TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Дорис Ким Сънг: Метал, който диша
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Модерните сгради с прозорци от пода до тавана дават внушителен изглед, но те изискват много енергия, за да се охлаждат. Дорис Ким Сънг работи с термобиметали, интелигентни материали, които действат повече като човешката кожа, динамично и отговарящо, и могат да засенчат стаята от Слънцето и да вентилират самостоятелно.
Doris Kim Sung - Architect
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I was one of those kids that, every time I got in the car,
0
737
3351
Бях едно от тези деца, които всеки път, когато се качат в кола,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
трябваше да отворя прозореца.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Обикновено беше много горещо, много задушно или просто
много миришеше,
много миришеше,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
а баща ми не ни разрешаваше да използваме климатик.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Каза, че това ще прегрее двигателя.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Може би някои от вас си спомнят,
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
какви бяха колите тогава и това беше
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
проблем на прегряване.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Но това беше и сигнал, който забраняваше употребата
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
или прекомерната употреба на консумиращите енергия
устройства.
устройства.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Сега нещата са се изменили. Имаме коли, с които караме през страната.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
Включваме климатика през цялото време
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
и никога не прегряват.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Няма сигнал, който ни предупреждава да спрем.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Страхотно, нали? Имаме подобен проблем със сградите.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
В миналото, преди климатиците, имахме дебели стени.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
Дебелите стени са страхотна изолация. Те поддържат интериора
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
много хладен през лятото и топъл през зимата,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
а малките прозорци са също много добри, защото
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
ограничават количеството на предаване на температурата
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
между интериора и екстериора.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
През 1930-те години, с изобретяването на шлифованото стъкло,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
валцуваната стомана и масовото производство, можахме
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
да произведем прозорци от пода до тавана и да имаме
невъзпрепятстван изглед,
невъзпрепятстван изглед,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
и с това дойде необратимото разчитане на
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
механичните климатици, които да охлаждат нагретите от слънцето повърхности.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
С времето, сградите станаха по-високи и по-големи,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
инженерингът ни стана по-добър и механичните системи
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
бяха масивни. Те изискват голямо количество енергия.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Те отделят много топлина в атмосферата
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
и някои от вас могат да разберат ефекта на топлинния остров
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
в градовете, където градските области са много по-топли
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
от съседните селски области,
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
но имаме и проблеми, защото когато климатикът загуби мощност,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
не можем да отворим прозорец и така,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
в сградите не може да се живее и трябва да бъдат освободени,
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
докато отново не започне да работи климатична система.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Дори по-лошо, с намерението ни да се опитваме да построим сгради,
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
с нулева енергия, не можем да направим това
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
просто като правим механичните системи все по-ефективни.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Трябва да търсим нещо друго.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Какво да правим? Как да се издърпаме и да се изкопаем
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
от тази дупка, която сме изкопали?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Ако разгледаме биологията и много от вас вероятно не знаят,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
че имам образование по биология, преди да запиша архитектура,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
човешката кожа е органът, който естествено регулира
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
температурата на тялото и това е фантастично.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Това е първата линия на защита на тялото.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
То има пори, има жлези, има всякакви различни неща,
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
които работят заедно много динамично и много ефективно
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
и това, което предлагам, е че строителството
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
трябва да подражава повече на човешката кожа
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
и така може да бъде по-динамично, отговарящо
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
и диференцирано, в зависимост от това, къде се извършва.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Това ме отвежда към изследването ми.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Предложих, първо да разгледаме палети от различен
материал.
материал.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Сега работя с интелигентни материали
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
и интелигентен термобиметал.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Преди всичко, предполагам, че го наричаме интелигентен, защото той не изисква
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
контрол и енергия,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
а това е много голямо постижение за архитектурата.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Това е ламинация от два различни метала заедно.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Можете да видите това тук, при различното отражение на тази страна.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
Тъй като те имат два различни коефициента на разширяване
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
при нагряване, едната страна ще се разшири по-бързо от другата
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
и ще се накъдри.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
В ранните прототипи направих тези повърхности, за да се опитам да видя
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
как ще реагира къдренето при температура и вероятно да пусна
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
въздух, който да вентилира системата,
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
а в други прототипи, направих повърхности, в които чрез множеството
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
от тези ленти може да се опитаме да предизвикаме
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
по-голямо движение, когато са нагряти
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
и имаме тази инсталация в галерията за "Материали и приложения"
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
в Силвър лейк, наблизо, и тя ще бъде там до август, ако
искате да я видите.
