Koneen hissiteknologia

Koneen hissiteknologia

Hiilikuidulla pilviin

Koneen hiilikuituista hissiköyttä tuskin myydään metriäkään kotimaahan, mutta siinä tiivistyy puoli vuosisataa suomalaisen teollisuuden vahvuuksia. Patentoidulla UltraRope-köydellä voidaan tehdä kilometrin korkuisia hissejä.

Amatöörin ensivaikutelma on epäusko. Kapea hihna näyttää tavalliselta muovilistalta. Näppituntumalta sen luulisi sopivan ennemminkin seinäjulisteen ripustamiseen kuin hissikorin nostamiseen noin yhdeksän Stadionin tornin korkeuteen.

Yhdeksän tornia tekee vajaat 650 metriä, mikä on rakenteilla olevan Jeddah Towerin korkeimman hissikuilun mitta. Saudi-Arabiaan valmistuvan rakennuksen kokonaiskorkeudeksi kaavaillaan kymmenisen metriä päälle kilometri, joten suomalaisilla olisi ollut valmius­ mennä aivan huipullekin asti. Asiakkaan tilauksen mukaisesti Koneen hissi nousee tässä projektissa kuitenkin vain 165. kerrokseen.

Juuret syvällä

Rakennustekniikkaa mullistavan innovaation tarina alkaa oikeastaan jo ennen vuotta 1975. Parikymppinen insinööri­ Raimo Pelto-Huikko tuli silloin töihin Koneen konttoriin Munkkiniemeen, mutta hiilikuidun idea oli pyörinyt hänen päässään jo useampia kuukausia.

Eksoottisesta materiaalista oli puhuttu kevytrakennetekniikan kurssilla, joten yhtiön raskaiden teräsköysien keskellä se vaikutti luonnolliselta kehityksen suunnalta. Ensimmäiset laskelmat Pelto-Huikko teki 80-luvun alussa, mutta projektin onnistuneeksi osoittautunut ajoitus käynnistyi toden teolla vasta 2000-luvun puolivälissä.

Siitä eteenpäin oikeastaan kaikki suomalaisen teollisuuden vahvuudet nivoutuivat yhteen. Pelto-Huikko toi nerokkaan oivalluksen ja uudisraivaajan ­sitkeyden, perheyhtiön itsenäinen johto vaistosi mahdollisuuden, ja Petteri ­Valjuksen johtamat insinöörit paneutuivat tehtävään parhaiden teekkariperinteiden mukaisesti.

Isänmaallisuus ei ole liioittelua, sillä sama idea oli tietysti oivallettu maailmallakin, mutta kevyttä hissiköyttä ei vain saatu aikaiseksi. Aikaa tuhlattiin muun muassa materiaaleihin, jotka syttyivät tuleen kipinöistä tai sulivat, jos köysi jäi luistamaan vetopyörään.

Miljoona varmistusta

Tavallisessa hissiköydessä on parisataa teräslankaa kaksoisspiraaleina ydinsäikeen ympärillä. Pelto-Huikko ja Valjus oivalsivat paremman ratkaisun löytyvän täysin toisesta suunnasta, sillä vaatimattoman näköisessä hihnassa on vajaat miljoona vastaavaa ”lankaa”, mutta ne ovat kierteiden sijasta suorina.

Elastomeerimatriisin sisään on valettu neljä hiilikuituun pohjautuvaa komposiittiprofiilia, joissa kussakin kulkee runsaat 200 000 säiettä. Amatöörin silmään muovilistalta näyttänyt muoto on itse asiassa läheistä sukua konetekniikan historian vanhimmalle voimansiirtomenetelmälle eli lattahihnalle.

Vertauskohdan voi hakea vaikkapa mummolan poljettavasta ompelukoneesta, eikä UltraRopen periaate kovin paljon siitä poikkeakaan. Elastomeerin tehtävä on suojata kuormaa kantavia komposiittisäikeitä ja asettaa ne hissimoottorin veto­pyörän uriin, jolloin elastomeerin nahkeudesta syntyy myös moottorivoiman välittämiseen tarvittava kitka.

Tuloksena on entisiin teräsköysiin verrattuna niin monta uutta etua, ettei Kone kilpailusyistä paljasta ensimmäistäkään UltraRopen ominaisuuksiin liittyvää tarkkaa mittalukua. Pelto-Huikko kuvailee summittaisesti, että esimerkiksi 500 metrin perinnehississä koko liikkuva massa on noin 30 tonnia, mistä yli puolet koostuu pelkistä teräsköysistä. Järjestelmään täytyy siis asentaa useita köysiä vain kantamaan toisten köysien paino.

Jeddah Towerin 130 metriä korkeam­pien Kone-hissien nostoköydet taas painavat vähän yli puolitoista tonnia.

Sadasta metristä ylöspäin

Valjus puolestaan kiusaa vertaamalla, että UltraRopen vetolujuus on samaa luokkaa kuin 13 millimetrin teräsköydessä, mutta metripaino vastaa kuuden millin vaijeria.

