Nghiên cứu,Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại

1

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là

: Nguyễn Xuân Phương

Học viên lớp cao học

: CH1-QLNL2

Hệ

: Chính quy

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống
vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại” là
công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân dưới sự hướng dẫn khoa học của
Tiến sĩ Lê Thượng Hiền. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định
nếu có bất cứ nội dụng nào trong đề tài sao chép từ các tài liệu khác.
Hà Nội, ngày 25 tháng 7 năm 2014
Họ và tên học viên

Nguyễn Xuân Phương

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... 1
MỤC LỤC ......................................................................................................... 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ................................................. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRONG TÒA NHÀ
........................................................................................................................... 8
1.1 Hệ thống vận chuyển người .................................................................... 8
1.1.1 Thang máy chở người sử dụng động cơ điện ................................... 8
1.1.2 Thang máy chở người sử dụng thủy lực ........................................ 12
1.1.3 Thang cuốn ..................................................................................... 14
1.1.4 Vỉa hè di chuyển............................................................................. 16
1.1.5 Cầu thang thang máy...................................................................... 17
1.1.6 Thang máy quan sát phong cảnh .................................................... 17
1.2 Hệ thống vận tải hàng hóa..................................................................... 18
1.2.1 Thang máy chở hàng ...................................................................... 19
1.2.2 Thang máy chở xe hơi .................................................................... 19
1.2.3 Thang hộp chở thực phẩm.............................................................. 21
1.2.4 Hệ thống nâng ................................................................................ 21
1.3 Thực trạng hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà ở Việt Nam .......... 22
1.4 Hệ thống vận chuyển thông minh trong các tòa nhà hiện đại………..22
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN
CHUYỂN THÔNG MINH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG................................. 25
2.1 Các yêu cầu đối với hệ thống vận chuyển trong tòa nhà ...................... 25
2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật............................................................................. 25
2.1.2 Nhu cầu vận chuyển thực tế ........................................................... 26
2.1.3 Yêu cầu tiết kiệm năng lượng ........................................................ 26
2.2 Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng trong
tòa nhà ......................................................................................................... 27
2.2.1 Thiết kế hệ thống vận chuyển trong tòa nhà .................................. 27
2.2.1.1 Lựa chọn chủng loại, số lượng và tải trọng ............................ 27

2.2.1.2 Thiết kế vị trí đặt thang, hố thang, phòng máy và hệ thống
thông gió.............................................................................................. 33
2.2.1.3 Đặc điểm phụ tải và xây dựng hệ truyền động ....................... 36
2.2.1.4 Tính chọn động cơ điện, cáp kéo, hệ thống phanh, hãm khẩn
cấp ....................................................................................................... 39
2.2.1.5 Thiết kế cabin thang, cửa thang .............................................. 47
2.2.2 Quản lý, vận hành hệ thống vận chuyển trong tòa nhà .................. 51
2.2.2.1 Xây dựng hệ thống điều khiển ................................................ 51
2.2.2.2 Quy trình vận hành hệ thống ................................................... 58
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


3
CHƯƠNG 3: TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN
TRONG TÒA NHÀ .......................................................................................... 61
3.1 Tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà ...................................................... 61
3.1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................... 61
3.1.2 Thực trạng sử dụng điện trong các tòa nhà hiện đại ...................... 62
3.1.2.1 Hệ thống điều hoà không khí .................................................. 62
3.1.2.2 Hệ thống chiếu sáng ............................................................... 62
3.1.2.3 Hệ thống thang máy ................................................................ 63
3.1.2.4 Hệ thống nước nóng ................................................................ 63
3.1.2.5 Các thiết bị phụ trợ .................................................................. 63
3.1.3 Một số giải pháp đề xuất nhằm tiết kiệm điện trong tòa nhà ......... 63
3.1.3.1 Hệ thống điều hoà không khí .................................................. 64
3.1.3.2 Hệ thống chiếu sáng ................................................................ 64
3.1.3.3 Hệ thống thang máy ................................................................ 64
3.1.3.4 Hệ thống nước nóng ................................................................ 65
3.1.3.5 Giải pháp sử dụng hệ thống quản lý toà nhà BMS (Building
Management System) .......................................................................... 65

3.2 Hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng ...................... 66
3.3 Ứng dụng trong thực tế ......................................................................... 67
3.3.1 Tòa nhà xanh, tiết kiệm năng lượng .............................................. 67
3.3.2 Một số hệ thống vận chuyển thông minh tiêu biểu ........................ 70
3.4. Xây dựng hệ thống vận chuyển thông minh, tiết kiệm năng lượng cho
một tòa chung cư 25 tầng tại Hà Nội .......................................................... 74
3.4.1 Lựa chọn chủng loại, số lượng và tải trọng thang ......................... 74
3.4.2 Thiết kế vị trí đặt thang, hố thang, phòng máy .............................. 76
3.4.3 Tính chọn động cơ thang máy ........................................................ 79
3.4.4 Tính chọn cáp, hệ thống phanh, kiểu truyền động ......................... 83
3.4.5 Thiết kế cabin thang, cửa thang ..................................................... 85
3.4.6 Hệ thống điều khiển thang ............................................................. 87
3.5 Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của hệ thống........................ 668
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 989
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................ 891

