超高層建筑電梯的技術(shù)與成本分析
前言：
這篇文章曾是筆者在某電梯高峰論壇進(jìn)行分享的演講稿。文章對(duì)實(shí)際項(xiàng)目中電梯的選擇、技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)等方面進(jìn)行了分析。現(xiàn)應(yīng)廣大造價(jià)成本朋友的要求，筆者在此次補(bǔ)充了相關(guān)成本分析的資料與數(shù)據(jù)。
電梯作為建筑物垂直交通的主要工具，其選型配置的優(yōu)劣，直接影響著建筑物效用的發(fā)揮，尤其在現(xiàn)代化高層辦公建筑中顯得更為重要。經(jīng)過電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成本分析與評(píng)估，選擇合理的電梯設(shè)置，將意味著客流及物流的快捷安全的流通，增加建筑面積的利用率、節(jié)省投資、降低能耗。如此才能更使現(xiàn)代化高層建筑發(fā)揮其巨大的優(yōu)越性。本文也結(jié)合了具體案例，對(duì)高層辦公建筑電梯設(shè)計(jì)的性能技術(shù)、成本方面等方面進(jìn)行介紹。
電梯的分類
電梯按照轎廂形式主要分3類：
1.雙子電梯：是在同一電梯井道內(nèi)同時(shí)擁有兩個(gè)獨(dú)立的電梯轎廂，其核心部分是智能化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確快速地分析整合數(shù)據(jù)，智能化監(jiān)控兩個(gè)轎箱的位置，使其不發(fā)生碰撞。
2.雙轎廂電梯：與雙子電梯相似，只是2個(gè)電梯轎廂聯(lián)接成一個(gè)固定轎廂。
3.普通單轎廂電梯：
電梯按速度分為：
低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯。
中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。
高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。
超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。
隨著科技的發(fā)展，電梯速度越來越快，目前上海中心項(xiàng)目的速度達(dá)到了18m/s。
電梯主要技術(shù)參數(shù)及選型
1. 電梯到梯時(shí)隔（Interval ）和5min的處理能力(5 minutes Handling Capacity)
評(píng)價(jià)電梯系統(tǒng)的運(yùn)行性能將主要參照“電梯到梯時(shí)隔（Interval ）”及“5min的處理能力(5 minutes Handling Capacity)”兩項(xiàng)指標(biāo)，針對(duì)5A智能甲級(jí)辦公樓，目前國際及國內(nèi)主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下表。
國際及國內(nèi)主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
注：1.帶*符號(hào)數(shù)據(jù)選用國際電梯專業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)CIBSE Guide D 中標(biāo)準(zhǔn)值，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為上乘值。
2.人員密度
參照CIBSE Guide D 中說明，典型人均占用面積如圖所示：
典型人均占用面積(成年男性)
典型平均占用面積按照兩橢圓形面積之和計(jì)算約為0.21m2。
對(duì)于人員密度國內(nèi)外指標(biāo)如表所示：
人員密度國內(nèi)外指標(biāo)比較：
注：1）.帶*符號(hào)數(shù)據(jù)選用國際電梯專業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)CIBSE Guide 中標(biāo)準(zhǔn)值，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為上乘值。
2）帶⊙符號(hào)數(shù)據(jù)為國內(nèi)推薦值，根據(jù)辦公樓未來發(fā)展需要及檔次確定，適用于一般辦公樓。
3.辦公樓客流分析及交通需求
電梯服務(wù)的環(huán)境因大樓的用途不同而千差萬別，辦公大樓的特點(diǎn)是上下班及中午用餐時(shí)間會(huì)出現(xiàn)客流高峰，如圖所示：
辦公樓客流隨時(shí)間變化情況典型圖
4.電梯運(yùn)行情景分析
5.電梯運(yùn)行方式類型
主要分為以下幾種：
6.目的選層方式
根據(jù)不同項(xiàng)目特點(diǎn)，合理選擇電梯的目的選層方式與傳統(tǒng)方式相比， 有一定優(yōu)勢(shì)。
