Modelowanie komputerowe pomaga budować stadion zasilany energią słoneczną

Gdy 8th World Games zostaną otwarte na Tajwanie w czwartek, impreza zainauguruje nowy, odważny stadion, zaprojektowany nie tylko po to, by zasilać, chłodzić i nawadniać, ale także by wytrzymać tajfuny tropikalnej wyspy i trzęsienia ziemi.

Urzędnicy miejscy w Kaohsiung, drugim co do wielkości mieście na Tajwanie po stolicy Taipei, wynajęli słynnego japońskiego architekta Toyo Ito do zaprojektowania stadionu, zastrzegając tylko, że wykorzystuje on energię słoneczną w projekcie.

"Kaohsiung ma najwięcej słońca na Tajwanie, dlatego chcieliśmy użyć paneli słonecznych" - powiedział Su Chih-hsun, zastępca głównego inżyniera biura konstrukcyjnego w biurze robót publicznych w Kaohsiung. "Tajwan produkuje także wiele paneli słonecznych, ale nie mieliśmy żadnych farm słonecznych", powiedział, "do tej pory".

Rezultatem jest stadion o powierzchni 55 000 miejsc, który zalicza się do najbardziej przyjaznych środowisku budynków w Europie. Świat jest tak piękny, że został nazwany "paralizatorem zasilanym przez słońce".

Technologie informacyjne odegrały ważną rolę w projektowaniu i budowie obiektu.

Na początek, panele słoneczne używane w dachu nie są po prostu umieszczone na szczycie lub zintegrowane z konstrukcją: to dach. Budowniczowie musieli tworzyć nowe materiały podczas budowy i pasować do paneli, aby mogły wytrzymać te elementy, jednocześnie chroniąc widzów.

"Stworzyliśmy nowe materiały do ​​budowy dachu, panele słoneczne w połączeniu z materiałem dachu, i użyliśmy modelowania komputerowego do określić wpływ trzęsień ziemi i tajfunów na to "- powiedział Su.

Modelowanie komputerowe pomogło również ustalić, w jaki sposób można wykorzystać dach do przyciemniania widzów z tropikalnego słońca Kaohsiung.

Rezultatem jest oszałamiający projekt dachu, który może pochwalić się 8 844 Panele słoneczne we wszystkich. Panele nadają dachowi łuszczkowaty, metaliczny wygląd podobny do skóry węża. Mieszkańcy już zaczęli nadawać pseudonimy takie jak "kryształowy wąż" lub "ogon smoka". Spojrzenie pod dachem na kręgosłupowej kolumnie betonowych filarów, które kręcą się wokół stadionu, dodatkowo wzmacnia ich opisowe nazwy.

Su chichocze przy nickach, mówiąc, że lubi myśleć o dachu nie jak o wężu, ale jako osoba otwierająca ramiona na wielki uścisk, dzięki dużemu otworowi z przodu stadionu, mającym na celu promowanie przepływu wiatru.

To nie przypadek, wiatr i woda odegrały rolę w projekcie dachu. Feng shui (dosłownie, wiatr i woda) to tradycyjny chiński system estetyki, który dyktuje projektowanie i rozmieszczenie obiektów w celu poprawy pozytywnego przepływu energii uniwersalnej.

Tajwańskie Centralne Biuro Pogody pomogło określić kierunek wiatru w lecie dla projektantów stadionu i komputera Symulacja pokazała im, jak struktura może zmaksymalizować naturalny efekt chłodzenia wiatru.

W tym celu boki i dach stadionu nie spotykają się w kole, ale zamiast tego rozchodzą się zgodnie z opisem Su, tworząc naturalny tunel aerodynamiczny ochłodzić ludzi podczas gorących lat. Budowniczowie dodali także przy wejściu fontannę w kształcie półksiężyca, aby wiatry przedostały się na stadion.

"Fontanny z przodu warunkują naturalne powietrze", powiedział Su.

Planiści utrzymywali sportowców w umysł, kiedy stworzyli system wiatrowy. Ponieważ wiatr może wpływać na wyniki wielu wydarzeń, w tym lekkoatletycznych, takich jak sprint, modelowanie komputerowe pomogło projektantom zapewnić maksymalną prędkość wiatru na polu konkurencji 2 metry na sekundę, aby dostosować się do międzynarodowych standardów sportowych.

Bez komputerów, modelowanie wielu aspektów stadionu nadal byłoby możliwe, ale byłoby to znacznie bardziej czasochłonne i znacznie mniej dokładne, powiedział Su. Dokładność jest ważna z wielu powodów, głównie z bezpieczeństwa. Tajfuny chłostają Tajwan ciężkim wiatrem i deszczem każdego roku, a tysiące trzęsień ziemi wstrząsa wyspą. Większość temblorów jest tak mała, że ​​są pobierane tylko przez instrumenty naukowe, ale niektórzy obalili budynki i zabili ludzi.

Ogólnie rzecz biorąc, dach kosztował około 800 milionów NT (24,3 miliona USD) na budowę, jak powiedział Su, z 500 milionów USD w karcie słonecznej. Ale z biegiem czasu dach pomoże mu zapłacić.

Podczas wydarzeń dach pokrywa 70 procent zapotrzebowania na energię elektryczną na stadionie, pozostałe 30 procent pochodzi z państwowej spółki energetycznej. Kiedy nie jest używana, większość energii generowanej przez dach słoneczny trafia do okolicznych dzielnic miasta.

Według oficjalnych danych stadion generuje średnio 1,1 miliona kilowatogodzin rocznie, a przy obecnych kosztach energii elektrycznej na Tajwanie, NT 3 USD za kilowatogodzinę, struktura pozwoli zaoszczędzić NT 3,3 miliona dolarów rocznie dla miasta.

Tu znowu IT odgrywa kluczową rolę na nowym stadionie. Chipy czujników na dachu śledzą cały pobór i dystrybucję energii elektrycznej, przesyłając informacje do serwerów w stacji kontrolnej, która jest podobna do małej elektrowni znajdującej się w obiekcie.

Inny rodzaj chipu czujników śledzi słoneczną pogodę na dachu farmy poprzez rozwiązywanie problemów z uszkodzonymi lub uszkodzonymi panelami. Istnieje 20 do 30 czujników w każdym rzędzie paneli słonecznych i około 200 rzędów na dachu.

Planiści budynku mieli jeszcze jedno zadanie na stadionie, jakby nie wystarczało wytwarzanie energii, cień i tunel aerodynamiczny.

Dach zbiera również wodę deszczową do użytku na stadionie. Pada często w Kaohsiung, choćby przez część dnia.

System rur przenosi wodę do zbiorników podziemnych, gdzie jest sterylizowany, a następnie ponownie wykorzystywany w pomieszczeniach wypoczynkowych, na trawę i fontannę w kształcie półksiężyca i gdzie indziej.

Ostatnim akcentem na stadionie było spojrzenie na wykorzystanie materiałów nadających się do recyklingu. Znaczna część stadionu może być ponownie wykorzystana lub poddana recyklingowi, powiedział Su, w tym stal w całym kadrze, plastikowe siedzenia i wiele innych.

Światowe Igrzyska, które odbywają się w dniach 16-26 lipca tego roku, to międzynarodowe wydarzenie sportowe, w które nie grali Igrzyska olimpijskie, w tym rugby, zapasy sumo, squash, wspinaczka skałkowa, wyścigi łodzi smoczych, spadochroniarstwo i przeciąganie liny.