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


4

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Danh mục bảng biểu
Bảng 2.1 Công dụng các loại thang máy ........................................................ 27
Bảng 2.2 Sự phụ thuộc của tỷ lệ kéo và tốc độ thang máy ............................. 45
Bảng 3.1 Phụ tải tương đối của thang máy theo công suất ............................ 79
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1 Hệ thống thang máy sử dụng động cơ điện ....................................... 9
Hình 1.2 Hệ thống thang máy sử dụng thủy lực ............................................. 13
Hình 1.3 Cấu tạo thang cuốn .......................................................................... 15

Hình 1.4 Vỉa hè di chuyển ............................................................................... 16
Hình 1.5 Cầu thang thang máy ....................................................................... 17
Hình 1.6 Thang máy quan sát phong cảnh ..................................................... 18
Hình 1.7 Thang máy chở hàng ........................................................................ 19
Hình 1.8 Thang máy chở xe hơi ...................................................................... 20
Hình 1.9 Thang hộp chở thực phẩm................................................................ 21
Hình 1.10 Hệ thống nâng ................................................................................ 22
Hình 2.1 Vị trí đặt và phân nhóm thang máy .................................................. 33
Hình 2.2 Mặt cắt hố thang máy....................................................................... 35
Hình 2.3 Mặt cắt phòng máy thang máy ......................................................... 36
Hình 2.4 Đồ thị phát nhiệt động cơ thang máy ............................................... 37
Hình 2.5 Biểu đồ quãng đường chuyển động tối ưu của thang máy .............. 39
Hình 2.6 Động cơ thang máy .......................................................................... 40
Hình 2.7 Kiểu truyền động đơn 1:1 ................................................................ 44
Hình 2.8 Kiểu truyền động đơn 2:1 ................................................................ 44
Hình 2.9 Kiểu truyền động đơn 3:1 ................................................................ 45
Hình 2.10 Cân bằng sự co dãn của dây cáp bằng bánh xe đối trọng............. 46
Hình 2.11 Điều lái và phanh thang máy ......................................................... 46
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


5
Hình 2.12 Hệ thống phanh khẩn cấp .............................................................. 47
Hình 2.13 Cấu tạo cửa thang máy .................................................................. 50
Hình 2.14 Hệ thống điều khiển đơn giản thang máy đầu vào và đầu ra ....... 51
Hình 2.15 Sơ đồ cấu trúc điều khiển thang..................................................... 52
Hình 2.16 Cảm biến sử dụng tia hồng ngoại cửa thang máy ......................... 53
Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển thang máy .................... 59
Hình 3.1 Hệ thống BMS .................................................................................. 65
Hình 3.2 Tòa tháp Kingdom Tower ................................................................ 71

Hình 3.3 Tòa nhà Shanghai Tower ................................................................. 72
Hình 3.4 Tòa nhà Bitexco................................................................................ 73
Hình 3.5 Tòa nhà EVN .................................................................................... 73
Hình 3.6 Vị trí đặt thang máy ......................................................................... 76
Hình 3.7 Mặt cắt dọc hố thang ....................................................................... 78
Hình 3.8 Đồ thị phụ tải tương đối của thang máy theo công suất ................. 80
Hình 3.9 Điều lái và phanh thang máy ........................................................... 84
Hình 3.10 Kiểu truyền động của thang ........................................................... 84
Hình 3.11 Cabin thang và cửa tầng ................................................................ 85
Hình 3.12 So sánh điều khiển thang đơn và nhóm 4 thang ........................... 88

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


6
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
- Theo ước tính, đến năm 2020, Việt Nam sẽ thiếu hụt khoảng 50 tỷ
kWh điện. Do đó, việc sử dụng năng lượng hiệu quả là một bài toán đặt ra cho
toàn xã hội. Hiện nay, tốc độ phát triển hạ tầng ở nước ta rất nhanh, các tòa
nhà cao tầng được xây dựng liên tục. Lượng điện năng tiêu thụ của các tòa
nhà này là rất lớn và nếu quản lý không tốt, sử dụng các thiết bị lạc hậu thì
năng lượng sẽ tổn thất rất nhiều. Dựa trên nhu cầu thực tế đó, người ta đã sử
dụng các thiết bị hiện đại và các hệ thống thông minh để quản lý. Điều này
góp phần tiết kiệm đến 10% năng lượng sử dụng của tòa nhà.
- Hệ thống vận chuyển bao gồm: thang máy, thang cuốn, thang chở
hàng, thang thủy lực, thang chữa cháy… là một bộ phận có vai trò quan trọng
đối với việc di chuyển trong các tòa nhà cao tầng. Hệ thống này tiêu thụ đến
13% năng lượng sử dụng của toàn tòa nhà. Nếu xây dựng được một hệ thống
vận chuyển thông minh, giám sát và quản lý hệ thống tốt thì việc di chuyển

trong tòa nhà sẽ trở nên tiện lợi và tiết kiệm được nhiều điện năng. Một hệ
thống có vai trò quan trọng như vậy nhưng vẫn chưa được quan tâm nghiên
cứu ứng dụng nhiều ở nước ta.
- Nhận thấy đây là một vấn đề mới cần nghiên cứu phù hợp với chuyên
nghành quản lý năng lượng và với sự hướng dẫn của thầy giáo T.S Lê
Thượng Hiền nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống vận
chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà hiện đại”.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà hiện đại, bao gồm:
Thang máy, thang cuốn, thang chở hàng, thang thủy lực, thang chữa cháy,
thang quan sát, cầu thang thang máy, hệ thống băng tải chậm…
- Nghiên cứu xây dựng hệ thống thang máy vận chuyển người và hàng
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


