Les hautes tours ne peuvent exister sans solutions d’ascenseur innovantes. Livré par Mitsubishi Elevator, le premier ascenseur à s’élever au-dessus de 570 mètres a été installé dans la Shanghai Tower.
L’ascenseur a été inventé par Elisha Otis vers 1854. Depuis lors, de nombreuses améliorations ont été apportées en termes de vitesse, de mobilité, d’efficacité énergétique, de contrôle, de sécurité, mais le concept original de l’ascenseur n’a pas évolué. C’est encore une maison, suspendue aux cordes, qui se déplace verticalement dans le trou, grâce à la rotation des cordes autour du tambour et d’un poids à l’autre extrémité.
Cette idée originale a permis la construction d’une haute tour. Mais face à l’aménagement d’une tour d’une hauteur de 500 mètres, 1 kilomètre, voire 1600 m – Mile-High Towers en cours – elle montre une limitation importante qui empêche les concepteurs de ces hautes tours.
Le poids des câbles en acier devient une limitation de la longueur maximale du mouvement vertical dans l’ascenseur. KONE a développé UltraRope, une corde à âme en fibre de carbone plus légère et plus durable. ©KONE
Avec sa technologie UltraRope, KONE prévoit de réaliser un parcours vertical de 800 mètres, consommant moins d’électricité que la technologie des câbles en acier. ©KONE
Minimiser le temps d’attente
L’un des défis des hautes tours est de réduire les temps d’attente des ascenseurs sans augmenter le nombre d’appartements. Lire aussi : La piscine extérieure de Lectoure dans le Gers n’ouvrira pas cet été, une pétition recueille 3 000 signatures.. Une stratégie utilisée depuis 20 ans consiste à créer des zones verticales de 10 à 20 étages, chaque zone étant desservie directement par un ascenseur depuis le hall d’entrée de l’immeuble.
Par exemple, pour un immeuble de 40 étages, deux ascenseurs seront utilisés : du premier étage au 20, du deuxième desservant du 21 au 40 avec un accès dégagé et non-stop du hall au 21. Pour les immeubles plus grands, il est nécessaire de multiplier les régions, et donc l’échelle de l’élévation. Du coup, cet itinéraire a atteint sa limite depuis la tour d’environ 70 étages qui nécessite déjà 4 ascenseurs.
Cependant, cet itinéraire peut être étendu sur 70 étages en le transformant en bâtiments à deux étages, capables de transporter deux fois plus de passagers. C’est une maquette de la Tour Eiffel. Il est utilisé dans les gratte-ciel américains depuis les années 1930 et peut être utilisé sans difficulté jusqu’à 90 étages.
Pour aller plus haut, les concepteurs ont divisé la tour en deux bâtiments superposés. Le deuxième hall, que les architectes appellent « Sky Lobby » au 70e – 80e étage, est directement accessible par un ou deux vols sans escale depuis le hall au niveau de l’entrée du bâtiment. Ensuite, les passagers changent d’ascenseur et la méthode de zonage vertical est à nouveau utilisée. Ce schéma – deux bâtiments l’un au-dessus de l’autre – peut accueillir jusqu’à 150 étages, certains ascenseurs pouvant fonctionner directement de 70 à 80 niveaux.
La technologie UltraRope de KONE conserve les caractéristiques habituelles des systèmes d’ascenseurs, mais les simplifie. ©KONE
Envoyer une destination d’appel Smart Room
Intelligent Hall Call Destination Dispatching
Afin d’augmenter le nombre de passagers par appartement et ainsi contenir la consommation d’énergie par passager à un niveau acceptable, les constructeurs ont créé de nouveaux algorithmes de contrôle des ascenseurs. Voir l’article : Conseils d’action – Thermador : pas de répit pour la croissance en début d’année. Appelé Intelligent Calling System, ce système est apparu vers 1992 avec la gamme Schindler Miconic 10.
Il s’agit de regrouper dans une même cabine les passagers se rendant au même étage. Ceci est réalisé en demandant à chaque passager de sélectionner une destination directement dans le hall. Le système divise chaque segment vertical en autant de zones qu’il y a d’ascenseurs fonctionnant dans ce segment vertical. À mesure que la demande augmente, le nombre d’étages par zone diminue pour augmenter la capacité.
Lorsque la demande ralentit, les petites régions convergent pour réduire le temps d’attente. Ce système augmente la productivité de l’aménagement, réduit le temps de parcours de chaque ascenseur, et donc les temps d’attente des passagers, et permet de réduire de 20 à 25% le nombre d’ascenseurs nécessaires pour desservir l’immeuble.
