烟囱电梯设计要求(（27）超高层烟囱效应-设计三大阈值的规范讨论（三）)

Posted 2023-06-02

篇首语：我自横刀向天笑，去留肝胆两昆仑。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了烟囱电梯设计要求(（27）超高层烟囱效应-设计三大阈值的规范讨论（三）)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

烟囱电梯设计要求(（27）超高层烟囱效应-设计三大阈值的规范讨论（三）)

在文章《（25）超高层烟囱效应-设计三大阈值的规范讨论（一）》，我们得出一个结论：ASHRAE 和 NFPA基本上都没有约定：评估烟囱效应的三大阈值（见图1），更没有约定具体的阈值数值。其他国家亦无此约定。

图1

在文章《（26）超高层烟囱效应-设计三大阈值的规范讨论（二）》，我们讨论了阈值之一：平开门的压差大于130Pa，我们的建议是：即使大于130Pa，也并不影响进户门（如旋转门或者玻璃门）的开启与关闭，也不影响室内电梯厅的门、楼梯前室的门的开启与关闭，仅是影响“电梯层门正常开启”的因素之一。

本次，我们讨论第二个阀值“电梯门压差大于25Pa，可能导致操作性问题”之合理性

从描述来看，行业内的烟囱顾问也仅是表示“可能导致”，说明这个阈值在制定的过程和实际运用，存在不确定性或者准确性、真实性存在疑问。
那么，我们就实际分析一下“电梯门压差大于25Pa”，究竟会产生哪些问题
无论从电梯系统的设计、生产、调试、维保，电梯厂家起到重要的作用，因此，我们征询了4~5个合资一线电梯厂家，均没有反馈“当电梯门压差大于25Pa，影响电梯操作”此说法，且国内规范也无涉及，《GBT 7588.1-2020》5.3.6.2.2.1.c （见图2）仅涉及“阻止关门的力不应大于150N”，当大气压差25Pa作用在1.2m*2.6m的电梯层门，其产生的F3=25*1.2*2.6*0.18（摩擦系数）=14N, 这个力实际上不算大。

图2

2）某合资厂家A表示：从其内部的电梯塔试验数据来看，当电梯层门压差大于120Pa, 的确会影响其电梯运行；某合资厂家B表示这个数值为150Pa；某合资厂家C表示这个数值为100~150Pa, 在保障满足三个品牌，我们暂定为电梯层门压差为：100Pa 作为设计阈值（在电梯厂家收到的技术规格书，我们也发现有“电梯层门压差为：100Pa”此要求，说明有些项目的业主和顾问也将此作为电梯招标要求），推进后续的分析。

3）在沟通过程中，由于对接的是电梯的技术配合部门，并不是研发部门，因此，电梯门机的牵引力，也存在不同的反馈。有的电梯厂家的门机马达为异步电机，有的电梯厂家的门机马达是同步电机，我们这里暂按照同步电机来分析，同步电梯的牵引力公式如下：

F>F1+F2+F3（见图3，来自某开发商电梯导则，本人配合编写的）

F:门机牵引力

F1:层门移动(静止调整为运动)拉力

F2:层门自重产生的摩檫力

F3:电梯层门前后大气压差作用在电梯层门上产生的摩檫力

图3

A: F1:层门移动(静止调整为运动)拉力F1的分析

根据百度百科，牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。常见的完整表述：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。那么，当电梯层门由完全完毕至层门开启，属于状态改变，计算公式为：F1=ma （m为电梯层门质量，a为层门运动的加速度），因此，F1 的技术评估，合理。

B. 层门自重产生的摩檫力F2的分析

摩檫力分为：摩擦力分为静摩擦力、滚动摩擦、滑动摩擦三种。我们通常和厂家沟通以及资料的收集，可以发现：电梯的层门是和门机挂板通过门刀一起运动，而门机挂板上存在滚轮装置，此滚轮作用在门机导轨上（见图4），那么，层门自重产生的摩檫力为滚动摩擦，滚轮为钢制，门机导轨也为钢制，采用摩擦系数：0.01，因此，F2 的技术评估，合理

图4

C. 电梯层面前后大气压差作用在电梯层门上产生的摩檫力F3的分析

在分析F3的时候，我们原先也在疑惑，为何F3不是来自门机滚轮和门机导轨，通过查找资料：层门下方安装了门滑块，门滑块嵌入在地面的地坎内（注：滑块的底部是悬空的），当大气压力垂直在层门上，层门的门滑块的侧面就会紧贴着地坎（见图5），那么就相当于滑动摩擦，滑块的材料为：尼龙、橡胶之类，而地坎为铝制，采用摩擦系数：0.18，查找相关机械手册验证（见图6），因此，F3 的技术评估，合理 . 在F3的分析中，我们也可以得知，“电梯门压差大于25Pa，可能导致操作性问题”，这个操作性问题主要就是：门滑块与地坎产生滑动摩擦，加剧门滑块的更换频率. 但实际上就存在一个细节问题，普通的门机门滑块和存在严重烟囱效应的门机门滑块，存在不一样的材料选取吗，可以更加耐摩和减少滑动摩檫力？这个找机会和电梯厂家研讨了一下，这个属于材料学范畴了。

