Każdego dnia w wysokich budynkach na całym świecie odbywa się ponad siedem miliardów podróży windami. Biorąc pod uwagę, że połowa ludności świata mieszka w miastach - liczba ta prawdopodobnie wzrośnie do 70 procent do roku 2050 - efektywny transport pionowy stał się palącym wyzwaniem. Aby dotrzymać kroku napływowi mieszkańców miast i rosnącemu poziomowi morza, programiści będą musieli nie tylko budować wyższe, ale także będą musieli opracować bardziej ekologiczny transport pionowy: to znaczy, bezpieczne i zrównoważone sposoby przenoszenia mieszkańców z ziemi do nieba .
Nowsze windy mają już zielone funkcje, takie jak światła LED, farba rozpuszczalna w wodzie i materiały budowlane z recyklingu, ale wiele firm zaczęło poszukiwać szerokiej i nieco dziwacznej alternatywy dla tradycyjnych systemów lin i kół pasowych sprzed stu lat. Od podróży po przekątnej (hotel Luxor w Las Vegas ma windę, która biegnie wzdłuż budynku w kształcie piramidy pod kątem 39 stopni) do wysyłki do miejsca docelowego (grupowanie pasażerów podróżujących w tych samych miejscach do tych samych wind) po coś, co nazywa się silnikami magnetycznymi (za pomocą pole magnetyczne napędzające kabinę windy między piętrami), świat transportu pionowego to jedna z wielkich nadziei i wyższych stawek.
Zasadniczo nie myślimy o windach, z wyjątkiem krótkich chwil, kiedy jesteśmy w nich. Mogą sprawiać, że czujemy się klaustrofobicznie, niezręcznie lub niecierpliwie, ale te pionowe środki transportu są w rzeczywistości cudem inżynierii: nie tylko windy przewożą pasażerów i ładunki w górę iw dół setek opowieści - do pokoi hotelowych i apartamentów, lobby i piwnic - ale także noście stalową linkę podczas każdej podróży. Wały, w których działają, są niezbędne dla integralności strukturalnej budynku, a ich konstrukcja może oznaczać krytyczną różnicę między zrównoważonym użytkowaniem przestrzeni a zwrotem z inwestycji.
Niestety wiele wind w Stanach Zjednoczonych polega na starzejącej się technologii, nieporęcznych kabinach i szkodliwych środkach smarnych, przy znacznych kosztach środowiskowych i finansowych. Weź pod uwagę, że winda w typowym wieżowcu może ważyć 80 000 funtów; dźwiganie całej tej masy wymaga ogromnej ilości energii. Im wyższy budynek, tym więcej potrzebnych szybów wind, każdy z własnym silnikiem; bardzo wysokie budynki często wymagają drugiego holu nieba w połowie drogi między parterem a dachem. W rzeczywistości windy zwykle stanowią od 2 do 10 procent zużycia energii w budynku. Obejmuje to materiały - farby wewnętrzne, dywan, panele sterowania, oświetlenie, systemy wentylacyjne - oraz technologię mechaniczną stosowaną do obsługi samej kabiny.
Każdy z tych elementów przyczynia się do ogólnej punktacji budynku za akredytację LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) wydaną przez US Green Building Council. Zasadniczo LEED jest uznanym na całym świecie symbolem osiągnięcia zrównoważonego rozwoju, chociaż wielu producentów wind zatrudnia osoby trzecie do prowadzenia badań cyklu życia i toksykologii swoich materiałów. Budynki na całym świecie chcą uzyskać ten znak uznania.
Podczas gdy LEED wydał swoje najnowsze standardy dźwigów w 2016 r., Inicjatywy na rzecz zielonego transportu pionowego rozpoczęły się już w latach 90. Na przykład technologia bez maszynowni (MRL) wyeliminowała pomieszczenie, w którym mieści się olej hydrauliczny i pompy - jeden z największych postępów w projektowaniu wind, odkąd sto lat wcześniej stał się elektryczny. Winda bez pomieszczenia zajmuje mniej miejsca w pionie i poziomie; bez maszynowni płaski dach budynku może łatwiej pomieścić rozległe tereny zielone dzięki nasadzeniom i panelom słonecznym.