7
hóa thông minh, tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà.
Luận văn được trình bầy trong 3 chương chính:
Chương I: Tổng quan các hệ thống vận chuyển trong tòa nhà.
Chương II: Cơ sở lý thuyết và tính toán để xây dựng hệ thống vận
chuyển thông minh tiết kiệm năng lượng trong một tòa nhà.
Chương III: Tiết kiệm năng lượng của tòa nhà và hệ thống vận
chuyển trong tòa nhà. Xây dựng một hệ thống vận chuyển đáp ứng các yêu
cầu kỹ thuật và tiết kiệm năng lượng.
Kết luận và kiến nghị.
- Do trình độ kiến thức có hạn cũng như hạn chế trong kinh nghiệm
thực tế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các
thấy cô giáo chỉ bảo để luận văn được hoàn thiện hơn.
- Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể các thầy cô giáo khoa
công nghệ cơ khí, khoa quản lý năng lượng, khoa sau đại học trường đại học

Điện lực. Đặc biệt sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo T.S Lê
Thượng Hiền đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất có thể cho tôi thực hiện đề
tài.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 25 tháng 7 năm 2014.
Học viên

Nguyễn Xuân Phương

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


8

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRONG TÒA NHÀ

- Hiện nay các hình thức vận tải cơ khí có thể được tìm thấy rất nhiều ở
bên trong, xung quanh và gắn chung với các tòa nhà hiện đại như: thang máy
chở người, thang máy chở hàng, cầu thang cuốn, băng tải, thang nâng hàng
hóa…
- Hệ thống vận chuyển trong tòa nhà được phân thành 2 loại theo mục
đích sử dụng như sau:
+ Hệ thống vận chuyển người.
+ Hệ thống vận tải hàng hóa.
1.1 Hệ thống vận chuyển người
- Trong các tòa nhà hệ thống vận chuyển người là một hệ thống vận tải
cơ khí sử dụng động cơ điện hoặc máy bơm chất lỏng thủy lực để di chuyển
người giữa các tầng, giữa các vị trí trong tòa nhà.
1.1.1 Thang máy chở người sử dụng động cơ điện

- Thang máy chở người được coi là một tiêu chuẩn cho các tòa nhà trên
ba tầng.
- Tiêu chuẩn tối thiểu là một thang máy cho bốn tầng với khoảng cách
tối đa là 45m từ sảnh chờ thang máy.
- Có thể ước tính không gian sàn và công suất xe dựa trên tiêu chuẩn 1
người /0,2m2 .
- Sử dụng động cơ điện tạo lực kéo dây cáp và hệ thống đối trọng như
cần trục.
- Giếng thang máy được xây dựng dọc theo chiều cao của tòa nhà.
- Phòng đặt máy được bố trí trên đỉnh giếng thang, bên hông giếng
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


9
thang hoặc ở dưới tầng 1 của tòa nhà.
- Toàn bộ thiết bị cơ khí và điện của thang máy được lắp đặt trong
giếng thang và phòng đặt máy.

Hình 1.1 Hệ thống thang máy sử dụng động cơ điện
Các thiết bị này hoạt động theo nguyên tắc như sau:
- Hệ thống Rail dẫn hướng cabin và rail dẫn hướng đối trọng: Rail dẫn
hướng cabin và đối trọng có tính năng đảm bảo định hướng cho cabin và đối
trọng của thang máy chuyển động dọc theo hố thang máy theo một hướng
nhất định, ngoài ra rail dẫn hướng cabin còn phải đảm bảo đủ độ cứng và chắc
chắn để có thể giữ được cabin thang máy khi có sự cố đứt cáp treo cabin khi
hệ thống thắng cơ hoạt động ( nếu cơ sự cố đứt cáp thì lúc đó cabin di chuyển
với một tốc độ rất cao và bị thắng cơ bó lại đột ngột sẽ tạo ra một lực cực lớn
lên hệ thống đường ray cabin).
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2

