Die Kanalisation funktioniert noch immer so wie früher

Das DWV-System (Drain-Waste-Vent) in einem Hochhaus ist eigentlich dem in einem Einfamilienhaus ziemlich ähnlich – es ist einfach größer! Die Prinzipien (hauptsächlich Schwerkraftfluss), die das DWV-System eines Gebäudes funktionieren lassen sich recht gut mit der Größe des Gebäudes skalieren.

Was die Abwasserkanäle unter den Straßen angeht, so haben Sie in einer Stadt wie dieser sicher getrennte Abwasserkanäle – Sie haben einfach zu viel sanitären Durchfluss, um sich das Verschütten von Rohabwasser aufgrund von regenbedingten Kanalüberlaufereignissen leisten zu können. Ihre Gebäude verfügen über Dachablaufsysteme, die einfach in Fallrohre an das Sturmabflusssystem angeschlossen werden, während ihr DWV-System an die Kanalisation angeschlossen wird. Beide Systeme werden im Grunde unterirdische Flüsse sein – im Extremfall erhalten Sie einen „Fluss auf einem Fluss“-Effekt, wobei das Regenwassersystem auf dem Kanalisationssystem gebaut wird und Ihre Straßen über den Regenwasserkanälen gebaut werden sie flankierende Versorgungskanäle/Tunnel für andere Versorgungseinrichtungen.

Pumpen Sie den Druck auf, damit das Wasser dorthin fließt, wo Sie es möchten

Um Wasser auf die Spitzen solch hoher Gebäude zu bringen , sind Hochleistungspumpen sowohl für die Brandbekämpfung als auch für den Hausgebrauch unerlässlich. Diese Supergebäude werden über redundante Feuerlöschpumpen verfügen (aufgrund der Wichtigkeit des betreffenden Dienstes), die kombinierte Nasskopfsprinkler-/Nassstandrohrsysteme speisen (es gibt keine andere Möglichkeit , ein Feuer in einem erdgroßen Hochhaus zu kontrollieren, ganz zu schweigen von einem Coruscant- Größe eins – One Meridian Plaza und First Interstate Bank haben uns das beigebrachtbereits), zusätzlich zu einer Pumpe, die dafür vorgesehen ist, genügend Brauchwasserdruck bereitzustellen, um die Spitze des Gebäudes zu erreichen. Auf jeder Etage werden Druckreduzierventile benötigt, um zu verhindern, dass die hohen Standrohr-/vertikalen Hauptdrücke die Armaturen erreichen und beschädigen, während die Pumpen selbst Drücke erreichen müssen, die wahrscheinlich in die Tausende von PSI gehen (solche Drücke sind eher typisch für die Antriebshydraulik als Wasserversorgung), und Sie werden von Zeit zu Zeit Zwischentanks benötigen, um zu verhindern, dass der Pumpendruck völlig unvernünftig wird. Übrigens würde ein guter Break-Tank-Aufbau zum Tank hochpumpen und dann durch Schwerkraft nach unten fließen - auf diese Weise können problemlos redundante Pumpen verwendet werden, und selbst wenn alle Pumpen ausfallen, steht eine begrenzte Wasserversorgung zur Verfügung.

Abend heiß und kalt

Das Quadratwürfelgesetz wirkt sich hier zu unseren Gunsten aus – die Vergrößerung eines Gebäudes ist vom Standpunkt der thermischen Leistung vorteilhaft, da der marginale Wärmeverlust mit zunehmender Größe abnimmt. Die Heiz- und Kühllasten werden jedoch weiterhin hoch sein. Eine leistungsstarke, leicht verglaste Hülle (im Gegensatz zu der überall verglasten postmodernen Hochhausästhetik) wird in diesen Supergebäuden eine Notwendigkeit sein, und sie werden wahrscheinlich gezwungen sein, sich auf eine verteilte Belüftung zu verlassen, um die Tragwerksplanung zu ermöglichen Verhindern Sie Kamineffekte, indem Sie Luftbarrieren zwischen den Böden platzieren, wobei entweder mechanische Böden die Übertragungsmedien (Dampf, Wasser, Kältemittel) an die Lüftungsgeräte in jedem Abteil leiten, oder HLK pro Abteil vervollständigen. Die Brauchwassererwärmung wird auf die gleiche Weise gehandhabt – entweder durch indirekte Tanks außerhalb der HLK-Wärmeschleifen,

