Пресс-центр

Castro Mello проектирует стадион для проведения Чемпионата мира с помощью технологии NVIDIA Maximus

Когда Бразилия была удостоена чести провести в своей стране Чемпионат мира по футболу в 2014 году и Олимпийские игры 2016 года, многие из существующих стадионов страны находились в неисправном состоянии, их плохое состояние подтвердила трагическая смерть семерых фанатов при обрушении трибуны стадиона «Фонте-Нова» в Сальвадоре, штат Баия. Висенте Кастро Мелло, владелец ведущей бразильской компании спортивной архитектуры Castro Mello Architects в третьем поколении, закончил детальное изучение существующих стадионов страны, делая упор на недостатки в проектировании и опасные факторы в структурной целостности. Вооруженный этими данными, он объединил свои силы с Яном МакКи, основателем консалтинговой компании в сфере спортивного экостроительства EcoArenas, чтобы совместно создать план под названием CopaVerde, требующийся для совместных усилий по организации самого крупного зеленого строительства в Чемпионату мира 2014.


«Мы понимали, что благодаря Чемпионату мира 2014, Кубку Америки в 2015 и Олимпийским играм в 2016 году у нас есть возможность установить новый стандарт для строительства более энергоэффективных, зеленых стадионов по всему миру. Мы также понимали, что не сможем этого сделать, если наша работа не будет соответствовать надежным мировым стандартам, вот почему мы стремимся получить сертификацию LEED¹», - пояснил МакКи. – Таким образом, увеличение вычислительной мощности, которое обеспечивают рабочие станции на базе технологии NVIDIA Maximus, является для нас важным фактором успеха».

Рабочие станции на базе технологии NVIDIA® Maximus™ сыграли значительную роль в обеспечении высококачественных итераций проекта и анализа, которые призваны помочь Castro Mello Architects и EcoArenas добиться своей цели по созданию первого в мире стадиона с квалификацией LEED по платиновому стандарту, расположенному в городе Бразилиа, столице Бразилии.

¹Руководство в энергетике и наиболее приемлемом с точки зрения экологии проектировании, которое было создано Американским советом по зеленым зданиям.

Задача

Сотни компаний по проектированию спортивной архитектуры по всему миру соревновались, чтобы выиграть тендер на строительство одного из новых стадионов Бразилии. Компания Castro Mello Architects была удостоена чести проектировать желанный «Национальный стадион Бразилии». Команда была полна решимости продемонстрировать всему миру, что высокоэффективные стадионы могут служить примерами успешного зеленого строительства, и ей, среди прочего, необходимо было придумать оригинальные способы создания энергоэффективности строительства в области энергозатрат, водопотребления, отходов и транспортного сообщения.

На самом раннем этапе проектирования необходимо было провести несколько испытаний освещения, климатических условий, воздушного течения и используемых материалов, чтобы усовершенствовать общий проект стадиона, обзорность для посетителей и его экологические характеристики. Эти испытания требовали визуализации сотен генерируемых компьютером изображений, что требует большой вычислительной мощности.

Когда Castro Mello Architects начала разработку своих проектов, компания использовала рабочие станции Dell Precision T7500 с графическими процессорами потребительского уровня для проектирования в Autodesk и рендеринга изображений в Autodesk 3ds Max. Один архитектор начинал работу с создания структуры проектов в 3D в Revit. Затем другой архитектор на отдельной рабочей станции принимался за эти проекты и, используя Autodesk 3ds Max, в режиме реального времени запускал данные об освещении и воспроизводил их на CPU, чтобы определить, как построить стадион таким образом, чтобы максимально использовать естественное освещение, что чрезвычайно важно для сертификации LEED.

«Эта система попросту не обладала достаточной вычислительной мощностью для эффективного создания изображений наших проектов, - рассказал Кастро Мелло. – Создание одного кадра занимало у нас 8 часов, и мы не имели практических возможностей видеть изменения, которые отвечали потребностям нашего графика. Если в нашем чертеже было что-то неверно, нам часто приходилось тратить всю ночь на его визуализацию, прежде чем мы обнаруживали проблему, чтобы на следующий день начать все заново».

Решение

Приступив в проектированию стадиона, Castro Mello и EcoArenas начали проводить биоклиматические исследования, чтобы проанализировать погодные условия в Бразилиа и согласовать результаты исследований с оптимальными проектами строений и крыши.

