של חוסר יכולת הבחנה (displacesssscioFLT:1 כי מתאים למהירות הנדרשת, ולא להתרווח עודף מעבר לשסתום, אשר מבזבז אנרגיה כמו חום, גם דל שומן.

העברה המונית ואוויר-העוצמה: החיסכון באנרגיה הנסתר

בעוד חום וחיכוך לתפוס את הכותרות, התנועה של אוויר ולחות בתוך ומחוץ לנתיב יכול להיות השפעה גדולה באופן מפתיע על תקציב האנרגיה הכולל של הבניין.

שליטה על אפקט ה- Stack

בבניינים גבוהים, אפקט הערימה מניע אוויר מעל הווקטור, יצירת לחץ נמוך קומות נמוכות ולחץ גבוה ליד העליון.הכוחות הבדלי הלחץ הזה העמידו אוויר מחוץ לבניין דרך דלתות ופותחות.

איכות האוויר וסינון

קודים מודרניים למעליות נוסעים מחייבים חילופי אוויריים לפחות כדי להימנע מ- CO2 מצטבר בתוך המכונית.שימוש ב-FLT:0 (0) ventilationFLT:1 מערכת 1 - אחד שמגביר את זרימת האוויר רק כאשר חיישנים מזהים דיקור - מקטין את האנרגיה של המעריצים ואת כמות האוויר מטופל כי יש להחליף לאחר המעלית נוסעת לקומה אחרת.

חידושים שגורמים למינוף של תופעת תחבורה

טכנולוגיות מעלית מתקדמות יותר ויותר מתוכננות סביב הבנה עמוקה של התהליכים הפיזיים הללו.

מעלית מגנטית (Maglev) Elevators

(הופנה מהדף "ההההוי" (המכונה) ו"הההווייה" (המכונה "הדור הזית") מבטלים מגע פיזי בין המכונית לבין ההו הכביש המהיר, הסרת כל החיכוך המכאני והמשיכה של הדור הלילי (Valphing) משינויי החבלים והמשיכה גם מפחיתה את ההפסדים התרמישים הקשורים לכבלים המוסמכים.

מערכות בקרה חכמות וחיישנים

אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לחזות דפוסי תנועה ולהתאים את האצה, מהירות, וזמני פתיחת הדלת כדי למזער את השימוש באנרגיה.בנוסף, חיישני IoT לפקח על טמפרטורה, רטט, איכות הנפט בזמן אמת, המאפשר תחזוקה חיזויית אשר שומרת על חיכוך והפסדי חום נמוכים לאורך כל חיי המערכת.לדוגמה, FLT:0Schinler של טכנולוגיית ה-Ter 1FLT משתמשת ב-D.

אינטגרציה של אנרגיה

סוללות אולטרה-capacitors ו- Lithium-ion יכולות לאחסן את האנרגיה שנתפסה במהלך גינון מחדש ושחרר אותו במהלך האצה, צמצום הביקוש כוח שיא מן הרשת.זה גם מאפשר המעלית לפעול עבור מספר מוגבל של נסיעות במהלך הפסקת חשמל.הניהול התרמית של מכשירים אחסון אלה הוא קריטי: ל-tracapacitors יש חלון טמפרטורה צר יותר מאשר סוללות, ולכן הם לעתים קרובות ממוקמים בתנאי בתוך תא בתוך החדר.

תוצאות חיפוש ויישומים בתעשייה

העקרונות המתוארים לעיל כבר מוחלים במבנים אמיתיים ברחבי העולם.

  • (FLT:0)Otis Gen2® עם כונן ReGen®: Elementve:FLT:1 מערכת זו משלבת כונן שטוח-על עם גינון מחדש, מניב חיסכון באנרגיה של 50 אחוזים בהשוואה למעליות הידראוליות מסורתיות.הכחולה נמוכה של נוקשות הכתמתונות מפחיתה את אובדן החיכוך, והדחף ReGen חוזר ל-75 אחוזים של אנרגיה מברזבת הבניין.
  • (FLT:0KONE MonoSpace 500 DX:03F1) מעלית ללא הילוך KONE משתמשת מנוע סינכרוני קבוע עם מחליף חום משולב שניתן לרכוב מחוץ לחדר המכונה, צמצום הצורך בקירור מכני.המערכת כוללת גם מצבי עמידה אינטליגנטיים חותכים כוח תאורה ומעריצים כאשר המכונית היא LT2:2Frunfone.
  • (ה-FLT:0)Thyssenkrupp MULTI: ⁇ FLT:1 המעלית ללא חבל, ליניארית-אופנועית משתמשת בעומס מגנטי ויכולה להעביר מספר מכוניות באותו פיר.האבטיפוס שלה ברוטטול, גרמניה, הוכיחה כי חיסול כבלים ומשקלי נגד יכולים להפחית את צריכת האנרגיה ב-60 אחוזים בהשוואה למעלית גבוהה מסורתית.

דוגמאות אלה מראות כי הדרך לתחבורה אנכית אולטרה יעילה נמצאת ביישום מתחשב של תופעות תחבורה - החל מהתנהגות משופרת במנועי רוח לצורות דינמיות מתקדמות נוזל כי להחליק דרך האוויר עם גרור מינימלי.

מסקנה: לקראת בניין Net-Zero Core

מעליות אינן רק נוחות; הן מרכיב מרכזי בביצוע האנרגיה של בניין.כפי שראינו, FLT:0התחממות העברה, זרימה וזרימה המונית של העברת אנרגיה 1:1 לקבוע כל היבט של צריכת האנרגיה של מעלית - מהחיכוך בנשאותיו ועד דליפות האוויר מעל דלתותיה.

העתיד מצביע על תאומים דיגיטליים משולבים לחלוטין, אשר מודל, בזמן אמת, תופעות התחבורה בתוך כל פיר.כלים כאלה יאפשרו למפעילים לוחות זמנים של סיכה טובה, להתאים את שיעורי האוורור, ואופטימיזציה מחדש של הגדרות נהיגה דינמיות.כפי שהאורבניזציה ממשיכה לצבור, המעלית של המחר תלויה בהבנה שלנו של הפיזיקה שמניעה אנרגיה וחומר – מה שמובילה לתופעות חיוניות לבניית עצמה כהנדסת מבנים.