Android

Datormodellering hjälper till att bygga soldatoriska stadioner

lego timelapse stadion

lego timelapse stadion
Anonim

När 8: e världsspel öppnas i Taiwan på torsdagen, kommer evenemanget att inviga en djärv ny stadion, som är utformad inte bara för kraft, kyla och vatten själv utan även för att motstå den tropiska öens tyfoner och jordbävningar.

Stadens tjänstemän i Kaohsiung, den näst största staden i Taiwan efter huvudstaden Taipei, anställde den berömda japanska arkitekten Toyo Ito för att designa arenan och förklarade att han bara utnyttjar solenergi i designen.

"Kaohsiung får mest solstråle i Taiwan, det är därför vi ville använda solpaneler", säger Su Chih-hsun, biträdande chefingenjör på byggkontoret vid Kaohsiungs offentliga arbetsbyrå. "Taiwan producerar också mycket solpaneler, men vi hade inga solanläggningar", sa han och sa "tills nu."

Resultatet är en 55.000 sätestadion som ligger bland de mest miljövänliga byggnaderna i värld och är så vacker det har kallats den "soldrivna makten".

Informationsteknik spelade en viktig roll vid utformningen och byggandet av anläggningen.

För att börja med är de solpaneler som används i taket inte helt enkelt placerade ovanpå eller integrerad i strukturen: de är taket. Byggarna var tvungna att skapa nya material under konstruktionen och fästa panelerna så att de kunde stå emot elementen och skydda åskådare.

"Vi skapade nya material för att bygga taket, solpaneler i kombination med takmaterial och vi använde datormodellering till bestämma de möjliga effekter som jordbävningar och tyfoner skulle ha på den ", sade Su.

Datormodellering hjälpte också att bestämma hur taket skulle kunna användas för att skugga åskådare från Kaohsiungs tropiska sol.

Resultatet är en fantastisk takdesign med 8 844 solpaneler i alla. Panelerna ger taket en skalig metallisk look som liknar ormhud. Lokala invånare har redan börjat ge det smeknamn som "kristallormen" eller "drakens svans". En titt under taket vid den ryggradsliknande kolonnen av betongpelare som kurvor runt arenan ger ökad trovärdighet till deras beskrivande namn.

Su chuckles vid smeknamnen och säger att han tycker om att tänka på taket inte som en orm men som en person som öppnar armarna för en stor kram, på grund av den stora öppningen på framsidan av arenan, menade att främja vindflödet. Det var ingen olycka vind och vatten spelade en roll i takdesignen. Feng shui (bokstavligen vind och vatten) är ett traditionellt kinesiskt estetiksystem som dikterar design och placering av föremål för att förbättra det positiva flödet av universell energi.

Taiwans centrala väderbyrå bidrog till att bestämma sommartidens vindriktning för stadionens designers och dator simulering visade dem hur strukturen skulle kunna maximera vindens naturkylningseffekter.

I detta syfte möter stadens sidor och tak inte i en cirkel, utan sprids istället som Su beskriver, vilket skapar en naturlig vindtunnel till kyla människor bort under heta somrar. Byggarna lade också till en halvmåneformad fontän vid ingången för att vindarna skulle passera genom på vägen in på stadion. "

" Fontänerna utses framför luften naturligt ", sade Su.

Planerna höll idrottare i sinne när de skapade vindsystemet. Eftersom vind kan påverka prestanda i många händelser, bland annat spår- och fältsport som sprintning, har datormodellering hjälpt designers att säkerställa en maximal vindhastighet på tävlingsområdet på 2 meter per sekund, för att överensstämma med internationella sportstandarder.

Utan datorer, modellering för många aspekter av stadion skulle fortfarande ha varit möjligt men det skulle ha varit mycket mer tidskrävande och betydligt mindre exakt, sa Su. Noggrannhet är viktigt för en mängd anledningar, främst säkerhet. Tyfoner snurrar Taiwan med tung vind och regn varje år, och tusentals jordbävningar skakar ön. De flesta av temblorsna är så små att de bara hämtas av vetenskapliga instrument, men vissa har tappat bort byggnader och dödade människor.

Totalt kostar taket cirka NT $ 800 miljoner (USD 24,3 miljoner) för att bygga, Su sa, med NT 500 miljoner dollar i fliken för solpaneler ensam. Men över tiden bidrar taket till sig själv.

Under evenemanget levererar taket 70 procent av stadionets elbehov och de övriga 30 procenten kommer från statens kraftbolag. När de inte används, går det mesta av kraften från soltaket till omgivande stadsdelar i staden.

Tjänstemän uppskattar att stadion kommer att generera i genomsnitt 1,1 miljoner kilowatt-timmar per år och till den nuvarande elkostnaden i Taiwan, NT $ 3 per kilowatt-timme, kommer strukturen att spara NT 3,3 miljoner per år för staden.

Här spelar IT återigen en nyckelroll i den nya arenan. Sensorchips på taket håller reda på all elintag och distribution, och skickar informationen till servrar i kontrollstationen, vilket liknar ett litet kraftverk i anläggningen.

En annan typ av sensorkrets håller ögonen på soltaket på taket gård genom felsökning för brutna eller skadade paneler. Det finns 20 till 30 sensorchips per rad solpaneler och cirka 200 rader på taket.

Byggnadens planerare hade ytterligare en uppgift för arenan, som om elproduktion, skugga och vindtunnel inte var tillräcklig.

Taket samlar också regnvatten för användning inom stadion. Det regnar ofta i Kaohsiung, om det bara för en del av dagen. Ett system av rör förmedlar vattnet för att hålla tankar under jord, där det steriliseras och sedan återanvänds i vilolägenheter, för gräset och halvmånens fontän och på andra håll.

Den slutliga handen på stadion var ett öga på att använda återvinningsbara material. Mycket av arenan kan återanvändas eller återvinnas, sa Su, inklusive stålet i hela ramen, plaststolar och mer.

World Games, som hålls 16-26 juli i år, är ett internationellt evenemang för sport som inte spelas i OS, inklusive Rugby, Sumo brottning, squash, bergsklättring, Dragon Boat Racing, fallskärm och krigskrig.