Täytyy tosin ottaa huomioon, että lukemien vaikutus alkaa tehota vasta yli sadan metrin korkeudessa. Matalammissa rakennuksissa teräksen painon ja lujuuden suhde on yhä kilpailukykyinen, joten Kone itsekin ottaa UltraRopen käyttöön vasta, kun kerroksia alkaa olla yli 25.

Tästä syystä Suomessa ei aivan lähiaikoina päästä kokemaan hiilikuituhissin hiljaista pehmeyttä, mutta toisaalta teknologialle löytyy joukoittain potentiaalisia asiakkaita erityisesti Aasian markkinoilla. Pelkästään yli 300 metrin taloja rakennetaan kymmenittäin joka vuosi, ja 100–300 metrin korkeudet ovat maailmalla arkipäivää. Puolesta kilometristä ylöspäin UltraRopelle ei tällä hetkellä löydy taloudellisesti järkeviä vaihtoehtoja.

Pelkkä painon etu vielä kasvaa metri metriltä. UltraRopen oman massan kannattelusta alkaisi tulla teräsköysien kaltainen ongelma vasta jossain viiden kilometrin paikkeilla, kun osa kapasiteetista tarvitaan hissikorin ja muiden komponenttien kannatteluun.

Pelkän oman painon kannattelu onnistuu 72 kilometrin pituuteen, kun teräsköysi katkeaa 15 kilometrin kohdalla. Suomalaisen hihnan käyttöikä on myös noin kaksi kertaa terästä pidempi, ja lisäksi hiilikuidulla on ohessa esitelty etu, jota voisi luonnehtia musikaaliseksi.

Parempaan kaupunkiin

Koneen neuvotteluhuoneessa Hyvinkäällä täytyykin palauttaa mieleen, kuinka suuresta yhtiöstä on kyse. Yritys toimii 60 maassa.

Pelkästään firman mekaanikot tekevät yhden työpäivän aikana yli 70 000 huoltokeikkaa. Uusien hissien, liukuportaiden ja automaattiovien tilauksia tulee 500. Tasaisella vauhdilla tilauksia siis saadaan vajaan kolmen minuutin välein, ja huoltoja tehdään suunnilleen joka sekunti.

Numerot voi suhteuttaa siihen, että saman sekunnin aikana Koneen laitteita käyttää runsaat 11 000 ihmistä eli miljardi päivässä. Kone onkin mukana maail­man urbanisaation vyöryssä paljon suuremmalla voimalla kuin hyvinkääläisessä metsämaisemassa tulisi mieleen. Ultra­Rope on vain yksi, joskin merkittävä innovaatio 3 000 patentin joukossa, joista yhtiö on rakentamassa varsin kokonaisvaltaista visiota kaupunkielämän sujuvoittamiseen.

Jo tänään kaupunkilainen voi esimerkiksi ajaa autonsa työpaikan talliin ja näppäillä tiedon saapumisestaan Koneen mobiilisovellukseen. Siitä hetkestä eteenpäin suomalainen järjestelmä avaa tarvittavat kulkureitit, lähettää oikean hissin aulaan odottamaan, sytyttää valot oikeassa kerroksessa ja tarvittaessa esittää hissin näyttöruudulla juuri tämän henkilön tarvitsemaa tietoa esimerkiksi päivän aikataulusta.

Älyä ihmisvirtaan

Koneen nimi tälle kokonaisuudelle on ”people flow intelligence” eli älykäs ihmisten virta. Kohtalaisen muhkean esimerkin voi ottaa Mekassa sijaitsevasta hotellista.

Kompleksissa on seitsemän rakennusta, joista Koneen people flow -järjestelmä auttaa Joensuun verran ihmisiä ulos rukoushetkeen. Asiakkaita on siis 75 000, aikaa matkaan saa kulua vartti, ja kun muslimeista on kyse, sama toistuu viisi kertaa päivässä.

Heti seuraavaksi konelaiset siirtävät keskustelun kilometrin korkuiseen torniin, sillä se toimii esimerkkinä rajojen siirtämisestä. Kuten sanottu, Jeddassa olisi voitu mennä huipulle asti, mutta tuokin raja perustuu vain hissin muiden komponenttien toimintakykyyn. UltraRopen ja nostoteknologian puolesta voitaisiin jo nyt nousta ainakin kahteen kilometriin.

Keskustelua kuunnellessa käy selväksi, että Koneen rajat eivät ole vielä lähelläkään.

Rekka ruuhkassa

Yksi teräsköyden ongelmista on eräänlainen huono vire, sillä hissikorin kiristämänä se muistuttaa jättimäistä kitaran kieltä. Köysi värähtelee pituudesta riippuen suunnilleen samalla taajuudella, jolla pilvenpiirtäjä huojuu kovassa myrskyssä. Pahimmalla kelillä teräsköydet voivat heilua seinästä seinään, jolloin hissiä ei voi käyttää.

Hiilikuitu taas soi keveytensä ja lujuutensa ansiosta korkeammalla nuotilla, joten yhtä haitallista resonanssia ei pääse syntymään, ja yleensä se jää kokonaan rakennuksen alimman taajuuden yläpuolelle.

