Lựa chọn công nghệ thang máy dựa trên tần suất sử dụng

‘Starts per hour’ - số lần khởi động trên giờ là gì?

Số lần khởi động trên giờ (Starts per hour – S/h) là số lần máy kéo khởi động để di chuyển cabin lên hoặc xuống trong vòng một giờ. Các chuyển động tự cân bằng tầng (re-levelling) không được tính vào chỉ số này.

Trên thực tế, mỗi lần khởi động đều là một chu kỳ mà động cơ tăng mô-men, biến tần xử lý dòng tải, phanh cơ khí đóng mở và toàn bộ hệ thống truyền động chịu tác động cơ học cũng như nhiệt. Điều đó đồng nghĩa, S/h không chỉ phản ánh số lượt vận chuyển mà còn là chỉ số đánh giá khả năng chịu tải đỉnh, hiệu suất nhiệt và tuổi thọ của thiết bị.

Đối với các công trình có lưu lượng sử dụng lớn như chung cư cao tầng, văn phòng, bệnh viện, trung tâm thương mại hay ga metro, lưu lượng người thường tập trung vào các khung giờ cao điểm. Khi đó, thang máy phải liên tục tăng tốc, dừng tầng và khởi động lại trong thời gian ngắn.

Nếu thiết bị được lựa chọn có chỉ số S/h thấp hơn nhu cầu thực tế của công trình, hệ thống sẽ thường xuyên vận hành trong trạng thái quá tải nhiệt, làm gia tăng nguy cơ lỗi kỹ thuật và rút ngắn tuổi thọ thiết bị.

Trong nhiều trường hợp, hai hệ thống có cùng tải trọng và tốc độ nhưng khả năng phục vụ thực tế lại khác nhau đáng kể do khác biệt về số lần khởi động cho phép trên giờ.

Hiệu suất hoạt động của các công nghệ thang máy

a) Công nghệ cáp kéo

Thang máy cáp kéo (traction elevator) hiện là công nghệ phổ biến nhất trong các công trình trung và cao tầng. Hệ thống sử dụng động cơ quay puly kéo cáp thép để di chuyển cabin và đối trọng. Nhờ hiệu suất truyền động cao cùng khả năng tản nhiệt tốt, đây cũng là công nghệ có khả năng đáp ứng số lần khởi động lớn nhất hiện nay.

Các hệ thống không hộp số hiện đại thường đạt khoảng 180 - 240 S/h, thậm chí cao hơn ở các dòng thang có mức độ sử dụng cực nặng. Đây là lý do công nghệ cáp kéo gần như trở thành tiêu chuẩn trong cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, bệnh viện, khách sạn, sân bay hay nhà ga metro.

Ngoài khả năng chịu tải giao thông lớn, công nghệ này còn có ưu điểm về tốc độ cao, hiệu suất năng lượng tốt và tuổi thọ dài.

Ở phân khúc nhà ở tư nhân, các dòng thang cáp kéo gia đình thường có tốc độ từ khoảng 0,3 – 1,0 m/s. Trong khi đó, các hệ thống thang máy cao tầng và siêu cao tầng có thể đạt tốc độ từ vài mét mỗi giây đến trên 20 m/s ở một số công trình đặc biệt trên thế giới. Đây cũng là công nghệ duy nhất hiện nay có thể đáp ứng đồng thời cả yêu cầu tốc độ cực cao lẫn tần suất vận hành liên tục.

Đối với công trình nhà ở tư nhân, so với các công nghệ như trục vít hay chân không, thang cáp kéo gia đình có ưu thế rõ rệt về hiệu suất vận hành và tốc độ, có cấu hình đáp ứng khoảng 90 – 150 S/h, cao hơn đáng kể so với các công nghệ dân dụng khác.

b) Thang máy thuỷ lực:

Khác với cáp kéo, thang máy thủy lực (hydraulic elevator) vận hành bằng cách sử dụng bơm dầu để hút/đẩy piston nhằm hạ hoặc nâng cabin thang máy. Công nghệ này có ưu điểm ở khả năng nâng tải lớn, kết cấu vận hành ổn định và mức độ an toàn cao.

Tốc độ vận hành của thang máy thuỷ lực thường trong khoảng 0,3 - 1,0 m/s, phổ biến nhất ở mức 0,5 - 0,75 m/s. Thang máy thủy lực đặc biệt phù hợp với các công trình tư nhân có chiều cao hành trình từ 17 - 25 m (khoảng 6-7 tầng), ngoài ra phù hợp với công trình có yêu cầu tải hàng siêu trọng.