10
- Hệ thống giảm chấn: hệ thống này được lắp ở dưới hố pit của thang
máy, giảm chấn đủ độ cứng để đỡ cabin hoặc đối trọng khi thang máy chẳng
may chạy vượt qua hành trình cuối cùng, và giảm chấn cũng phải đủ độ cao
để phục vụ cho công tác sửa chữa bảo trì thang máy hàng tháng.
- Động cơ thang máy: tùy theo loại thang máy có phòng máy đặt ở đâu
thì động cơ đặt ở đấy (trên đỉnh hố thang, bên hông hố thang, dưới đáy hố
thang). Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay
puli kéo cabin lên xuống, động cơ chính là điểm trung chuyển giữa cabin và
đối trọng thông qua hệ thống puli ma sát trên motor và các puli chuyển hướng
khác, khi động cơ hoạt động thì hệ thống puli ma sát trên motor quay và
truyền chuyển động đến cáp làm cabin và đối trọng chuyển động lên xuống
êm ái, động cơ là thiết bị quan trọng nhất tới chất lượng hoạt động của thang
máy, động cơ được hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống tủ điện thang
máy (Control Panel). Ngoài ra trong động cơ còn có hệ thống phanh từ , hệ
thống phanh này có nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí các tầng để
hành khách ra ngoài. Khối tác động là hai má phanh kẹp lấy tang phanh. Tang
phanh gắn đồng trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được
phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ.
- Bộ khống chế tốc độ (thắng cơ): Đây là hệ thống an toàn khi vận tốc
của cabin thay đổi đột ngột, quá vận tốc cho phép của thang máy, khi cabin
chạy quá tốc độ do bất cứ nguyên nhân nào (kể cả đứt cáp) thì công tác hạn
chế tốc độ sẽ được bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển motor và bộ hãm bảo
hiểm sẽ làm việc.
- Cáp của bộ hạn chế tốc độ: đây là thiết bị liên kết bộ hạn chế tốc độ
và hệ thống tay đòn của bộ hãm an an toàn và bộ căng cáp hạn chế tốc độ khi
cabin thang máy chạy quá tốc độ định mức thì bộ hãm an toàn sẽ giữ cho
cabin dừng lại.
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2

11
- Cabin và đối trọng: Cabin là thiết bị khi đi thang máy ta tiếp xúc, nó
là nơi để con người đứng vào, cabin và đối trọng chuyển động trên một mặt
phẳng nhưng ngược chiều nhau theo dạng ròng rọc, cabin và đối trọng lên kết
với cáp tải nhờ vào hệ thống ty cáp ở 2 đầu. Cabin được thiết kế thẩm mỹ tùy
theo tính năng sử dụng của từng loại thang máy, thang máy tải hàng loại khác,
thang máy tải người loại khác, thang máy gia đình loại khác, và thang máy
chung cư, khách sạn loại khác….Các thiết bị phụ khác như quạt gió, chuông,
intercom… các chỉ thị số báo chiều chuyển động, panel vận hành… được lắp
đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang
máy.
- Hệ thống cửa cabin và cửa tầng: Hệ thống cửa của thang máy được
cấp tạo bởi hai cánh có thể mở về 1 hoặc 2 phía tùy thuộc vào cấp tạo riêng
của từng công trình. Hệ thống của thang máy chỉ được mở khi cả cửa tầng và
cửa cabin nằm cùng một vị trí (bằng tầng). Động cơ mở cửa là động cơ một
chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng.
Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ
mở cửa, hoạt động theo một quy luật nhất định, đảm bảo quá trình đóng mở
êm nhẹ không có va đập. Khi hệ thống cửa đang đóng lại mà có vật chắn
ngang thì hệ thống photocell gắn dọc 2 bên cửa sẽ phản hồi với động cơ cửa
thông qua hệ điều khiển cửa. Thang máy khi được lắp đặt đúng kỹ thuật thì sẽ
không hoạt động nếu một trong các tiếp điểm chưa đóng kín hẳn (khi đó mạch
hở), cửa tầng được mở theo cửa cabin, khi mô tơ cửa cabin đóng lại thì cửa
tầng được đóng theo, chính vì nguyên lý này mà thang máy được thiết kế một
hệ thống khóa liên động đảm bảo cửa tầng sẽ không thể mở ra được nếu cabin
chưa đúng bằng tầng đó.
- Hệ điều khiển thang máy (Control Panel): là bao gồm toàn bộ các
thiết bị điện của thang máy, chương trình được nạp vào hệ điều khiển đảm

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


12
bảo thang máy hoạt động lên xuống theo một quy trình nhất định, theo đúng
các nguyên tắc trong hệ thống thang máy chở người thường dùng nguyên tắc
điều khiển kết hợp cho năng suất cao (cùng lúc có thể nhận nhiều lệnh điều
khiển hoặc gọi tầng cả khi thang dừng và khi chuyển động). Các nút ấn trong
cabin cho phép thực hiện các lệnh chuyển động đến các tầng cần thiết. Các
nút ấn ở cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đang đứng.
Các đèn tín hiệu ở cửa tầng và trong cabin cho biết trạng thái làm việc của
thang máy và vị trí của cabin.
Ưu điểm và khuyết điểm của thang máy chở người sử dụng động cơ điện:
- Ưu điểm của thang máy sử dụng động cơ điện là tốc độ nhanh, lực
nâng khỏe. Hiệu suất của thang lớn nên được lắp đặt ở hầu hết các tòa nhà cao
tầng hiện nay.
- Thang máy sử dụng động cơ điện có thể dễ dàng tác động và cài đặt
hệ thống điều khiển với độ chính xác cao nhất.
- Chủng loại và kích thước thang đa dạng nên có thể ứng dụng cho
nhiều kiểu thiết kế khác nhau.
- Tuy nhiên thang máy sử dụng động cơ điện vẫn còn tồn tại một số
nhược điểm như giá thành lắp đặt cao và tiêu hao lượng điện năng lớn.
1.1.2 Thang máy chở người sử dụng thủy lực
- Sử dụng cho các tòa nhà thấp tầng.
- Hệ thống thang máy thủy lực nâng cabin thang máy sử dụng một
piston thủy lực, một piston dịch chuyển theo định hướng gắn bên trong một
hình trụ. Bạn có thể thấy hệ thống này hoạt động trong sơ đồ dưới đây.