«Когда я находился на стадии климатических исследований, я узнал, что некоторые метеорологи и ученые, имеющие дело с задачами, которые требуют большой вычислительной мощности, используют графические процессоры NVIDIA Tesla. На наших рабочих станциях уже были установлены графические карты Quadro, мы добавили к ним карты Tesla, приблизив их к конфигурации Maximus, чтобы посмотреть, как это может ускорить время осуществления рендеринга, - объяснил Кастро Мелло. – Результаты были поразительными. Работая в 3ds Max и используя ПО для визуализации iray на основе GPU, мы смогли создать тестовые изображения переработанных чертежей всего за 30 секунд, хотя раньше на CPU этот процесс занимал у нас до 8 часов».



Это открыло невероятные возможности для архитекторов Castro Mello, три из которых сразу же начали работу на рабочих станциях на базе технологии Maximus. «Нам необходимо было провести обширные исследования различных положений солнца и условий освещения. Затем мы анализировали эту информацию, которая затем была перенесена в различные комбинации чертежей, чтобы оценить, как лучше максимизировать использование естественных ресурсов. Этот процесс помог значительно сократить общее потребление энергии на стадионе», - продолжил Кастро Мелло.

Интеграция в рабочий процесс рабочих станций на базе технологии Maximus также позволила Castro Mello Architects работать одновременно на одной рабочей станции в Revit и 3ds Max с iray, что значительно увеличило скорость и производительность работы. Благодаря возможности работать в обеих программах на одной системе, конструкторы смогли осуществлять тестирования освещения в режиме реального времени в 3ds Max или анализ влияния энергоресурсов в Ecotect, а затем мгновенно производить необходимые изменения в чертежах в Revit, оптимизируя процесс проектирования и обеспечивая более высокую скорость, которая необходима, чтобы закончить проект вовремя, при этом с максимальным числом «зеленых» характеристик.

Помимо обширных исследований освещения, этот компьютерный анализ и визуализированные изображения были использованы для того, чтобы продемонстрировать, как стадион может собирать и повторно использовать дождевую воду, а также для того, чтобы улучшить воздушные потоки и вентиляцию, сократить отходы и провести исследования по выбору общего цвета, модели и материала для сидений на стадионе.

Значение

На начальной стадии проекта план CopaVerde помог ФИФА требовать, чтобы определенные стандарты сертификации зеленого домостроения были включены во все поданные на рассмотрение проекты; на сегодняшний день десять из двенадцати новых стадионов имеют сертификацию LEED, а Национальный стадион Бразилии по проекту компании Castro Mello (запланированный к сдаче в феврале 2013 года) претендует на соответствие высшему платиновому стандарту.

С помощью технологии NVIDIA Maximus компания Castro Mello Architects внесла несколько непредвиденных изменений в свой первоначальный проект стадиона. «После проведения исследований, связанных с солнечным светом и его отражением, для выяснения точного влияния солнечного тепла на здания, мы обнаружили, что, если отодвинуть назад стеклянные фасады VIP-лож и вместо них установить открытые трибуны, мы сможем значительно ограничить солнечное тепло, сократив расходы на внутреннее кондиционирование воздуха», - объяснил Кастро Мелло.

Их исследования и использование рабочих станций с технологией Maximus также позволило команде разработать систему для сбора дождевого стока с крыш, обработки собранной воды и перенаправления ее для использования в уборных, ирригации поля и общей уборки стадиона. Это привело к значительному сокращению использования питьевой воды. Другие экологически дружелюбные компоненты включают в себя самую крупную в мире солнечную фотоэлектрическую систему мощностью в 2 544 мегаватт.

Благодаря этим характеристикам энергоэффективности строительства EcoArenas оценила, что стадион в Бразилиа сэкономит до 120% электроэнергии в год и станет первым в мире стадионом с нулевым потреблением энергии, а также сократит потребление питьевой воды более чем на 80%.

«Скорость и возможность анализировать и вносить изменения в проект в режиме реального времени на одной системе были самыми главными факторами этого проекта. Именно тут мы извлекли выгоду из увеличения вычислительной мощности: мы смогли принимать решения по проекту на одной системе, - подытожил Кастро Мелло. – Мы представляем собой относительно небольшую команду, у нас всего шесть архитекторов, но вооруженные лучшими технологиями, мы смогли соревноваться с другими на мировом уровне. Условия игры были честными: маленькие, но высококвалифицированные команды смогли соперничать со значительно более крупными архитектурными компаниями. Возможность осуществления итераций проекта так быстро с помощью рабочих станций на базе технологии Maximus была чрезвычайна важна при проектировании объекта, который, мы верим, станет самым зеленым стадионом в мире».