Datamodellering bidrar til å bygge soldrevet stadion

Når 8. verdensspill åpnes i Taiwan på torsdag, vil arrangementet innvide en dristig ny stadion, designet for ikke bare å drive strøm, kjøle og vann, men også å tåle den tropiske øyens tyfoner og jordskjelv.

Byens tjenestemenn i Kaohsiung, den nest største byen i Taiwan etter hovedstaden Taipei, ansatt den berømte japanske arkitekten Toyo Ito for å designe stadion, og sier bare at han bruker solenergi i designen.

"Kaohsiung får mest sol i Taiwan, derfor ønsket vi å bruke solcellepaneler," sa Su Chih-hsun, nestleder sjefingeniør på byggekontoret i Kaohsiungs offentlige arbeidsbureau. "Taiwan produserer også mange solcellepaneler, men vi har ikke noen solbruk," sa han og sa til nå. "

Resultatet er et 55.000 sete-stadion som er blant de mest miljøvennlige bygningene i verden og er så vakker, er det blitt kalt "soldrevet stunner".

Informasjonsteknologi spilte en viktig rolle i utformingen og bygningen av anlegget.

For det første er solcellepanelene som brukes i taket ikke bare plassert på toppen eller integrert i strukturen: de er taket. Byggerne måtte lage nye materialer under konstruksjonen og passe sammen panelene slik at de kunne tåle elementene samtidig som de beskyttet tilskuerne.

"Vi skapte nye materialer for å bygge taket, solpaneler kombinert med takmateriale, og vi brukte datamodellering til bestemme hvilke mulige virkninger jordskjelv og tyfoner ville ha på det, sa Su.

Datamodellering bidro også til å bestemme hvordan taket kunne brukes til å skygge tilskuere fra Kaohsiungs tropiske sol.

Resultatet er et fantastisk takdesign med 8,844 solpaneler i det hele tatt. Panelene gir taket et skifer metallisk utseende som ligner huden. Lokale beboere har allerede begynt å gi det kallenavn som "krystallslange" eller "dragehale". Et blikk under taket på den ryggsøylesøylen av betongstolper som bøyer seg rundt stadion gir videre tro på deres beskrivende navn.

Su snakker ved kallenavnene og sier at han liker å tenke på taket ikke som en slange, men som En person som åpnet armene for en stor klemme, skyldes den store åpningen på forsiden av stadion som var ment for å fremme vindstrømmen.

Det var ingen tilfeldighet at vind og vann spilte en rolle i takdesignet. Feng shui (bokstavelig talt vind og vann) er et tradisjonelt kinesisk estetikksystem som dikterer design og plassering av objekter for å forbedre den positive strømmen av universell energi.

Taiwans sentrale værbureau bidro til å bestemme vindretningen til sommeren for stadiondesignerne og datamaskinen simulering viste dem hvordan strukturen kunne maksimere vindens naturlige kjøleeffekt.

I den forbindelse møtes sidene og taket på stadion ikke i en sirkel, men i stedet splitter ut som Su beskriver, og skaper en naturlig vindtunnel til kule folk av i varme somre. Byggerne har også lagt til en halvmåneformet fontene ved inngangen til at vindene skal passere på vei inn på stadion.

"Springene utgjør luften naturlig," sa Su.

Planleggerne holdt idrettsutøvere i tankene da de skapte vindsystemet. Siden vind kan påvirke ytelsen i mange arrangementer, blant annet sports- og sportsporter som sprinting, hjalp datamodellering designere med å sikre maksimal vindhastighet på konkurransefeltet på 2 meter per sekund, for å overholde internasjonale sportsstandarder.

Uten datamaskiner, modellering for mange aspekter av stadionet ville fortsatt ha vært mulig, men det ville vært langt mer tidkrevende og langt mindre nøyaktig, sa Su. Nøyaktighet er viktig for en rekke grunner, hovedsakelig sikkerhet. Tyfoner lash Taiwan med tung vind og regn hvert år, og tusenvis av jordskjelv rister på øya. De fleste temblors er så små at de bare hentes av vitenskapelige instrumenter, men noen har omtalt bygninger og drept folk.

Alt i alt koster taket rundt NT $ 800 millioner (US $ 24,3 millioner) å bygge, Su sa, med NT $ 500 millioner av tabellen for solpaneler alene. Men over tid vil taket bidra til å betale for seg selv.

Under hendelsene leverer taket 70 prosent av stadionets strømbehov, og de andre 30 prosent kommer fra statens kraftselskap. Når de ikke er i bruk, går det meste av kraften fra soltaket til de omkringliggende bydelene i byen.

Offisielle brukere anslår at stadion vil generere gjennomsnittlig 1,1 millioner kilowatt-timer per år, og til dagens strøm av elektrisitet i Taiwan, NT $ 3 per kilowatt-time, vil strukturen spare NT $ 3,3 millioner per år for byen.

Her spiller IT igjen en nøkkelrolle i den nye stadion. Sensorbrikker på taket holder styr på all strøminntak og -fordeling, og sender informasjonen til servere i kontrollstasjonen, som ligner på et lite kraftverk inne i anlegget.

En annen type sensorchip holder oversikt over soltaket på taket gård ved feilsøking for ødelagte eller skadede paneler. Det er 20 til 30 sensorbrikker per rad solpaneler og rundt 200 rader på taket.

Byggeplanleggerne hadde en oppgave på stadion, som om kraftproduksjon, skygge og vindtunneling ikke var nok.

Taket samler også regnvann til bruk på stadion. Det regner ofte i Kaohsiung, bare for en del av dagen.

Et rørsystem forsyner vannet med å holde tanker under jorden der det steriliseres og deretter gjenbrukes i hvilerom, til gress og halvmånefontene, og andre steder.

Den endelige berøringen på stadion var et øye mot bruk av resirkulerbare materialer. Mye av stadion kan gjenbrukes eller resirkuleres, sa Su, inkludert stål gjennom rammen, plastseter og mer.

World Games, holdt 16.-26. Juli i år, er et internasjonalt arrangement for sport som ikke spilles i Olympiske leker, inkludert rugby, sumo bryting, squash, fjellklatring, drake båt racing, fallskjermhopping og tragisk krig.