作品解读︱南极救援线,利用地壳能量反向修复极地冰川

2023-10-14     UniDesignLab

原标题:作品解读︱南极救援线,利用地壳能量反向修复极地冰川

转自:UA设计学堂

南极救援线

Antarctic Rescue Line

作品《Antarctic Rescue Line

斩获2023eVolo摩天楼竞赛荣誉奖

学员:鲁宇峰,王玥,李睿琪,蒋雨桐,陶豫媛。

2023eVolo竞赛营团队

︱概念生成︱

项目背景:

近年来,人类文明的发展在消耗大量自然资源的同时,也向自然界中排放了大量的温室气体。这导致全球气温逐渐上升,南极的冰川急剧的融化。冰川的消融会带来许多致命的问题:海平面上升、冰川淡水资源流失、南极生物栖息地急剧缩减、冰冻在冰川中的细菌和病毒被释放……

根据美国国家冰雪数据研究中心(NSIDC)报告,2023年南极海冰面积已经缩减至191万平方公里,为1979年有记录以来最低水平。南极大陆冰川的融化速度也在不断加快。在海冰完全融化之后,南极大陆的冰川也危在旦夕。在我们研究南极冰川融化的过程中,发现根据冰川预测图像显示,南极西部冰川融化的速度远快于东部地区。

成因探究:

在发现这一现象后我们仔细的探究了背后的原因。我们发现在南极西部有个名叫玛丽伯德地的地区,这里的地壳板块比较薄,只有17公里厚。地球内部的热能冲破地壳的束缚,在南极西部冰川下释放,导致冰川融化速度进一步加快。从软流层上涌的岩浆冲击地壳,形成了壮观的裂谷体系。测量数据显示,这片地区每平方米释放出的地热能为150毫瓦。与此同时,海洋洋流也在不断冲击着南极冰川。在地底热量和洋流的双重作用下,南极西部冰川底部逐步融化,形成了壮观的冰洞体系,其中最大的一个洞面积超过38平方公里。

建筑设想:

为了将地热辐射对南极冰川的影响降至最低,我们准备从热量传出的源头——地壳裂缝——将它阻断。因为地壳裂缝十分狭长在建筑形体设想的过程中我们从沙特将要建造的摩天大楼THE LINE中获得灵感,想要设计一个可以根据裂缝长度无限延长的摩天大楼,它具有将热能转化为电能和制冰两大主要功能。这使我们的摩天大楼同时缓解了地球的能源问题和环境问题。

我们设想的摩天大楼会吸收从裂缝中传出的热量并将其转化为电能,然后将电能储存在方形的电池单元中。由世界各地驶来的运送电池的能源潜艇将会把空电池运送来,再将充满的电池运送到其他地区进行利用。

除此之外,我们的建筑塔冠部分具有制冰功能。建筑生成的冰块由于浮力的作用会向上浮。处于冰洞中的摩天楼制造的冰会逐步堆积在冰洞的顶壁上,起到加固和复原冰川的作用。在冰洞之外的摩天楼制造的冰会直接漂浮到海面上,增加海冰的面积。

电池单元充电流程:

相邻的两座摩天楼之间设置有电池运行隧道。当潜艇停靠之后,小的电池运载机器人就会将空电池从中取出,通过摩天楼上的电池进出口送入到大楼内部的电池隧道中。

空电池顺着轨道继续向摩天楼顶端行进,在顶部的环状轨道进行轨道转换,然后从相邻轨道向下运动至底部水平区域进行充电。电池轨道行进至底部水平区域时由于电磁感应的作用会逐渐充满电能。随后充满的电池单元继续行进至相邻大楼上进行储存,等待电池运载机器人将其运送至潜艇上。

颜色的意义:

摩天楼上的电池进出口具有指示灯,它会在橙色与蓝色两种颜色之间进行转换。当指示灯为橙色时,说明该进出口内部的电池仓库已经储存满了充满电的电池单元;当指示灯为蓝色时,说明该电池仓库还未储满电池单元。小的电池运载机器人会自动识别指示灯的颜色来判断从哪个电池进出口送入或取出电池。

每个电池单元在没有电的状态下是不发光的。在轨道上运动进行充电的过程中,电池单元会逐步从不发光状态转变为发光状态。电池单元发光的亮度代表着其内部电能储存量的多少。

热处理:

地壳裂缝传出的热量通过建筑底部的热发电装置不断被吸收。其余未被吸收的热量将会被建筑外部的热反射罩禁锢,防止外泄对南极环境产生影响。制冰系统产生的热量会被释放到建筑核心筒的空腔中,回到底部再次被吸收发电。

︱技术原理︱

制冰系统:

制冰系统只存在于建筑的塔冠部分,是由一套海水过滤系统和一套制冷系统所组成。海水过滤系统在吸收海水之后将其过滤为易结冰的纯净水,并储存在梯形的水箱中。水箱中温度较高的纯净水将热量传递给下部制冷系统中的低温制冷剂。制冷剂在制冷系统中进行循环,在热收集装置中重新降温后继续参与制冷。热收集装置收集的热量会被释放到建筑核心筒中,回到底部参与热发电。当水箱中的纯净水全部凝完毕,会触发压力传感器,将水箱上口打开。冰块会由于浮力的作用自动上浮。

地热发电系统:

热电转换系统:

热电转换系统采用的是增强型地热系统(EGS),这种系统是提取深部地层高温岩体地热能的关键技术。在这个系统中,低温的CO2在接受裂缝中的高温海水、高温岩石传递的热量之后会变为高温高压的CO2气流,并使上部的涡轮高速转动进行发电。

这部分设备产生的电能会为整个建筑运转提供能量,包括:电磁转换系统供电、制冰系统供电、建筑运行供电。

电磁转换系统:

低压电流在进入输电导线通过转换器、继电器之后经电流放大装置形成高压电流,在环形线圈中形成磁场。磁场经过多层加强成为高强磁场,向电池轨道方向释放。

电磁充电系统:

电池单元在电池轨道上通过磁悬浮原理进行运动。同时,电磁转换系统释放的磁场方向是垂直于电池轨道的。电池单元内部设置有MCR-WPT电路系统,它在电池单元运动的过程中切割垂直方向上的高强磁场,会由于电磁感应原理产生电能并储存在该系统中。

︱方案表达与空间设计︱

整个建筑从建模到成图的工作流为Rhino+Vary+PS。这种虚拟的概念设计在效果图绘制上主要依靠PS。

第一个大场景主要展示的是建筑在冰洞中制冰的场景,可以清晰看到建筑塔冠不断有冰块上浮和周围潜艇工作的画面。近景的建筑放大凸显建筑细节;远景建筑连续重复,体现不断延伸的特色。

第二个场景选择以竖向的画面展现单体建筑的状态。海洋剖面+地壳剖面结合的形式既体现出建筑与海面之上的关系,又表达了地壳裂缝和下部的地热环境。在细节处理上,提亮围绕建筑环游的鱼群以突出画面的重点,还增加了邮轮、潜艇等元素丰富画面细节。

除了两个大场景反应建筑整体的状态之外,还有三张小场景来表现建筑不同位置的空间与功能,顺序按建筑单体从上至下来展开。

第一张小场景以仰视的角度将塔冠部分制冰的画面放大。能看到橙与蓝两个不同状态下的电池进出口与建筑内部电池轨道上的空电池与满电池。

第二张小场景着重表达电池运载机器人在停靠坪附近工作的画面。同时也能清晰地看到下面的能量罩和内部的电池轨道。

第三张主要表现建筑水平部分能量罩中电池轨道的场景。电池单元在轨道上运动并进行充电,旁边的电磁转换模块亮着蓝光不断工作运行,向外发出强力磁场。

︱成果展示︱

学习心得

eVolo摩天大楼竞赛强调通过摩天大楼来解决我们地球上存在的各种问题,包括环境污染、气候恶化、社会问题、未来人居等。在概念构思的时候我们花费了较长的时间,这也是必要的。因为这项竞赛并没有每年变换题目,随着这些年的举办很多概念都已经被之前的参赛者探索过了,想到一个新的巧妙的概念也变得越来越不容易。

评委主要看重的大概是这几个方面:概念是否巧妙和新颖建筑造型与结构是否创新图纸表达是否充分和美观。

在构思概念的时候尽量不要和之前的作品重复,也尽量不要做一些老生常谈的概念,如:火山爆发、建筑墓地、太空垃圾等,因为这些概念几乎每年都会被拿出来讨论,不是特别新颖(当然如果能做的很新奇也是可以的)。也不推荐太过抽象的概念,会让读者一头雾水。一个好的概念在别人阅览完你的作品之后会给人耳目一新、学到东西的感觉。

在建筑造型与结构方面也需要创新。这部分很重要,因为它关系到概念的表达和表现图的美观。首先,造型一定需要和概念所构思的功能结合起来,为建筑的每一个部分赋予合理的功能。然后就是在满足功能需求的前提下造型当然是越创新越炫酷越好啦,可以借助GH、Maya等工具进行辅助。

图纸表达方面首先需要清晰的表达出所构思摩天大楼的合理性,给出相应的科学依据,然后需要让图纸尽可能看起来美观亮眼。近年来的作品排版越来越同质化,排版的创新也很加分。

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文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/bd07f725e058e0e991c66dec7a760276.html