图5

图6

D. 由于图3的门尺寸3m*3m，此尺寸不常用。我们按照1.2m*2.6m的层门，按照层门前后压差100Pa，计算门机牵引力为：

F>F1+F2+F3=280(层门重量)*0.28+280*9.8（重力加速度）*0.01+100*1.2*2.6*0.18=162N

4）门机力矩

根据电梯厂家反馈，门机选型实际上很有限，也就两种：普通门机和重载门机（见图7），而重载门机也不存在多种规格的选择，那么就存在这么一个现实：当我们按照实际项目需求计算得出的门机牵引力，而对于电梯厂家仅能提供固定的重载门机选型来匹配我们的需求，难以定制化选择门机力矩，这一点存在很大疑问，后续进一步和厂家沟通，因为同一款重载门机使用在不同的层门尺寸，其克服烟囱效应的能力肯定就不一样了。

图7

5）规范《GBT 7588.1-2020》5.3.6.2.2.1.c “阻止关门的力不应大于150N，该力的测量不应在关门开始的1/3行程内进行”的思索：

阻止关门的力，根据和电梯厂家沟通，这个力是外在施加的力，比如在关门过程中，乘客的手按照门上，阻止门的关门，但是，这个力是否包含：烟囱效应产生的力（F3），即：2.3.D 为162N ，还是162+150=312N，还是：其他的理解，不同厂家存在不一样的理解，甚至同一个品牌，技术部和研发部都可能存在不一样的理解。
从烟囱效应的原理上看，层门的开启和关闭都存在烟囱效应的影响，而规范仅约定了在关门过程中，且在关门进度的1/3之后才测试阻止关门力150N，存在不合理之处(当然，如果门机电机实际工作，在开关门过程中，都存在这个力矩，就没有这个疑问)

6）烟囱效应的开关门不同情况

根据资料，当发生严重的烟囱效应，有的情况是：电梯层门无法完全关闭，有的情况是：电梯层门无法完全开启，然而2.3按照层门开启(初状态：层门关闭)的最大力矩分析，在层门完全关闭状态下，大气压的作用面积是最大的，对应的摩檫力也就是最大的，但实际情况存在：门可以开启，却无法正常关闭，这个是否意味着：门机的关门力矩和开门力矩存在不一样，后续与电梯厂家进一步探讨。这里简单分析两个状态下电梯层门门机力矩输出的情况：

开门状态

A.1 开门状态前期，F1（层门移动(静止调整为运动)拉力）为最大（因为状态发生变化），F2(层门自重产生的摩檫力)恒定，F3(电梯层门前后大气压差作用在电梯层门上产生的摩檫力)最大（因为大气压受力面积最大），FA1=162N

A.2 开门状态中期(一半开门)，F1为0(状态调整)，F2(层门自重产生的摩檫力)恒定，F3为1/2(因为大气压受力面积减少到一半),FA2=55.52N

A.3 开门状态末期（完全关门），F1（层门移动(静止调整为运动)拉力）为最大（因为状态发生变化），F2(层门自重产生的摩檫力)恒定，F3为0(因为大气压受力面积减少到一半),FA3=105.84N

关门状态

B.1 类似上述推导 FB1=105.84N

B.2 类似上述推导 FB2=55.52N

B.3类似上述推导 FB3=162N

从上述两个状态的牵引力的推导来看，开门状态对于门机电机力矩的输出较为常规，对于关门状态，门机电机力矩的输出较为困难，因此，在发生烟囱严重效应的项目(冬天)，层门关门不利，应该更为常见（这一点，后续实际项目结合考察，有兴趣的朋友，也可以收集相关数据给我们汇总）。当然从另外一个角度来看，如果电梯可以顺利关门，其开门顺利的几率就很大。这里就涉及到门机电机的输出特性曲线，呵呵，不知道门机厂家有没有这方面的资料，因为在水泵上类似资料倒是比较常见。

综上分析，我们建议相关设计阈值调整为：“电梯层门压差为：100Pa”作为烟囱效应的关键阈值之一。

注1：原文出处：微信公众号”CK电梯咨询吧” ，专业咨询各类电梯业务。

注2：再次感谢在上海疫情期间的给与技术互动的各个业主、设计、顾问、电梯厂家等（本文章亦是在上海封控三个月此时期编写）。

注3：部分资料摘录相关设计咨询公司资料，如有侵权，请联系删除。