Obecnie producenci są głównie zainteresowani regeneracyjnymi układami napędowymi: windami, które odzyskują część zużywanej energii. Dla branży transportu pionowego oznacza to wspieranie gospodarki, w której zrównoważony rozwój jest opłacalny. W 2017 r. Thyssenkrupp Elevator stała się pierwszą firmą, która dokonała modernizacji istniejącej windy, aby osiągnąć zerową energię netto. W ramach projektu, który odbył się w historycznej dzielnicy Bostonu, przetestowano samochody wytwarzające energię, które kierują energię z powrotem do sieci elektrycznej. Inżynierowie chcieli znaleźć sposoby na oszczędzanie energii, gdy winda działała - i, co bardziej krytyczne, gdy winda nie pracowała.
„W rzeczywistości produkujemy więcej energii niż zużywamy”, mówi Brad Nemeth, wiceprezes ds. Zrównoważonego rozwoju w Thyssenkrupp Elevator Americas. Będąc pionierem technologii pionowej, firma znalazła sposób na wyłączenie świateł windy, wentylatora, a nawet na wyłączenie napędu: stworzyli, że tak powiem, windę sypialną (ale taką, która budzi się na polecenie).
Paradoksalnie windy zużywają energię, nawet gdy nie są używane: gdy na przykład kabiny siedzą bezczynnie po porannym pośpiechu, systemy wind muszą pozostać pod napięciem, aby były gotowe do następnego połączenia z pasażerem. W celu zmniejszenia marnowanej energii i poprawy wydajności Otis Elevator opracował system o nazwie CompassPlus Destination Dispatching, który usuwa windy z eksploatacji, gdy ruch jest niewielki. Inne urządzenie, opatentowana winda zasilana baterią Gen2 Switch, działa na energię słoneczną i wiatrową i zużywa mniej energii niż suszarka do włosów. „Technologia Otis jest obecnie używana codziennie w ponad 250 miastach w ponad 50 krajach”, mówi Tom Vining, prezes Otis Americas. „Do tej pory sprzedaliśmy ponad pół miliona wind Gen2”.
Windy Hearst Tower PORT (Schindler) Rzeczywiście, Otis jest największym na świecie producentem pionowych systemów transportowych, wyposażonych w windy w niektórych z najbardziej kultowych budowli na świecie, w tym w Wieży Eiffla, Empire State Building, oryginalnym World Trade Center i Burdż Chalifa (o wysokości 828 metrów jest uważany za najwyższy budynek na świecie). Ich windy pochodzą z połowy XIX wieku, chociaż korzystanie z urządzeń dźwigowych można prześledzić jeszcze dalej - do starożytności rzymskiej. Żurawie, windy kotwiczne i kabestany (starożytne urządzenia do podnoszenia wody oparte na pewnego rodzaju huśtawce, piły) mogły równie dobrze zainspirować zastosowanie przeciwwag we wczesnych windach i podnośnikach.
Współcześni inżynierowie windy mają jednak do czynienia z wyjątkowo nowoczesnym problemem: walka o wyeliminowanie toksycznego odpływu, który powstaje, gdy kabina windy jest zanurzona przez pływowe wody powodziowe. Nasilenie zmian klimatu oznacza silniejsze fale sztormowe, które mogą zalać szyby wind. Kiedy woda odpływa, zbiera smary, które mogą dostać się bezpośrednio do naszego źródła wody, zagrażając życiu w wodzie. W odpowiedzi Thyssenkrup opracował substytut ropy naftowej - biodegradowalny płyn na bazie rzepaku.
Ze swojej strony Schindler Elevator Corporation pracowała nad zmniejszeniem zużycia paliwa przez flotę pojazdów serwisowych poprzez lokalne pozyskiwanie materiałów i dystrybucję w piastach, co zmniejsza ogólną emisję transportową. „Osiemdziesiąt procent naszych komponentów sprzętu nadaje się do recyklingu” - mówi Mike Ramandanes, starszy wiceprezes ds. Nowych instalacji w Schindler Elevator. Firma współpracuje z jednymi z najbardziej znanych zielonych budynków w USA, w tym z Hearst Tower, pierwszym budynkiem w Nowym Jorku, który otrzymał złoty certyfikat LEED (od tego czasu uzyskał status platynowy).