以3臺(tái)傳統(tǒng)電梯，3臺(tái)目的選層電梯，4臺(tái)傳統(tǒng)電梯進(jìn)行比較分析，3臺(tái)目的選層電梯比3臺(tái)傳統(tǒng)電梯：運(yùn)載乘客能力提升40%。建筑空間需求降低25%。成本提高20%
7.電梯選擇的案例分析
【案例】：某大樓總?cè)藬?shù)800人。基站以上樓層數(shù)=16，提升高度大約為65米。要求HC5=12%。要求平均候梯時(shí)間AWT約為24秒。
1）估算電梯數(shù)量
電梯數(shù)量=總?cè)藬?shù)/每臺(tái)電梯服務(wù)人數(shù)=（800人/每臺(tái)電梯服務(wù)250人）=3.2，
另外一個(gè)公式（樓層數(shù)/每臺(tái)電梯服務(wù)4個(gè)樓層）16/4=4來計(jì)算電梯數(shù)量，應(yīng)取兩者的最大值4。
2）估算電梯速度
如要滿足頂級(jí)或中檔要求，電梯的行程時(shí)間應(yīng)在20-25秒之間
V=HQ/t=提升高度/行程時(shí)間=65/20=3.25米/秒，預(yù)期電梯速度為3米
3）估算電梯載重
P=Ar*INT=每秒內(nèi)到達(dá)的人數(shù)*到梯時(shí)隔=（800*12%）/（60*50）*30=0.32*30=9.6人(轎廂滿載率80%)，如按80%轎廂滿載率，人數(shù)約9.6/80%=12人，按75公斤/人，則電梯載重=900kg，向上取整得電梯載重1000kg。
8. 電梯提高運(yùn)行效率的方法
經(jīng)過眾多項(xiàng)目的分析，電梯提高運(yùn)行效率的方法主要有下列方式:
1.增加電梯數(shù)量
2.提高電梯速度
3.增加電梯載重量
4.合理電梯分區(qū)
5.合理選擇控制方式，群控、目的選層等
6.減少電梯停站數(shù)，1個(gè)停站進(jìn)出約7秒。
7.設(shè)置專用車庫電梯，客梯不下地下室
8.選擇專業(yè)電梯顧問前期規(guī)劃咨詢
電梯成本分析
1.電梯速度對(duì)成本的影響
參考相關(guān)的電梯文章，筆者以某超高層辦公樓項(xiàng)目240米左右為例，電梯速度從1.75m/s至7m/s，荷載1600kg，選取3個(gè)一線進(jìn)口品牌，經(jīng)過對(duì)比，電梯速度對(duì)成本影響統(tǒng)計(jì)如下:
電梯速度對(duì)成本的影響（以1.75m/s梯速為基準(zhǔn)）:
每m/s梯速增加占比為117~144%之間，由于其中有1.75m/s的低速電梯，采樣數(shù)據(jù)可能存在偏離，剔除1.75m/s的低速電梯后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：
電梯速度對(duì)成本的影響（以3m/s梯速為基準(zhǔn)）:
每m/s梯速增加占比為29~50%之間，均值為38%，這個(gè)數(shù)據(jù)基本反映了速度對(duì)電梯成本的影響，與其他項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致。
2.載重量對(duì)電梯成本影響
為了更全面的分析，參考某住宅項(xiàng)目的電梯成本數(shù)據(jù)：
電梯載重量的影響分析如下：
從圖表中可以看到每100kg荷載增加占比為5%左右，從630kg到1600kg荷載增加了2倍，成本僅增加了50%。
從速度與荷載的分析可以看出以下結(jié)論：
1） 速度對(duì)電梯成本影響較大，尤其是2.5m/s以上梯速電梯影響更大。
2） 荷載對(duì)電梯成本影響較小，因此在土建條件允許下優(yōu)先選擇適當(dāng)增大荷載，對(duì)用戶及投資方都是優(yōu)先選擇方案。
3. 工程成本
工程成本即供應(yīng)成本、安裝成本，包括與電梯相關(guān)的設(shè)備基價(jià)、選配價(jià)格、裝修價(jià)格、運(yùn)輸費(fèi)用、關(guān)稅(若進(jìn)口)、保險(xiǎn)費(fèi)、土建費(fèi)用、安裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、初檢費(fèi)等。
現(xiàn)就高速電梯成本分析-供應(yīng)與安裝成本占比分析，比較如下：
從表中可以看出供應(yīng)占比90%左右，安裝占比10%左右選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 。
4. 使用成本
電梯的使用成本一直伴隨其壽命期，包括：在使用期間的年檢費(fèi)、質(zhì)保期后、維保費(fèi)、維修材料費(fèi)、電費(fèi)等。
因電梯屬于特種設(shè)備，一般由電梯廠家的指定單位維護(hù)，容易產(chǎn)生價(jià)格壟斷，所以建議在招標(biāo)文件及合同中鎖定交付后5~10年的維護(hù)費(fèi)用（包括易損件價(jià)格、質(zhì)保期后維保費(fèi)），這樣提前報(bào)價(jià)可避免售后階段的坐地起價(jià)，以控制電梯的使用成本。