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2

13

Hình 1.2 Hệ thống thang máy sử dụng thủy lực
Hệ thống thủy lực gồm có ba phần:
+ Một bể chứa chất lỏng
+ Một máy bơm, được hỗ trợ bởi một động cơ điện
+ Một van giữa các xi lanh và bể chứa
Các bộ phận của hệ thống thủy lực hoạt động theo nguyên tắc sau:
- Máy bơm ép dầu từ bể vào một đường ống dẫn đến các xi lanh. Khi
van được mở ra, chất lỏng áp lực sẽ đi theo con đường dễ nhất và trở lại hồ
chứa chất lỏng. Nhưng khi các van được đóng lại, chất lỏng chịu áp lực không
có nơi nào để đi ngoại trừ vào xi-lanh và đẩy piston nâng thang máy lên trên.
- Khi cabin thang máy bằng tầng, hệ thống điều khiển sẽ gửi một tín
hiệu đến tủ điện để dần dần tắt máy bơm. Không có chất lỏng chảy vào xilanh, nhưng chất lỏng đó đã có trong Piston không thể thoát ra ngoài (nó
không thể chảy ngược qua máy bơm và các van vẫn đóng cửa). Và cabin
thang sẽ dừng lại.
- Để dầu trong xi lanh quay trở lại bể dầu, hệ thống điều khiển thang
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


14
máy sẽ gửi một tín hiệu đến van đóng mở. Van được hoạt động bằng điện và
bằng một công tắc điện từ. Khi mở van điện từ, các chất lỏng đã thu thập
được trong các xi lanh có thể chảy ra ngoài hồ chứa chất lỏng. Trọng lượng
của cabin và hàng hóa đẩy xuống trên các piston, chất lỏng trong Piston chảy
vào bồn chứa. Cabin dần dần đi xuống. Dừng cabin ở một tầng thấp hơn, hệ
thống điều khiển đóng van lại.
Ưu điểm và khuyết điểm của thang thủy lực:
- Ưu điểm chính của hệ thống thang máy thủy lực là có thể dễ dàng

dùng một lực tương đối nhỏ của động cơ máy bơm để tạo ra lực mạnh cần
thiết để nâng cabin thang máy.
- Nhưng các hệ thống này có hai nhược điểm lớn. Vấn đề chính là kích
thước của thiết bị. Để cho cabin thang máy có thể tiếp cận với các tầng cao
hơn, bạn phải thực hiện các piston dài hơn. Nhưng vẫn phải đảm bảo xi lanh
dài hơn một chút so với piston để khi cabin thang máy ở tầng thấp nhất vẫn
đảm bảo piston không kịch xi lanh.
- Vấn đề là toàn bộ cấu trúc xi lanh phải được ở dưới đáy thang máy
khi thang ở tầng thấp nhất. Điều này có nghĩa là bạn phải đào sâu hố pit hơn
khi bạn xây dựng cao hơn. Đây là một dự án tốn kém với các tòa nhà cao
tầng. Để lắp đặt một thang máy thủy lực trong một tòa nhà 10 tầng, ví dụ, bạn
sẽ cần phải đào sâu hố pit tương đương với độ cao của 9 tầng.
- Những bất lợi khác của thang máy thủy lực là hoạt động kém hiệu
quả. Phải mất nhiều năng lượng để nâng cao một chiếc cabin thang máy, và
trong một thang máy thủy lực tiêu chuẩn, không có cách nào để lưu trữ năng
lượng này. Quá trình dịch chuyển chỉ chuyển hóa năng lượng để đẩy chất
lỏng vào bồn chứa. Để nâng cao cabin thang máy thì máy bơm thủy lực phải
hoạt động để tạo ra năng lượng trên một lần nữa.
1.1.3 Thang cuốn
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


15
- Thang cuốn là một thiết bị vận chuyển băng tải để vận chuyển người,
bao gồm một cầu thang nơi hành khách có thể di chuyển lên hoặc xuống trên
các bậc thang mà vẫn giữ cho người chuyển động tịnh tiến.
- Nơi có số lượng lớn người đứng đợi, chẳng hạn như các cửa hàng và
trung tâm mua sắm, các sân bay và nhà ga xe lửa, thang cuốn sẽ là cần thiết
và có thể được nhóm lại theo một số cách để phù hợp với chức năng xây
dựng.

- Góc nghiêng 30o là bình thường, nhưng có thể tăng lên 35 o nếu chiều
cao không tăng quá 6m và tốc độ giới hạn 0,5ms-1.