Hiilikuitu myös säästää sähköä. Tyypillisessä pilvenpiirtäjässä tehdään noin 50 000 hissimatkaa päivässä, ja jokaisessa kerroksessa hissi täytyy ensin jarruttaa pysähdyksiin ja sitten kiihdyttää taas vauhtiin. Yhden 24 hengen hissin sähkönkulutus voi olla 130 000 kWh vuodessa.

Tässä suhteessa teräsköysillä kulkeva hissi on kuin kuorma-auto keskustan ruuhkassa, kun hiilikuituhissi muistuttaa pikkuautoa. Itse asiassa Koneen ohjausjärjestelmä ottaa jarrutusenergiaa talteen hybridiauton tavoin, mutta suurin säästö syntyy UltraRopen keveydestä. 500 metrissä säästö on 15 prosentin luokkaa, ja toistaiseksi vielä teoreettisella 800 metrin tasolla se olisi 45 prosenttia.

Hiilikuidun edut kruunaa hankkeen ajoituksen osuminen kansainväliseen pilvenpiirtäjien buumiin.Ensimmäinen UltraRope asennettiin suhteellisen matalaan 226 metrin hotelliin Singaporessa kolme vuotta sitten, mutta tästä eteenpäin suomalaiset pystyvät lyömään kovan valtin pöytään, kun maailmalla suunnitellaan yhä korkeampia rakennuksia ja asiakkaat osaavat kiinnittää huomiota energiankulutukseen.

Kone Oy

• Perustettu Suomessa vuonna 1910

• Valmistaa hissejä, liukuportaita ja automaattiovia. Merkittävässä roolissa ovat myös laitteiden huolto ja modernisointi.

• Henkilöstö noin 50 000

• Liikevaihto 8,6 miljardia euroa (2015)

• Uusien laitteiden osuus noin 60 %, palvelut noin 40 %

• Liikevaihto markkina-alueittain 2015: Eurooppa, Lähi-Itä ja Afrikka 39 %, Amerikka 17 %, Aasia ja Tyynenmeren alue 44 %

• Omia toimintoja yli 60 maassa, jakelijoita noin 80 maassa. Asiakkaita on noin 400 000.

Rekka ruuhkassa

Yksi teräsköyden ongelmista on eräänlainen huono vire, sillä hissikorin kiristämänä se muistuttaa jättimäistä kitaran kieltä. Köysi värähtelee pituudesta riippuen suunnilleen samalla taajuudella, jolla pilvenpiirtäjä huojuu kovassa myrskyssä. Pahimmalla kelillä teräsköydet voivat heilua seinästä seinään, jolloin hissiä ei voi käyttää.

Hiilikuitu taas soi keveytensä ja lujuutensa ansiosta korkeammalla nuotilla, joten yhtä haitallista resonanssia ei pääse syntymään, ja yleensä se jää kokonaan rakennuksen alimman taajuuden yläpuolelle.

Hiilikuitu myös säästää sähköä. Tyypillisessä pilvenpiirtäjässä tehdään noin 50 000 hissimatkaa päivässä, ja jokaisessa kerroksessa hissi täytyy ensin jarruttaa pysähdyksiin ja sitten kiihdyttää taas vauhtiin. Yhden 24 hengen hissin sähkönkulutus voi olla 130 000 kWh vuodessa.

Tässä suhteessa teräsköysillä kulkeva hissi on kuin kuorma-auto keskustan ruuhkassa, kun hiilikuituhissi muistuttaa pikkuautoa. Itse asiassa Koneen ohjausjärjestelmä ottaa jarrutusenergiaa talteen hybridiauton tavoin, mutta suurin säästö syntyy UltraRopen keveydestä. 500 metrissä säästö on 15 prosentin luokkaa, ja toistaiseksi vielä teoreettisella 800 metrin tasolla se olisi 45 prosenttia.

Hiilikuidun edut kruunaa hankkeen ajoituksen osuminen kansainväliseen pilvenpiirtäjien buumiin.Ensimmäinen UltraRope asennettiin suhteellisen matalaan 226 metrin hotelliin Singaporessa kolme vuotta sitten, mutta tästä eteenpäin suomalaiset pystyvät lyömään kovan valtin pöytään, kun maailmalla suunnitellaan yhä korkeampia rakennuksia ja asiakkaat osaavat kiinnittää huomiota energiankulutukseen.

Kone Oy

• Perustettu Suomessa vuonna 1910

• Valmistaa hissejä, liukuportaita ja automaattiovia. Merkittävässä roolissa ovat myös laitteiden huolto ja modernisointi.

• Henkilöstö noin 50 000

• Liikevaihto 8,6 miljardia euroa (2015)

• Uusien laitteiden osuus noin 60 %, palvelut noin 40 %

• Liikevaihto markkina-alueittain 2015: Eurooppa, Lähi-Itä ja Afrikka 39 %, Amerikka 17 %, Aasia ja Tyynenmeren alue 44 %

• Omia toimintoja yli 60 maassa, jakelijoita noin 80 maassa. Asiakkaita on noin 400 000.