Große Macht bedeutet große Probleme

Last but not least verfügen wir über die Elektro- und Kommunikationsinfrastruktur, die in einem solchen Megagebäude benötigt wird - eine Reihe von Mittelspannungs-"Trunks" mit begleitenden Glasfaserkabeln wird zusammen mit der anderen Gebäudetechnik in stark feuergeschützten vertikalen Schächten im Gebäudekern verlegt. mit Trockentransformatoren auf jeder Etage, um Niederspannungen für Beleuchtung, Steckdosen und Geräte bereitzustellen. Diese Transformatoren werden wahrscheinlich in einem sogenannten sekundären Netzwerk zusammengebunden , um die Zuverlässigkeit des elektrischen Dienstes zu erhöhen, während die Glasfaser Verteilungsknoten auf jeder Etage speist (ähnlich einem Kabel-TV-Hybrid-Glasfaser-Koaxialknoten oder einem passiven optischen Netzwerk). Splitter, wobei der primäre Sprachdienst über eine Art Voice-over-IP-Setup bereitgestellt wird).

Sowohl für die Stromversorgung als auch für die Kommunikation werden redundante Kabelkanäle bereitgestellt, um zu verhindern, dass ein einziger Ausfall die Stromversorgung oder die Sprach-/Datendienste für das gesamte Gebäude ausschaltet, während auch sekundäre Systeme für die Stromversorgung vorhanden sein können (z. B. ein Niederspannungs-Hilfskommunikationssystem). um die Rolle der 48-V-Bürobatterien in einem POTS-System zu spielen) und Kommunikation (ein Feuerwehrtelefonsystem wird benötigt, da Handfunkgeräte für eine Feuerwehr, die in einem Hochhaus arbeitet, nicht gut sind). Darüber hinaus werden wichtige Dienste (Feuerwehr/Lebenssicherheit) ihre eigenen Backups für Strom und dergleichen haben (einschließlich spezieller Generatoren oder Motorantriebe).

Oh. Ausgang.

All diese Diskussionen ignorieren jedoch ein Dienstprogramm, das für jedes Hochhaus notwendig ist, und das ist der Ausgang. Ihre Supergebäude benötigen ein Hochleistungs-Ausstiegssystem mit hoher Kapazität, um Personen sicher herauszuholen, falls ein Feuer, eine Freisetzung von Chemikalien oder ein anderer Notfall einen Teil des Gebäudes unhaltbar macht. Während eine vollständige Evakuierung in Hochhäusern dank moderner Sprinkleranlagen und feuerbeständiger Konstruktionen im Allgemeinen nicht erforderlich ist, wird das Verlassen in einem Gebäude von Coruscant-Größe viel schwieriger. Zusätzlich zu den druckbeaufschlagten, rauchdichten Turmtreppenschächten, die in der heutigen Hochhauskonstruktion verwendet werden, wird ein solches Megagebäude wahrscheinlich rauchgeschützte Personenevakuierungsaufzüge verwenden müssen, um Menschen aus einer „sicheren“ Etage ein oder zwei Stockwerke entfernt zu befördern Notsituation zu einem ausgewiesenen Fluchtpunkt oder weiteren Ausstiegsmöglichkeiten, sowie die Nutzung eventuell vorhandener Skybridges als horizontale Ausstiegedamit Evakuierte in Nachbargebäuden Zuflucht suchen können.