Hình 1.3 Cấu tạo thang cuốn
Tốc độ thang cuốn
- Tốc độ của thang cuốn dao động trong khoảng 27 - 55m/phút.
- Thang cuốn di chuyển được 44m/phút và có thể vận chuyển được hơn
10.000 người một giờ - nhiều người hơn một thang máy tiêu chuẩn.
Khả năng chống hỏa hoạn
- Khoảng trống chứa thang cuốn có thể khuyến khích lửa lây lan nhanh
chóng trong tòa nhà. Do đó, các biện pháp phòng ngừa sau đây có thể được
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


16
xem xét:
+ Vòi phun nước, được thiết kế để cung cấp một bức màn nước liên
tục xuống khoảng trống của cầu thang cuốn.
+ Rèm chống cháy hoặc cơ chế màn trập hoạt động bởi liên kết cầu
chì hoặc rơle khói để niêm phong từ phía trên của trục thang cuốn.
+ Hoạt động ngăn, tách thang cuốn xuống một vị trí hoặc bao vây để
ngọn lửa không lan ra.
1.1.4 Vỉa hè di chuyển
- Một lối đi di chuyển, vỉa hè di chuyển, hoặc travelatoris – là một băng
tải chuyển động chậm vận chuyển người theo chiều ngang với chiều dài thực
tế lên đến 300m.
- Chúng làm việc tương tự như một chiếc thang cuốn. Trong cả hai
trường hợp, người đi có thể đi bộ hoặc đứng. Các lối đi thường được cung cấp
theo cặp, mỗi bên cho một hướng.

Hình 1.4 Vỉa hè di chuyển
- Chúng đặc biệt hữu ích trong các trung tâm thương mại, tổ hợp mua
sắm, đường sắt lớn và các thiết bị đầu cuối của sân bay, và có thể nghiêng lên
đến khoảng 15 độ tùy theo sự khác biệt của mỗi nơi.
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


17
- Phạm vi tốc độ cho phép trong khoảng 0,6ms-1 và 1,3ms-1, hạn chế tốc
độ để tránh khó khăn trong việc đi lại trên đường băng.
- Kết hợp với đi bộ, tốc độ có thể đạt được là khoảng 2,5ms-1.
- Vật liệu cho đường bộ di chuyển phải linh hoạt hoặc đàn hồi, bao gồm
cao su lõi thép hoặc vật liệu tổng hợp và thép tấm đan xen hoặc thép lưới.
- Cuối mỗi đường có cơ cấu để đường băng đi chệch khỏi mặt phẳng
thông thường.
1.1.5 Cầu thang thang máy

Hình 1.5 Cầu thang thang máy
- Là một phương tiện giao thông di chuyển theo chiều dọc của lan can
cầu thang bộ, dành cho người già, bệnh viện, những tòa nhà thường có người
tàn tật sử dụng.
- Ghế di chuyển trên một đường sắt song song, nghiêng theo độ dốc cầu
thang ở vận tốc khoảng 0,15ms-1 được hỗ trợ bởi động cơ điện xoay chiều
220V.
- Đường sắt là một dầm thép tiêu chuẩn ngoặc vào tường và được trợ
lực bởi các cầu thang.
- Biến áp 24V cung cấp điện cho phím bấm định hướng và nút dừng
đơn giản.
1.1.6 Thang máy quan sát phong cảnh
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2

18

Hình 1.6 Thang máy quan sát phong cảnh
- Còn gọi là thang máy "leo tường".
- Là loại thang máy mà xe thang có vách kính cung cấp không gian
quan sát cho người đi thang, đạt tiêu chuẩn an toàn để cho người ở trong
thang có thể quay phim, chụp ảnh bằng điện thoại di động và có thể quan sát
phía dưới sàn.
- Sử dụng những cấu trúc nhẹ giúp giảm bớt trọng lượng. Sử dụng hệ
thống thang máy thủy lực, lược bỏ bớt những tải trọng xếp chồng trong phòng
động cơ.
- Rất phổ biến ở các trung tâm thương mại lớn, các tòa nhà cao tầng và
gần các danh lam thắng cảnh.
1.2 Hệ thống vận tải hàng hóa
- Thang máy không chỉ quan trọng trong việc vận chuyển người mà nó
còn được sử dụng vận chuyển hàng hóa, xe cộ lên các tầng cao của tòa nhà, từ
vị trí này đến vị trí khác của kho hàng…Thang máy như vậy gọi là thang máy
vận tải hàng hóa.
- Thang máy vận tải hàng hóa được lắp đặt rất nhiều ở trong các tòa
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


19
nhà, nhà máy, kho hàng, bãi đỗ xe, showroom ôtô…
- Cũng như thang máy chở người, thang máy vận tải hàng hóa sử dụng
2 hệ thống cơ khí chính là:
+ Thang máy tải hàng sử dụng máy kéo.
+ Thang máy tải hàng đẩy bằng piston thủy lực.