Ceny instalacji dla najwyższych budynków mogą wynosić od 500 000 USD dla wind jednomiejscowych do ponad 1 miliona USD dla samochodów dwupokładowych (które zatrzymują się na alternatywnych piętrach, zmniejszając liczbę przystanków na bieg), zgodnie z globalnym raportem Orbis Research z 2017 roku. Firmy użyteczności publicznej oferują ograniczone zachęty podatkowe dla zielonych „zmodernizowanych” wind, a niektórzy instalatorzy oferują pomiary na miejscu, aby pokazać firmom i najemcom, że oszczędności energii są realne. Ale strategia kapitałowa i dążenie do sprzedaży produktów są głównie dziełem samych producentów wind.
Chociaż modernizacja windy jest droga, dywidendy są tego warte. A kiedy programiści przyjmują zrównoważone technologie pionowe, pobudzają innowacje. Innowacja, taka jak „TWIN” Thyssenkrupp, dwupokładowa winda z niezależnymi kabinami poruszającymi się po tych samych szynach prowadzących, pozwala na płynne przemieszczanie się między górną i dolną strefą ponad 30-piętrowych budynków - potencjalnie uwalniając całą podłogę dla biznesu lub rezydencja. Mniejsze mechanizmy windowe, takie jak te opracowane przez Otis, zastępują konwencjonalne liny płaskimi pasami, co zmniejsza ciężar i zmniejsza opór powietrza oraz tarcie cieplne. Rozwiązania te są atrakcyjne dla konsumentów, ale mogą również zaoferować właścicielom budynków znaczne ograniczenie wydatków na energię i bardziej elegancką estetykę w pomieszczeniach.
Wiele firm testuje jeszcze nowszą technologię poza firmą. Na przykład Helsiński producent wind Kone Oyj wiercił 350 metrów w kopalni wapienia, aby stworzyć laboratorium technologiczne, w którym prowadzi eksperymenty z opatentowanym materiałem do podnoszenia, robotyką, rezonansem wibracyjnym i swobodnymi spadkami. A w Niemczech Thyssenkrupp testuje swój nowy „MULTI”, który opiera się na polach magnetycznych zamiast kabli i może biegać wewnątrz lub na zewnątrz budynku, pionowo lub poziomo, oferując architektom nowy zakres możliwości.
Ale epicentrum szaleństwa wieżowców może być Azja i Bliski Wschód. Historyczny program urbanizacji w Chinach radykalnie zwiększył liczbę pionowych projektów transportowych. W Dubaju, w którym znajduje się 18 najwyższych wież na świecie, panoramiczne windy, ergonomiczne systemy niszczenia i technologia redukcji hałasu to znaki rozpoznawcze nowej granicy w technologii pionowej. Jeddah Tower w Arabii Saudyjskiej będzie pierwszym budynkiem, który osiągnie 1000 metrów - czyli dziewięć razy więcej niż pierwsza rakieta księżycowa NASA - kiedy zostanie ukończony w 2020 roku.
Nadejdzie dzień, w którym pasażerka będzie mogła podjechać do 300. historii pokrytej chmurami wieży, której podróż w górę napędzana jest przez pozbawione lin kabiny i energię słoneczną. Windy będą mogły swobodnie podróżować w dowolną stronę, w stylu Willy'ego Wonki, a architekci nie będą już ograniczani przez pionowy kierunek jazdy w górę lub ograniczenia podłoża poniżej. Na planecie, na której zasoby ziemi są ograniczone, zrównoważona elewacja jest najważniejsza.
„Mając do czynienia z ogromną urbanizacją”, mówi Ramandanes, „naszym zadaniem jest zagwarantowanie, że będziemy w stanie dosłownie wznieść się wyżej niż kiedykolwiek wcześniej”.