Die Exit- Kapazität wird ebenfalls ein Thema sein. Personenevakuierungsaufzüge bieten zwar Zugänglichkeit und ein gewisses Maß an Geschwindigkeit über lange vertikale Distanzen, haben jedoch Schwierigkeiten, große Menschenmengen reibungslos zu bewegen. Treppen bieten eine hohe Kapazität und einen reibungslosen Ablauf auf Kosten des Platzbedarfs und der Anforderungen an die körperliche Fitness. Selbst dann benötigen Sie jedoch wahrscheinlich mehr als die Treppenhäuser eines typischen Hochhauskerns, um einen Ausstieg mit voller Kapazität zu ermöglichen, insbesondere wenn sich in den oberen Stockwerken Personen mit hoher Dichte wie Versammlungshallen befinden. Was als Scherentreppe bezeichnet wird, kann die Kapazität pro Raumvolumeneinheit sinnvoll steigern, obwohl sie den Nachteil hat, dass alles, was eine unbewohnbar macht, wahrscheinlich auch die andere Treppe in der Scherentreppe unbewohnbar macht.

Und das ist, bevor Sie zu den Herausforderungen kommen, die Druckzonen zu all dem hinzufügen würden! Das Einsetzen von Luftschleusen in Fluchtwege ist ein Haupthindernis für den Massenausstieg, ganz zu schweigen von den Druckunterschieden, die auf die Ausgangstüren einwirken, bis zu dem Punkt, an dem die Ausgänge ohne sorgfältige Konstruktion völlig funktionsunfähig werden können.

Normale Wohnungen haben 3 Rohre: Wasser, Abwasser, Gas... und 2-3 Drähte: Strom und Kommunikation (Telefon und/oder Kabelfernsehen). Für einen Wolkenkratzer sind die Drähte einfach mehr und größer, und ein Superwolkenkratzer hat kein Benzin.

Das ganze Abenteuer findet im Süßwasser statt

In der Schwerkraft der Erde wiegt eine Wassersäule von 2 Fuß Höhe 1 Pfund pro Quadratzoll. Der Boden dieser Säule hat einen Druck von etwa 1 Pfund pro Quadratzoll (PSI). Das ist das britische PSI, das sollte also eine galaktische Einheit sein, über denselben Mechanismus, mit dem Außerirdische Englisch sprechen .

Eine Wassersäule von 100 Fuß Höhe erzeugt also 50 PSI Druck . Jetzt ist Ihre Haushaltsinstallation mit etwa 35-70 PSI zufrieden, und Wassertürme bieten dies passiv.

Die oberste Etage des Burj Khalifa ist 1918 Fuß oder etwa 1000 psi, um Wasser dort nach oben zu drücken. 2000 psi-Rohr ist leicht erhältlich (nicht billig).

Wie drückt man Wasser auf die Spitze eines 20.000 Fuß hohen Wolkenkratzers in Coruscant? Nicht durch die Entwicklung von 10.000 psi Druck – jedes Leck würde zu einem Wassermesser werden , das wie ein Lichtschwert durch die Struktur des Gebäudes schneiden könnte. Stattdessen haben Sie alle 1000 Fuß im Gebäude Reservoirs und schieben sich von Pool zu Pool - nur 500 psi erforderlich.

Haben Sie ungefähr alle 70 Fuß Verteilungsreservoirs , wobei jedes Reservoir die Kunden unterhalb des nächsten Reservoirs versorgt, sodass jeder passiv 35-70 psi erhält.

Abwasserkanal - lass ihn nicht volllaufen

Druck entsteht nur, wenn sich ein Rohr vollständig füllt . Normalerweise ist ein Kanalrohr nur ein luftgefüllter Schacht und füllt sich nur ganz unten fest und entwickelt nur gerade genug Druck, um Dinge aus dem Kanal heraus seitlich zur Straße zu bewegen. Ein 20.000 Fuß hoher Abwasserkanal ist also kein technisches Problem ... es sei denn, die Stadtverwaltung hat ein Problem . Dann tun Sie das auch.

