超高层建筑电梯的技术与成本分析

 前言：

这篇文章曾是笔者在某电梯高峰论坛进行分享的演讲稿。文章对实际项目中电梯的选择、技术关键点等方面进行了分析。现应广大造价成本朋友的要求，笔者在此次补充了相关成本分析的资料与数据。

电梯作为建筑物垂直交通的主要工具，其选型配置的优劣，直接影响着建筑物效用的发挥，尤其在现代化高层办公建筑中显得更为重要。经过电梯系统设计、成本分析与评估，选择合理的电梯设置，将意味着客流及物流的快捷安全的流通，增加建筑面积的利用率、节省投资、降低能耗。如此才能更使现代化高层建筑发挥其巨大的优越性。本文也结合了具体案例，对高层办公建筑电梯设计的性能技术、成本方面等方面进行介绍。

电梯的分类

电梯按照轿厢形式主要分3类： 

1.双子电梯：是在同一电梯井道内同时拥有两个独立的电梯轿厢，其核心部分是智能化控制系统，该控制系统可以准确快速地分析整合数据，智能化监控两个轿箱的位置，使其不发生碰撞。

2.双轿厢电梯：与双子电梯相似，只是2个电梯轿厢联接成一个固定轿厢。

3.普通单轿厢电梯：

电梯按速度分为：

低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。

     中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。

     高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。

     超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。

随着科技的发展，电梯速度越来越快，目前上海中心项目的速度达到了18m/s。

电梯主要技术参数及选型

1. 电梯到梯时隔（Interval ）和5min的处理能力(5 minutes Handling Capacity)

评价电梯系统的运行性能将主要参照“电梯到梯时隔（Interval ）”及“5min的处理能力(5 minutes Handling Capacity)”两项指标，针对5A智能甲级办公楼，目前国际及国内主要相关标准下表。

国际及国内主要相关标准：

注：1.带*符号数据选用国际电梯专业指导手册CIBSE Guide D 中标准值，括号内数据为上乘值。

2.人员密度

参照CIBSE Guide D 中说明，典型人均占用面积如图所示：

典型人均占用面积(成年男性)

典型平均占用面积按照两椭圆形面积之和计算约为0.21m2。

对于人员密度国内外指标如表所示：

人员密度国内外指标比较：

注：1）.带*符号数据选用国际电梯专业指导手册CIBSE Guide  中标准值，括号内数据为上乘值。

2）带⊙符号数据为国内推荐值，根据办公楼未来发展需要及档次确定，适用于一般办公楼。

3.办公楼客流分析及交通需求

电梯服务的环境因大楼的用途不同而千差万别，办公大楼的特点是上下班及中午用餐时间会出现客流高峰，如图所示：

办公楼客流随时间变化情况典型图

4.电梯运行情景分析

5.电梯运行方式类型

主要分为以下几种：

6.目的选层方式

根据不同项目特点，合理选择电梯的目的选层方式与传统方式相比， 有一定优势。 

以3台传统电梯，3台目的选层电梯，4台传统电梯进行比较分析，3台目的选层电梯比3台传统电梯：运载乘客能力提升40%。建筑空间需求降低25%。成本提高20%

7.电梯选择的案例分析

【案例】：某大楼总人数800人。基站以上楼层数=16，提升高度大约为65米。要求HC5=12%。要求平均候梯时间AWT约为24秒。

1）估算电梯数量

电梯数量=总人数/每台电梯服务人数=（800人/每台电梯服务250人）=3.2，

另外一个公式（楼层数/每台电梯服务4个楼层）16/4=4来计算电梯数量，应取两者的最大值4。

2）估算电梯速度

如要满足顶级或中档要求，电梯的行程时间应在20-25秒之间

V=HQ/t=提升高度/行程时间=65/20=3.25米/秒，预期电梯速度为3米

3）估算电梯载重

P=Ar*INT=每秒内到达的人数*到梯时隔=（800*12%）/（60*50）*30=0.32*30=9.6人(轿厢满载率80%)，如按80%轿厢满载率，人数约9.6/80%=12人，按75公斤/人，则电梯载重=900kg，向上取整得电梯载重1000kg。

8. 电梯提高运行效率的方法

经过众多项目的分析，电梯提高运行效率的方法主要有下列方式:

1.增加电梯数量

2.提高电梯速度

3.增加电梯载重量

4.合理电梯分区

5.合理选择控制方式，群控、目的选层等

6.减少电梯停站数，1个停站进出约7秒。

7.设置专用车库电梯，客梯不下地下室

8.选择专业电梯顾问前期规划咨询

电梯成本分析

1.电梯速度对成本的影响

参考相关的电梯文章，笔者以某超高层办公楼项目240米左右为例，电梯速度从1.75m/s至7m/s，荷载1600kg，选取3个一线进口品牌，经过对比，电梯速度对成本影响统计如下:

电梯速度对成本的影响（以1.75m/s梯速为基准）:

每m/s梯速增加占比为117~144%之间，由于其中有1.75m/s的低速电梯，采样数据可能存在偏离，剔除1.75m/s的低速电梯后数据统计如下：

电梯速度对成本的影响（以3m/s梯速为基准）:

每m/s梯速增加占比为29~50%之间，均值为38%，这个数据基本反映了速度对电梯成本的影响，与其他项目经验数据基本一致。

2.载重量对电梯成本影响

为了更全面的分析，参考某住宅项目的电梯成本数据：

电梯载重量的影响分析如下：

从图表中可以看到每100kg荷载增加占比为5%左右，从630kg到1600kg荷载增加了2倍，成本仅增加了50%。

从速度与荷载的分析可以看出以下结论：

1） 速度对电梯成本影响较大，尤其是2.5m/s以上梯速电梯影响更大。

2） 荷载对电梯成本影响较小，因此在土建条件允许下优先选择适当增大荷载，对用户及投资方都是优先选择方案。  

3. 工程成本 

工程成本即供应成本、安装成本，包括与电梯相关的设备基价、选配价格、装修价格、运输费用、关税(若进口)、保险费、土建费用、安装费、调试费、初检费等。

现就高速电梯成本分析-供应与安装成本占比分析，比较如下： 

从表中可以看出供应占比90%左右，安装占比10%左右。

4. 使用成本 

电梯的使用成本一直伴随其寿命期，包括：在使用期间的年检费、质保期后、维保费、维修材料费、电费等。

因电梯属于特种设备，一般由电梯厂家的指定单位维护，容易产生价格垄断，所以建议在招标文件及合同中锁定交付后5~10年的维护费用（包括易损件价格、质保期后维保费），这样提前报价可避免售后阶段的坐地起价，以控制电梯的使用成本。

维保有三种方式，：清包，半包，全包；清包只有包人工，半包包人工和易损件，全包是所有的；不过包的部件是正常损坏，不包含人为因素完成的，具体比较如下：

高速电梯成本分析-使用成本

基础数据

5.全寿命周期 成本分析

电梯工程的全寿命期成本主要可分为三部分：供应成本、安装成本、使用成本，使用成本不计入建安成本范围。

【案例】以某项目电梯为例，梯速：7m/s，载重（千克/人）：1600/21，行程：230m，停层15层分析结果如下为例进行成本分析示例：

高速电梯全寿命周期成本分析：

本案例中在电梯在使用寿命期20年时的使用成本占比高达58.8%，使用成本是工程成本的1.6倍。与成本圈的文章分析的低速电梯66%的数据差距不大，因此无论是高速电梯还是低速电梯基本占比没有改变。

超高层电梯实践中其他相关成本问题

1.实际超高层项目电梯机房制冷方式选择：

经研究调研，电梯散热量kW/台与单台电源容量kVA/台的比值为25%，这是个很重要的数据，在没有发热量的前提下，可以通过电功率估算发热量。

【案例分析】：以某实际项目为例，参考实际电梯提供的资料，具体分析为下：

3）考虑同时系数等因素，项目实际每台估算值为10kW每台电梯左右，如北京财富中心，国贸三期等。

可以看出，如果前期如忽略此问题，设计差距及成本差距是如此巨大，不幸的是目前许多超高层建筑都存在这个电梯坑，引以为戒。

 2.超高层大吨位电梯需求

1）超过150米设置中间设备层的项目，解决后期变压器及其他大设备运输更换需求，很多项目设置大吨位电梯，如3600kg的。

大吨位、高速电梯。优点是安全满足后期需求。缺点是采购成本高，且平时耗能很大。

2）井道吊装变压器：更换变压器时，拆除曳引钢丝绳，将变压器通过井道吊装，然会恢复电梯，其操作方法相当于每5至8年电梯需要更换钢丝绳类似。该方法的优点是节约能耗，采购成本低，且平时耗能小，但需要电梯厂家调试。

3）双模式电梯：即平时小吨位高速运行，特殊情况调整为大吨位低速运行。平时运行能耗小，采购成本介于前两方案之间。需要电梯厂家调试。

具体分析如下：

基础数据参考

1800Kg 4m/s 行程：246m 290万，

3600Kg 4m/s 行程：246m 390万，

1800Kg 4m/s（双模式） 行程：246m 340万，

3.电梯装修荷载

按照经验选择一般客用电梯装修荷载通常取电梯荷载的40%左右，如1600Kg的电梯装修荷载精装修在600kg左右。选择太重的装修荷载一是会影响成本。

各个厂家的曳引机不同，如果装修荷载大到超过在曳引机的本档位的范围，曳引机需要提高一个功率档位，将增加20%左右的成本，无形中成本会大大提高。

4.电梯定位选择

高端项目品牌选择主要是欧美系：美国奥的斯、德国蒂森、瑞士迅达、芬兰通力；日系：三菱和日立为主。

选择方式为整机进口或主要部件进口，目前6m/s以下的电梯国内生产电梯基本可满足使用需求，因此选择主要部件进口性价比更高些。

主要部件则需包括曳引机、控制柜（含变频器）、安全钳、限速器、缓冲器、纲丝绳、门机系统、滚动导靴、轿厢导轨、光幕、称重装置、随行电缆、电梯轿箱上的控制板及轿厢电气等，高端项目主要部件一般为进口件。数据统计60%的故障均为门机系统，一定要注意门机系统选择好对后期运营带来便利。

5.供货周期

超高层建筑电梯由于部件进口较多，因此在招投标中一定要注意供货周期及安装周期的成本也有不小的影响问题。 

一般第，供货周期与安装周期列述如下：