искате да я видите.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Нарича се "Блуум" и повърхността е направена изцяло
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
от термобиметал и предназначението ѝ е да направи този навес,
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
който прави две неща. Първо, това е уред за сянка от слънцето,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
когато слънцето нагрява повърхността, той намалява преминаващото количество слънце,
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
а в другите части, това е вентилираща система,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
така че горещият, хванат въздух под нея може
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
да се движи през нея и да излиза навън, когато е необходимо.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
На това видео можете да видите, че Слънцето,
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
когато се движи по повърхността и когато е в сянка,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
всяка от плочките се движи отделно.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Имайте предвид, че с дигиталната технология, която имаме днес,
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
тя беше направена от около 14 000 части
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
и няма дори две еднакви части. Всяка част е различна.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
Страхотното е, че всъщност можем да калибрираме
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
всяка част да бъде уникална по положение,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
към ъгъла на Слънцето и ето как термобиметала се къдри.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Това доказателство на концептния проект
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
има много импликации
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
за бъдещо приложение в архитектурата
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
и в този случай, тук можете да видите къща,
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
която е за разработчик в Китай
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
и тя представлява стъклена кутия на четири етажа.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
В тази стъклена кутия искаме този визуален достъп,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
но сега тя е покрита с този термобиметален слой,
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
това е екран, който я обгръща и тази слой може
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
да се отваря и затваря, когато Слънцето се върти около тази повърхност.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
В допълнение, това може и да отразява уединени области,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
и може да се различава от някои области за обществен достъп
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
в пространството по различно време през деня.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Сега, в къщите
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
не са ни нужни пердета или щори,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
защото можем да покрием постройката с тези неща
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
и да управляваме сумата от вентилиращия въздух, от който се нуждаете в тази сграда.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Опитвам се да разработя някои части за сгради за пазара,
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
а тук виждате типичен
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
панел с двойно стъкло и в този панел,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
между тези две парчета стъкло, това двойно стъкло,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
от което се опитвам да направя
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
система на модел на термобиметал,
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
така че, когато Слънцето огрее този външен слой
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
и нагрее интериора, този термобиметал
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
ще започне да се къдри и това, което ще се случи тогава,
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
е че той ще започне да блокира Слънцето
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
в някои области на сградата
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
и ако е необходимо, в цялата сграда.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Можете да си представите, дори в това приложение, че
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
във висока сграда, в която панелните системи отиват
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
от етаж на етаж до 30, 40 етажа, цялата повърхност
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
може да бъде разделена в различните часове на деня,
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
в зависимост от това, че Слънцето се движи по нея и нагрява повърхността.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Това са някои от последните изследвания, върху които работя
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
сега, те са на стените, където можете да видите,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
в ъгъла в дясно, с червено, това са
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
по-малки парчета от термометал, и това
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
се опитваме да направим да се движи като мигли.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Последният проект също се състои от части.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Знаете, че биологията е една от науките, от които се
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
влияя - в този случай е от скакалец.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Скакълците имат различна дихателна система.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Дишат през дупки и страните им се наричат спиракли,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
и там влиза въздухът и той се движи през системите им, за да ги охлажда,
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
и в този проект, се опитвам да разгледам как можем
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
да приложим това в архитектурата, как можем да вкараме
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
въздух през дупките в страните на сградата.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
Тук можете да видите някои ранни изследвания на блокове,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
където в тези дупки влиза въздух
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
и това е преди да бъде приложен термобиметал,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
а това е след като биметалът е приложен. Съжалявам, малко
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
трудно е да се види, но на повърхностите можете да видите тези червени стрелки.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
В ляво е когато е студено и термобиметалът
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
е гладък, така че той ще свие въздуха и няма да премине през блоковете,
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
а в дясно, биметала се къдри
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
и позволява въздухът да премине, така че това са две различни
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
съставни части, върху които работя и отново,
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
това е нещо различно, защото можете да си представите,
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
че въздухът потенциално ще минава през стените,
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
вместо да отваряте прозорците.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Искам да завърша с последно впечатление за
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
проекта или за този вид работа и използване на интелигентни материали.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Когато се опитвате да отворите и затворите тези щори,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
ден след ден, когато сте в отпуска
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
и в къщата няма никой, който да включва и изключва управленията,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
или когато има прекъсване на електричеството и нямате
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
електричество, тези термобиметали
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
ще работят неуморно, ефективно
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
и безкрайно. Благодаря! (Аплодисменти)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Аплодисменти)
ABOUT THE SPEAKER
Doris Kim Sung - ArchitectDoris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change.
Why you should listen
Architect Doris Kim Sung asks: Why can't building materials be more adaptable? Why can't they function more like clothing, or even human skin? Having studied biology at Princeton University intending to go to medical school, Sung applies principles of biology to her work as an assistant professor of architecture at the University of Southern California. She explores architecture as an extension of the body, challenging the notion that buildings ought to be static and climate-controlled. Rather, they should be able to adapt to their environment through self-ventilation. In November 2011, Sung exhibited her art installation "Bloom" in Silver Lake, Los Angeles. The installation is 20 feet tall and made with 14,000 completely unique pieces of thermo-bimetal, a smart material made of two different metals laminated together. This metal is dynamic and responsive, curling as air temperatures rise, resulting in a beautiful sculpture that breathes.
Doris Kim Sung | Speaker | TED.com