Oh. Druckbeaufschlagung.

Auf der Erde hätte ein 20.000 Fuß hoher Wolkenkratzer ein ernsthaftes Problem. Weit über 10.000 Fuß über dem Meeresspiegel konnten die Menschen nicht atmen. Realistischerweise müssten Sie die oberen Stockwerke unter Druck setzen (auf etwa 8000 Fuß Höhe, wie es Jetliner tun) oder sie an Arten vermieten, die diese Höhen auf diesem Planeten bevorzugen.

Die Druckbeaufschlagung wird verheerende Auswirkungen auf die Funktionsweise der Kanalisation haben. Sie müssen wahrscheinlich am Ende jeder Druckbeaufschlagungszone einen Mechanismus haben, um damit fertig zu werden, um zu verhindern, dass die gesamte Druckbeaufschlagung das Abwasserrohr ausbläst. Es sollte ausreichen, einfach ein eigenes Rohr bis zu ihrer Druckhöhe zu haben.

Ich konnte kilometerhohe Gebäude mit Zehntausenden von Bewohnern sehen, die größtenteils in sich geschlossen waren.

Wie bereits erwähnt, würden die Abwasser- und Wassersysteme gleich bleiben, nur größer. Aber anstatt zu einer zentralen Stelle in der Stadt zu gehen, wo das Risiko besteht, dass bei einem Leck Zehntausende Tonnen Rohabwasser verschüttet werden, würde es zu einer Kläranlage im Keller gehen.

Das Abwasser konnte normal behandelt werden, wobei das Wasser für die spätere Verwendung wie heute zurückgewonnen wurde. Der Schlamm würde getrennt, wobei Phosphorverbindungen als Düngemittel zu nahe gelegenen Farmen geschickt würden, während das Methangas und der verbleibende Schlamm verbrannt und in Strom für das Gebäude umgewandelt würden. Diese zusätzliche Energie würde verwendet werden, um das Hauptenergiesystem auch in den unteren Ebenen zu unterstützen.

Dieses System würde dazu beitragen, die Menge an Wasser und Energie, die aus der Stadt kommt, auf ein Minimum zu reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem Netzausfall nicht die Stadt, sondern lediglich das eine Gebäude lahmgelegt würde. Mit Backup-Generatoren und einer großen Klärgrube konnte das Gebäude weiter funktionieren, bis Reparaturen durchgeführt wurden.

Angenommen, Energie ist billig, können Sie sie immer beamen.

Wenn Energie praktisch kostenlos ist (wie unbegrenzte Fusionsenergie), verbrennen Sie sie einfach mit einem kleinen Lichtbogenofen.

Sie würden noch Wasserleitungen benötigen. Aber Sie könnten Regenwasser auf verschiedenen Ebenen Ihrer Gebäude speichern und es auf dem Weg nach unten recyceln. Der Schwerkraft freien Lauf lassen. Oder pumpen Sie es stufenweise mit Zwischenspeichern in die oberen Ebenen. Sauberes Wasser steigt, schlechtes Wasser sinkt. Das Wohnen in den unteren Stockwerken wäre dann eine wahre Freude....

Machen Sie Recycling lokal.

In der Sequenz besucht dieser Rahmen, der aus der Aktion stammt, kurz einige niedrigere ungenutzte Bereiche, die man als Eingeweide der Stadt bezeichnen könnte. Ich schlage vor, das ist genau das, was sie sein würden.

Der Transport ist ziemlich nahe an der Kapazität, alles, was Sie nicht über eine Entfernung versenden müssen, wäre ein Gewinn. Wasser, Luft und Strom sind alle vollständig austauschbar, und obwohl sie von der Skalierung profitieren, können die erforderlichen Mengen dazu führen, dass die Transportkosten alle Vorteile über einen bestimmten Punkt hinaus zunichte machen.