Espace supplémentaire disponible à la location ou à la vente
Davantage de surfaces disponibles à la location ou à la vente
Selon Johannes de Jong, directeur technique de KONE, le fabricant d’ascenseurs, l’immeuble de bureaux de 52 étages est traditionnellement desservi par 24 appartements qui exploitent trois zones verticales. L’application Intelligent Room Call Forwarding permet l’utilisation de seulement 13 chambres doubles qui desservent deux emplacements. Ceci pourrez vous intéresser : Comment calculez-vous le volume de votre déménagement ?. Cela élimine 11 ascenseurs.
Cette stratégie fonctionne dans le respect de la structure du bâtiment sur l’un des 104 étages, il faudra 13 chambres pour le premier bâtiment, 4 à 6 chambres pour le service du Sky Lobby, et 13 chambres pour le deuxième bâtiment placé au sommet. du premier. Soit 30 à 32 cages d’ascenseurs au total, au lieu de 52 à 54. La réduction du nombre d’ascenseurs augmente, à chaque étage, la surface disponible à la location ou à la vente.
MULTI de ThyssenKrupp supprime entièrement les câbles au profit des machines à mouvement linéaire, telles que celles utilisées dans les trains à lévitation. ©ThyssenKrupp
Intégration avec le contrôle d’accès
Intégration avec le contrôle d’accès
La prochaine étape consiste à intégrer la maintenance des ascenseurs au contrôle d’accès au bâtiment. La plupart des immeubles de grande hauteur comportent de nombreux espaces verticaux : des magasins, des salles de sport, des parcs au sol, puis un hôtel ou deux, puis des bureaux, par exemple.
La combinaison du contrôle des ascenseurs et du contrôle d’accès limite le trafic des passagers aux zones accessibles et augmente l’efficacité du contrôle des ascenseurs et encore mieux le contrôle des mouvements locaux. En effet, chaque constructeur d’ascenseur propose différents boutons à brancher pour accéder aux commandes.
Les passerelles – ces dispositifs automatisés spécialisés dans la traduction entre deux protocoles – sont presque toujours importantes. Le plus souvent, le contrôle d’accès est disponible avec une connexion BACNet ou BACNet/IP qui doit être connectée au protocole de l’opérateur de l’ascenseur. La porte est généralement fournie par le fabricant de l’ascenseur, car il est le seul opérateur de son système de communication.
ThyssenKrupp a construit une tour de 246 mètres pour tester son concept MULTI et obtenir une certification pour les marchés européens, asiatiques et nord-américains. ©ThyssenKrupp
Comment réduire le poids du câble
Comment réduire le poids des câbles
Une gestion consciente de l’ascenseur et l’intégration avec le contrôle d’accès ne résout rien. Malgré l’amélioration du nombre d’ascenseurs et le déplacement des salles, plus de 80 niveaux, le poids des câbles d’acier utilisés pour élever l’ascenseur est devenu un obstacle majeur, tant sur le plan technique qu’intellectuel.
A partir de 100 étages, selon KONE, le poids des câbles en acier traditionnels est de 50 à 70 tonnes par maison. Il en résulte une consommation d’énergie importante pour déplacer une maison vide. La cabine accueille en moyenne 20 à 25 personnes en période de pointe, mais un passager peut l’utiliser en période creuse.
Pour réduire le poids des câbles en acier, dépassant ainsi la limite des 80 étages et réduisant la consommation d’énergie, KONE a créé UltraRope, un câble plat en fibre de carbone. Selon l’entreprise, pour un ascenseur avec une course verticale de 500 m, UltraRope réduit le poids de l’ensemble du mouvement de l’ascenseur de 60 %.
Associée à la machine KONE EcoDisc – une machine synchrone à aimants permanents -, la technologie UltraRope permet de réduire la consommation d’énergie de 15% sur un parcours de 500m. Si le trajet fait 800m, la consommation sera réduite de 45%
UltraRope est un câble plat, à l’origine en fibre de carbone. Le revêtement spécial réduit l’usure et élimine le besoin de lubrification du câble. Ajoutez au fait que la durée de vie d’UltraRope est le double de celle des câbles en acier, l’entretien du système est considérablement réduit.
Le premier bâtiment doté du système MULTI de ThyssenKrupp sera à Berlin en 2021. Il s’agit d’une tour de 140 étages ©OVG Real Estate
Technologie qui élimine les câbles
Une technologie permettant de supprimer les câbles
ThyssenKrupp est allé encore plus loin et a complètement supprimé les câbles en adaptant la technologie du mouvement magnétique à la vitesse verticale. Appelé Multi, ce premier concept d’ascenseur sans fil est basé sur des moteurs électriques à mouvement linéaire, d’abord développés pour Transrapid, un train à lévitation.