維保有三種方式，：清包，半包，全包；清包只有包人工，半包包人工和易損件，全包是所有的；不過包的部件是正常損壞，不包含人為因素完成的，具體比較如下：
高速電梯成本分析-使用成本
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
5.全壽命周期 成本分析
電梯工程的全壽命期成本主要可分為三部分：供應(yīng)成本、安裝成本、使用成本，使用成本不計(jì)入建安成本范圍。
【案例】以某項(xiàng)目電梯為例，梯速：7m/s，載重（千克/人）：1600/21，行程：230m，停層15層分析結(jié)果如下為例進(jìn)行成本分析示例：
高速電梯全壽命周期成本分析：
本案例中在電梯在使用壽命期20年時(shí)的使用成本占比高達(dá)58.8%，使用成本是工程成本的1.6倍。與成本圈的文章分析的低速電梯66%的數(shù)據(jù)差距不大，因此無論是高速電梯還是低速電梯基本占比沒有改變。
超高層電梯實(shí)踐中其他相關(guān)成本問題
1.實(shí)際超高層項(xiàng)目電梯機(jī)房制冷方式選擇：
經(jīng)研究調(diào)研，電梯散熱量kW/臺(tái)與單臺(tái)電源容量kVA/臺(tái)的比值為25%，這是個(gè)很重要的數(shù)據(jù)，在沒有發(fā)熱量的前提下，可以通過電功率估算發(fā)熱量。
【案例分析】：以某實(shí)際項(xiàng)目為例，參考實(shí)際電梯提供的資料，具體分析為下：
3）考慮同時(shí)系數(shù)等因素，項(xiàng)目實(shí)際每臺(tái)估算值為10kW每臺(tái)電梯左右，如北京財(cái)富中心，國貿(mào)三期等。
可以看出，如果前期如忽略此問題，設(shè)計(jì)差距及成本差距是如此巨大，不幸的是目前許多超高層建筑都存在這個(gè)電梯坑，引以為戒。
2.超高層大噸位電梯需求
1）超過150米設(shè)置中間設(shè)備層的項(xiàng)目，解決后期變壓器及其他大設(shè)備運(yùn)輸更換需求，很多項(xiàng)目設(shè)置大噸位電梯，如3600kg的。
大噸位、高速電梯。優(yōu)點(diǎn)是安全滿足后期需求。缺點(diǎn)是采購成本高，且平時(shí)耗能很大。
2）井道吊裝變壓器：更換變壓器時(shí)，拆除曳引鋼絲繩，將變壓器通過井道吊裝，然會(huì)恢復(fù)電梯，其操作方法相當(dāng)于每5至8年電梯需要更換鋼絲繩類似。該方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能耗，采購成本低，且平時(shí)耗能小，但需要電梯廠家調(diào)試。
3）雙模式電梯：即平時(shí)小噸位高速運(yùn)行，特殊情況調(diào)整為大噸位低速運(yùn)行。平時(shí)運(yùn)行能耗小，采購成本介于前兩方案之間。需要電梯廠家調(diào)試。
具體分析如下：
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考
1800Kg 4m/s 行程：246m 290萬，
3600Kg 4m/s 行程：246m 390萬，
1800Kg 4m/s（雙模式） 行程：246m 340萬，
3.電梯裝修荷載
按照經(jīng)驗(yàn)選擇一般客用電梯裝修荷載通常取電梯荷載的40%左右，如1600Kg的電梯裝修荷載精裝修在600kg左右。選擇太重的裝修荷載一是會(huì)影響成本。
各個(gè)廠家的曳引機(jī)不同，如果裝修荷載大到超過在曳引機(jī)的本檔位的范圍，曳引機(jī)需要提高一個(gè)功率檔位，將增加20%左右的成本，無形中成本會(huì)大大提高。
4.電梯定位選擇
高端項(xiàng)目品牌選擇主要是歐美系：美國奧的斯、德國蒂森、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力；日系：三菱和日立為主。
選擇方式為整機(jī)進(jìn)口或主要部件進(jìn)口，目前6m/s以下的電梯國內(nèi)生產(chǎn)電梯基本可滿足使用需求，因此選擇主要部件進(jìn)口性價(jià)比更高些。
主要部件則需包括曳引機(jī)、控制柜（含變頻器）、安全鉗、限速器、緩沖器、綱絲繩、門機(jī)系統(tǒng)、滾動(dòng)導(dǎo)靴、轎廂導(dǎo)軌、光幕、稱重裝置、隨行電纜、電梯轎箱上的控制板及轎廂電氣等，高端項(xiàng)目主要部件一般為進(jìn)口件。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)60%的故障均為門機(jī)系統(tǒng)，一定要注意門機(jī)系統(tǒng)選擇好對(duì)后期運(yùn)營帶來便利。
5.供貨周期
超高層建筑電梯由于部件進(jìn)口較多，因此在招投標(biāo)中一定要注意供貨周期及安裝周期的成本也有不小的影響問題。
一般第，供貨周期與安裝周期列述如下：