Wenn zehntausend Menschen in einem Turm leben, sparen Sie wahrscheinlich Rohre und Pumpen, indem Sie eine mittelgroße Wasserrückgewinnungsanlage darin einbauen, anstatt das Zeug zu einer riesigen Anlage meilenweit entfernt und dann wieder hinein zu pumpen.

Vor allem, wenn die Koordinierung der Infrastruktur schwierig ist, wie zum Beispiel, wenn der Service zum nächsten Turm unterbrochen werden müsste, um Ihre Leitung zu verbinden, oder wenn Sie bezahlen müssten, um die erforderliche Kapazität zum kommunalen Verarbeitungszentrum hinzuzufügen, wenn Sie einen Turm bauen, könnte dies der Fall sein sinnvoll, sie mehr oder weniger autark zu machen.

Der Himmel hängt nicht vom Boden ab!

Wenn Sie Ihre Perspektive ändern, gibt es eine andere mögliche Lösung.

Wie managt man eine Stadt, die meilenweit ist? Sie legen nicht alle Ihre Ressourcen an ein Ende und leiten sie alle von diesem Standort zu jedem Gebäude im Netz, Sie verteilen sie in Ihrer gesamten Stadt.

Eine kilometerhohe Stadt kann dieses Paradigma auf die dritte Dimension ausdehnen ...

• Alle n Stockwerke haben Sie eine Kläranlage ... warum schicken Sie sie den ganzen Weg zurück nach unten?
• Alle paar Stockwerke sammelt sich Wasser, warum warten, bis der Regen auf den Boden kommt?
• Strom wird erzeugt (Wind, Kernkraft, vielleicht Wasserkraft aus fallendem Grauwasser)
• Die Telekommunikation wird auf diese Weise bereits in mäßig kleineren Gebäuden mehr oder weniger verteilt.
• Die Landwirtschaft wird auf neue, moderne Gebäude verteilt, auf der „Meilenhöhe“ könnte dies zur Landwirtschaft werden.

Das eröffnet fantastische Möglichkeiten auch für kulturelle und soziale Unterschiede.

Die Gebäude sind in sich geschlossen

Für eine eingehende Diskussion empfehle ich die Isaac Arthur-Episode über Arcologien – autarke Strukturen mit all ihren Versorgungseinrichtungen und dem größten Teil ihrer eigenen Wirtschaft, die eingebaut sind.

Im Wesentlichen ist eine Arkologie ein auf dem Boden errichteter Lebensraum im Weltraum. Eine andere Möglichkeit, es sich vorzustellen, ist eine Stadt in einer Dose. Abfall wird intern recycelt, sodass die Wasserversorgung kein Problem darstellt, Lebensmittel werden oft intern angebaut (dafür ist nur Fusionskraft oder ausreichend fortschrittliche Biotechnik erforderlich, keine magische Technologie), und alles, was innerhalb des Gebäudes bereitgestellt werden kann, ist vorhanden. Sie brauchen keine Replikatoren im Star Trek-Stil – nur Wohnraum für die Menschen, die dort arbeiten, eine angemessene Versorgung mit häufig benötigten Technikern, Werkzeugen und Ersatzteilen und das Äquivalent eines Amazon-Versandzentrums irgendwo dort drin.

Im Vergleich zu einem Weltraumhabitat muss eine Arkologie nicht ganz so autark sein, und zumindest muss sie nicht luftdicht sein. Aber ein Großteil des Designs ist ähnlich, weil Sie nicht möchten, dass zu viele Menschen oder Waren kommen und gehen. So wie Sie heute Ihr ganzes Leben in einer Stadt verbringen können, ohne wirklich gehen zu müssen, könnten Sie Ihr ganzes Leben in einer Arkologie verbringen, wenn Sie wollten.