Các hệ thống thủy lực truyền thống thường có giới hạn thấp hơn cáp kéo về số lần khởi động trên giờ do vấn đề sinh nhiệt dầu, đòi hỏi thời gian nghỉ để làm mát tự nhiên hoặc cần lắp đặt hệ thống làm mát dầu cưỡng bức.

Phần lớn thang máy thủy lực truyền thống hoạt động ở mức khoảng 60 – 90 S/h, phù hợp với các công trình có lưu lượng sử dụng thấp đến trung bình như nhà ở tư nhân, biệt thự.

Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của công nghệ điều khiển biến tần và tối ưu hiệu suất thủy lực, một số hệ thống thủy lực biến tần mới hiện nay có thể đạt tới khoảng 200 S/h mà không cần bộ làm mát dầu, qua đó cũng mở rộng phạm vi ứng dụng của thang máy thủy lực.

c) Thang máy trục vít:

Thang máy trục vít (screw-driven elevator) hoạt động thông qua cơ cấu vít me và đai ốc truyền động, thường được sử dụng trong công trình thấp tầng và cải tạo. Ưu điểm của công nghệ này nằm ở khả năng lắp đặt linh hoạt, không cần phòng máy và mức độ an toàn cơ học cao.

Tuy nhiên, do đặc tính ma sát cơ khí lớn nên tốc độ và khả năng vận hành liên tục khá hạn chế.

Thông thường, tốc độ của thang trục vít chỉ khoảng 0,15 m/s, chiều cao hành trình dưới 20 m và số lần khởi động mỗi giờ thấp, chỉ ở khoảng 20 S/h. Nếu sử dụng với tần suất cao, nhiệt tại cơ cấu vít tăng nhanh, hao mòn cơ khí lớn hơn và tiếng ồn, rung động cũng gia tăng đáng kể.

d) Thang máy chân không

Thang máy chân không (pneumatic/vacuum elevator) vận hành dựa trên chênh lệch áp suất không khí trong một ống trụ kín. Ưu điểm của loại thang này là không cần giếng thang truyền thống và thời gian lắp đặt nhanh.

Tuy nhiên, do phụ thuộc vào hệ turbine hút khí và quá trình cân bằng áp suất, khả năng vận hành liên tục của loại thang này tương đối thấp. Thông thường, tốc độ chỉ 0,15 m/s, tải trọng thấp dưới 240 kg (tối đa 3 người), chiều cao hành trình tối đa 15m (khoảng 4-5 tầng) và số lần khởi động mỗi giờ ở mức cực thấp.

Vì vậy, công nghệ này chủ yếu phù hợp với các công trình nhà ở nhỏ hoặc các ứng dụng mang tính kiến trúc, trải nghiệm nhiều hơn là vận chuyển cường độ cao.

Kết luận:

Nếu tải trọng thể hiện “sức chở”, tốc độ phản ánh “độ nhanh”, thì số lần khởi động mỗi giờ - S/h chính là thước đo cho “độ bền vận hành” của thang máy trong điều kiện khai thác liên tục. Một thiết bị phù hợp không chỉ cần đáp ứng nhu cầu di chuyển mà còn phải duy trì ổn định trong các khung giờ cao điểm mà không suy giảm hiệu suất hay tuổi thọ linh kiện.

Từ góc độ này, công nghệ cáp kéo vẫn là lựa chọn tối ưu cho mọi công trình, đặc biệt công trình có tần suất sử dụng cao.

Trong khi đó, thang máy thủy lực tiếp tục phát huy thế mạnh ở các công trình thấp tầng và tải trọng lớn, đồng thời đang dần mở rộng giới hạn vận hành nhờ các giải pháp điều khiển hiện đại. Với phân khúc dân dụng, thang máy trục vít và chân không phù hợp cho các công trình có giới hạn về không gian như cải tạo hoặc yếu tố kiến trúc khác.

Việc lựa chọn công nghệ thang máy không nên chỉ dừng ở bài toán tải trọng hay tốc độ, mà cần được đánh giá dựa trên đặc điểm lưu thông thực tế của công trình. Trong đó, chỉ số S/h chính là yếu tố quan trọng giúp xác định mức độ phù hợp giữa thiết bị và nhu cầu vận hành dài hạn của tòa nhà.