1.2.1 Thang máy chở hàng

Hình 1.7 Thang máy chở hàng
- Là loại thang máy được lắp đặt trong các tòa nhà, có cơ cấu hoạt động
gần giống với thang máy chở người nhưng chuyên dùng để vận chuyển hàng
hóa (kèm người) giữa tầng này đến tầng khác.
- Thang máy chở hàng giúp tối ưu hóa việc vận chuyển hàng hóa, tiết
kiệm tối đa nguồn nhân lực và nâng cao hiệu suất lao động.
- Thang máy chở hàng thường có cabin rộng hơn thang chở người và
được thiết kế bằng các vật liệu đơn giản, chắc chắn.
- Trong các tòa nhà cao tầng thường thang máy chở hàng thường có tải
trọng lớn và sử dụng hệ truyền động điện như thang máy chở người. Còn
trong các tòa nhà thấp tầng, để tiết kiệm chi phí và tăng lực nâng, thang máy
chở hàng thường sử dụng máy bơm thủy lực hoặc khí nén.
1.2.2 Thang máy chở xe hơi

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


20

Hình 1.8 Thang máy chở xe hơi
- Thang máy chở xe hơi là một dạng thang máy tải hàng nhưng có yêu
cầu riêng biệt. Kích thước và tải trọng phù hợp với nhóm xe 4 chỗ, 7 chỗ hoặc
hơn, dùng cho các chung cư, khu để xe ô tô… Thang máy chuyên dùng để
nâng ô tô, an toàn nhanh chóng và chính xác. Người lái xe điều khiển xe chạy
vào thang máy và điều khiển thang máy.
- Thang máy tải ô tô dùng cho:
+ Đưa xe từ một tầng của cao ốc xuống các tầng hầm là nơi đỗ xe.
Việc xây dựng đường chạy xuống các tầng hầm chi phí tốn kém và mất rất

nhiều diện tích. Việc thiết kế 1-2 thang tải xe sẽ tiết kiệm hơn rất nhiều.
+ Đưa xe lên các tầng cao thường là trong các showroom bán xe
hơi, các tòa nhà khách sạn cao cấp.
- Thang máy tải ô tô thường có 2 cửa đối diện nhau để tránh cho việc
quay đầu xe cần có diện tích cần thiết, có thể thiết kế một mâm xoay xe hơi
ngang hướng ra vào của thang máy tải xe hơi.
- Mâm xoay chịu được tải của xe hơi và có thể xoay tròn 360o. Xe hơi
khi vào thang máy có tải trọng động và tải trọng tập trung ở các bánh xe.
Thang máy tải xe hơi được thiết kế chắc chắn và phù hợp để không bị biến
dạng trong suốt quá trình sử dụng.
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


21
1.2.3 Thang hộp chở thực phẩm

Hình 1.9 Thang hộp chở thực phẩm
- Thang hộp chở thực phẩm là loại thang phù hợp nhất cho việc vận
chuyển các đồ dùng của nhà bếp, các loại thức ăn, thức uống trong các nhà
hàng, khách sạn, những vật dụng hàng hóa đơn giản trong các siêu thị, trung
tâm thương mại, những vật dụng đơn giản như hồ sơ, sách, báo trong các
ngân hàng, thư viện, văn phòng....
- Cabin thang tải thực phẩm được thiết kế nhỏ gọn đơn giản bằng các
vật liệu nhẹ, chống gỉ như nhôm, inox…
- Với loại thang này, điểm dừng được thiết kế phù hợp với việc bốc dỡ
hàng hóa hay thức ăn, nghĩa là khi thang dừng không cần phải bằng tầng mà
phải ở 1 vị trí thuận lợi để dễ dàng lấy hàng hóa từ trong thang máy ra.
1.2.4 Hệ thống nâng

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2

22

Hình 1.10 Hệ thống nâng
- Hệ thống nâng sử dụng động cơ điện hoặc thủy lực, có cấu tạo từ đơn
giản đến phức tạp tùy theo mục đích sử dụng.
- Được ứng dụng rất nhiều trong các bộ phận của tòa nhà, như hệ thống
nâng hàng hóa, vận chuyển xe, máy móc…
1.3 Thực trạng hệ thống vận chuyển trong các tòa nhà ở Việt Nam
- Hiện nay ở Việt Nam trong các chung cư, khách sạn cao tầng thường
chỉ lắp đặt hệ thống thang máy chở người và chở hàng hóa là chủ yếu, còn ở
các siêu thị và trung tâm mua sắm, các khu vui chơi giải trí, những nơi tập
trung nhiều người có lắp đặt thêm cầu thang cuốn. Thang hộp chở thực phẩm
sử dụng nhiều trong các nhà hàng, quán ăn. Ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí
Minh người ta đã thử nghiệm loại hình bãi đỗ xe thông minh có sử dụng thang
máy xe hơi và hệ thống nâng. Các hệ thống vận chuyển khác như thang quan
sát phong cảnh, cầu thang thang máy, vỉa hè di chuyển…cũng có một số nơi
đã ứng dụng vào thực tế nhưng số lượng không đáng kể.
1.4 Hệ thống vận chuyển thông minh trong các tòa nhà hiện đại
- Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, hiện nay
người ta đã áp dụng một số công nghệ thông minh vào hệ thống vận chuyển
trong các tòa nhà nhằm nâng cao chất lượng phục vụ:
Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