Das wesentliche Problem bei traditionellen Wolkenkratzern in extrem großem Maßstab besteht darin, dass die Verbrauchsanforderungen des Gebäudes mit dem Volumen des Gebäudes steigen, aber die Fähigkeit, Material in das Gebäude hinein und aus dem Gebäude heraus zu bekommen, nur mit der Fläche des Gebäudes zunimmt. Vergessen Sie die Aussicht aus dem obersten Stockwerk – die gesamte Außenhülle des Gebäudes muss eine Laderampe oder eine Garage sein! Bei Konzepten ohne allgegenwärtige Fluggeräte muss alles, was in das Gebäude ein- und ausgeht, nicht nur die Gebäudekante, sondern auch das Erdgeschoss passieren, also ist die verfügbare Materialflussrate im Wesentlichen festgelegt, und Gebäude können nicht viel größer werden als sie jetzt sind. Wir haben bereits Probleme mit dem Verkehr in und aus Wolkenkratzern während der Hauptverkehrszeiten. Die Gestaltung von Aufzugsschächten für Supertall-Gebäude ist bereits ein ernsthaftes Problem, und Designer erfinden neue Wege , damit umzugehen. So behalten Sie alles innerhalb des Gebäudes, was Sie können.

Eine Einrichtung zur Entsorgung von Abwärme wird zum wichtigsten externen Versorgungsunternehmen, an das eine Arcologie angeschlossen werden muss, insbesondere wenn sie über ein eigenes Fusionskraftwerk verfügt. Sogar moderne Wolkenkratzer müssen ihre Klimaanlagen mitten im Winter laufen lassen, und in den Innenstädten ist es heißer als in der Umgebung, teilweise aufgrund der in großen Gebäuden erzeugten Wärme . Für Arcologien werden luftgekühlte Wärmepumpen nicht ausreichen. Etwas wie ein Kühlkreislauf für geschmolzenes Natrium wäre nützlicher.

In gewisser Weise ähnelt die Konstruktionsarchitektur von Arcologien der Computerarchitektur. Frühe Computer (z. B. 1970er bis Mitte der 1980er Jahre) verarbeiteten relativ wenige Daten, und die CPU konnte mit Speicher und Peripheriegeräten mit ihrer eigenen Geschwindigkeit kommunizieren. CPUs wurden schneller und RAM-Cache musste erfunden werden, damit die CPU nicht die meiste Zeit damit verbrachte, auf System-RAM zu warten. Spätere CPUs erhielten immer mehr RAM-Cache-Stufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, da der Cache einen eigenen Cache benötigte. Irgendwann wurden RAM und Peripheriegeräte direkt auf die CPU selbst verschoben, und wir haben jetzt integrierte Systems-on-Chips, die alles außer den Komponenten für die Stromversorgung und die Benutzeroberfläche enthalten. Der größte Teil des tatsächlichen Platzes im Inneren des Chips wird nur zum Speichern oder Verschieben von Signalen von Ort zu Ort verwendet, nicht für tatsächliche Berechnungen. Und der wesentliche begrenzende Faktor für die Leistung ist Stromzufuhr und Wärmeabgabe.

Die Entwicklung von Arkologien kann evolutionär sein, nicht revolutionär. Ein Beispiel für etwas, das auf dem Weg zu einer Arkologie ist, ist der MIT-Campus . Es ist möglich, fast überall auf dem Campus zu reisen, ohne nach draußen zu gehen, wie die meisten Universitäten bietet es den Studenten die Grundversorgung und hat sogar ein eigenes Kraftwerk. Natürlich ist es nicht wirklich autark – sie müssen immer noch fast alles von außen hereinbringen – aber für die Studenten, die dort leben, fühlt es sich wahrscheinlich autark an. Auch für das kommende Amazon HQ2 wurde eine arkologieähnliche Architektur vorgeschlagen – auch wenn es nicht in einem einzigen hohen Gebäude enthalten ist.