Cette solution offre la possibilité de placer plusieurs chambres dans un même puits. Il permet un mouvement vertical et horizontal, la trajectoire du véhicule d’un mouvement horizontal à un mouvement vertical et vice versa. L’équipage utilise de la fibre de carbone pour ses murs et ses portes. Cela réduit leur poids de 50% par rapport aux bâtiments conventionnels.
La sécurité des cabines est assurée par le système multi-mouvement et freinage monté sur chaque cabine, et par le pilote qui empêche que deux cabines soient proches l’une de l’autre dans la même position verticale. ThyssenKrupp a construit une tour de 246 mètres, appelée Aufzugtestturm, pour le système Multi à Rothweil, en Allemagne.
La première installation dans une tour de 140 étages
Une première installation dans une tour de 140 étages
Dans cette tour en exploitation depuis fin 2016, le parcours des appartements s’effectue selon la boucle : montée, translation horizontale et descente. Multi n’a pas de longueur de trajet fixe, puisque sans cordes, seul le poids de la maison et de ses passagers est transporté. Multi-tech sera certifié pour une utilisation en Europe en 2020, pour l’Amérique du Nord (USA et Canada) en 2022.
La première installation de Multi aura lieu dans la East Side Tower Berlin, un projet du promoteur néerlandais OVG Real Estate. Il s’agira d’une tour de 140 étages, à côté de l’East Gallery à Berlin, construite pour un total de 400 millions d’euros et dont la livraison est prévue en 2021. Là où les ascenseurs traditionnels occupent environ 40 % de la surface de chaque étage en très peu de temps. hautes tours, Multi limitera son empreinte à 25% de la surface, laissant 75% de la surface disponible à la vente ou à la location à chaque étage.
L’un des avantages de la Multi Solution de ThyssenKrupp est de permettre un mouvement vertical et horizontal. Les architectes, qui conçoivent de nombreuses tours avec des « Sky Bridges » ou des ponts entre deux tours, devraient l’apprécier. ©ThyssenKrupp
Comment les tours de plus de 500m sont-elles construites aujourd’hui ?
Comment sont équipées les tours de plus de 500 m aujourd’hui ?
Au fur et à mesure que ces innovations se développent, les immeubles les plus hauts du monde sont désormais équipés d’ascenseurs traditionnels à zones verticales et à déplacement amélioré. La tour Burj Khalifa à Dubaï, par exemple, qui est le plus haut bâtiment du monde avec une hauteur de 829,8 mètres mais sa hauteur n’est que de 584,5 mètres, compte 65 Otis.
Deux ascenseurs directs desservent les 124e et 125e étages en seulement 60 secondes, se déplaçant à 10 m/seconde (36 km/h). L’ascenseur dessert également le dernier niveau directement à la hauteur de 638 m, mais la longueur de déplacement vertical n’est que de 504 m.
Les techniciens sont sur place à tout moment et utilisent le contrôle intégré de Panorama pour surveiller tous les paramètres de performance du système. Il a été conçu par le bureau de design américain exclusif Lerch Bates et Otis.
La plus longue marche verticale du monde
Le plus long trajet vertical au monde
Lerch Bates considère comme sa « solution de voyage vertical » 4 des 8 tours de plus de 500m en fonctionnement dans le monde aujourd’hui, ainsi que deux autres : l’une abandonnée, l’autre en recherche de financement.
Mitsubishi Elevator détient actuellement le record de la vitesse verticale la plus longue : 579,78 m dans le deuxième plus haut bâtiment du monde, la Shanghai Tower (632 mètres de haut), roulant à 64,8 km/h pour les ascenseurs de secours. Au total, 106 ascenseurs Mitsubishi sont installés dans cette tour et desservent 5 zones verticales différentes, avec un accès direct au Sky Lobby depuis 4 zones au-dessus de la « jupe » de la tour.
Outre leur technologie et leur procédé, les grimpeurs dans les tours de grande hauteur soulèvent d’autres questions, notamment : peuvent-ils participer à un vol d’urgence en cas de sinistre ou d’incendie ? Ce sera le sujet de l’article sur les mesures de sécurité dans ces immeubles de grande hauteur. En attendant, notre prochain article parlera de leur structure et de la manière dont nous allons compenser le mouvement de l’air.
La Shanghai Tower compte pas moins de 106 ascenseurs simples et doubles, fabriqués par Mitsubishi Elevator. © Gensler
Source : batirama.com / Pascal Poggi