23
- Hệ thống thang máy sử dụng màn hình cảm ứng từ sảnh chờ để gọi
thang (hoặc nút gọi thang từ sảnh các tầng). Với hệ thống này khi khách hàng
ấn nút gọi thang, bộ điều khiển sẽ tiếp nhận thông tin và chỉ định thang có

khoảng cách ở gần nhất, có chiều chuyển động hợp lý đến vị trí của người gọi
thang. Điều này mang lại sự tiện nghi và giảm thời gian chờ đợi của khách
hàng.
- Hệ thống thang máy sử dụng hệ điều khiển mờ có các mức ưu tiên
khác nhau đối với các đối tượng khách hàng sử dụng khác nhau.
- Hệ thống kiểm soát ra vào thông minh ngày nay có nhiều dạng với
khả năng mở rộng có thể đáp ứng bất kỳ doanh nghiệp nào. Phổ biến nhất là
các hệ thống đọc thẻ không tiếp xúc, các hệ thống nhận dạng vân tay, nhận
dạng khuôn mặt cũng ngày càng phổ biến do khả năng nhận dạng, chất lượng
thiết bị ngày càng được nâng cao cùng với chi phí đầu tư hợp lý.
Ưu điểm :
+ Khi sử dụng thẻ từ để kiểm soát thang máy thì người quản lý tòa nhà
có thể quản lý được lượng người trong tòa nhà hay khách đến làm việc, thời
gian, lượng người ra vào.
+ Dùng đầu đọc thẻ từ, giải pháp được nhiều nhà đầu tư lựa chọn, các
loại đầu đọc thẻ từ trên thị trường có nhiều loại và có thể đáp ứng được nhiều
yêu cầu khác nhau. Có những loại thẻ được tích hợp bàn phím để có thể sử
dụng bàn phím và password.
+ Dấu vân tay: dấu vân tay không thể sao chép hay trùng lặp với bất kỳ
ai giúp mỗi cá nhân tự bảo vệ được tài sản của mình, thuận tiện cho việc kiểm
soát ra vào thang máy, tránh được trường hợp khi ra ngoài quên mang theo
chìa khóa hay thẻ từ…

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


24
+ Thuận tiện cho việc quản lý thang máy của những tòa nhà, căn hộ cao
cấp, công ty doanh nghiệp…tránh một số đối tượng xấu trà trộn vào thực hiện
hành vi trộm cắp làm mất trật tự an ninh khu vực.

+ Điều khiển, giám sát tập trung từ xa: Hệ thống kiểm soát ra vào cho
phép bạn giám sát trạng thái, điều khiển tất cả các cửa từ phần mềm. Bạn có
thể ra lệnh mở tất cả các cửa trong trường hợp khẩn cấp - cháy nổ, hoặc đóng
tất cả trong trường hợp liên quan đến an ninh. Đối với một doanh nghiệp lớn
có nhiều chi nhánh, việc điều khiển kiểm soát từ xa có thể dễ dàng áp dụng
thông qua hệ thống mạng mà hầu như không có giới hạn vị trí địa lý
Nhược điểm:
+ Giá cả tương đối cao
+ Thẻ phân tầng cao cấp tức là mỗi loại thẻ được phân quyền nhất định,
thẻ tầng nào chỉ được sử dụng tầng ấy ngoài các tầng đó không được đi đến
các tầng khác.
+ Trường hợp quên không mang thẻ từ thì bạn sẽ không dùng được
thang máy.

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2


25

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN
CHUYỂN THÔNG MINH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
2.1 Các yêu cầu đối với hệ thống vận chuyển trong tòa nhà
- Trong chương 1 chúng ta đã có cái nhìn tổng quát về các thiết bị vận
chuyển trong tòa nhà. Ở chương này chúng ta sẽ nghiên cứu xây dựng hệ
thống vận chuyển đáp ứng các yêu cầu an toàn, kỹ thuật và tiết kiệm năng
lượng. Đặc biệt là hệ thống thang máy chở người và chở hàng trong tòa nhà.
2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật
- Trong một tòa nhà hệ thống thang máy phục vụ mục đích di chuyển
của con người và vận chuyển hàng hóa từ tầng này đến tầng khác, từ vị trí này

đến vị trí khác. Hoạt động của nó trực tiếp liên quan đến tính mạng con người
vì thế khi thiết kế và xây dựng cần phải tuân thủ chặt chẽ các yêu cầu về an
toàn và kỹ thuật.
- Các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống
+ Vị trí, kích thước xây dựng.
+ Chủng loại, số lượng thiết bị.
+ Thiết kế cabin, cửa thang, lan can, nút bấm.
+ Hệ thống chiếu sáng và thông gió.
+ Hệ thống truyền động và điều khiển.
- Các chỉ tiêu an toàn
+ Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng TCVN 5308: 1991
+ Tiêu chuẩn an toàn điện trong xây dựng TCVN 4096: 1985
+ Quy phạm kỹ thuật an toàn các thiết bị nâng TCVN 4244: 1986
- Việc lắp đặt thang máy và yêu cầu an toàn khi sử dụng cần tuân theo

Người thực hiện – Nguyễn Xuân Phương – CH1 QLNL2