TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: Kov, který dýchá
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Moderní stavby s okny od podlahy ke stropu se pyšní krásnými výhledy, ale spotřebuji spoustu energie na klimatizaci. Doris Kim Sungová pracuje s tepelnými bimetaly, chytrýmy materiály, které se chovají jako lidska kůže, reagují dynamicky a citlivě, dokáží chránit místnosti před sluncem a samostatně větrat.
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
Byla jsem jedna z těch dětí,
které když jely autem,
které když jely autem,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
pokaždé musely stáhnout okénko.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Vždy bylo příliš teplo, příliš dusno
nebo to tam páchlo.
nebo to tam páchlo.
ale otec nám nedovolil
zapnout klimatizaci.
zapnout klimatizaci.
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Říkal, že by se přehřál motor.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Někteří z vás si možná pamatují
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
jak to s těmi auty tenkrát bylo,
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
běžně se přehřívala.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Bylo to znamení,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
že se plýtvá energií.
Věci se změnily. Máme auta,
se kterými jedeme napříč zemí,
se kterými jedeme napříč zemí,
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
klimatizaci máme celou cestu naplno
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
a nikdy se nám auto nepřehřeje.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Už nemáme žádný signál,
který nám řekne, ať ji vypneme.
který nám řekne, ať ji vypneme.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Skvělé, ne?
U staveb máme stejný problém.
U staveb máme stejný problém.
Dříve jsme měli
místo klimatizace silné zdi.
místo klimatizace silné zdi.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
Byla to dobrá izolace,
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
díky tomu byl interiér v létě chladný
a v zimě teplý.
a v zimě teplý.
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
Malá okna byla také dobrá,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
protože omezovala tepelnou výměnu
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
mezi interiérem a exteriérem.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Asi ve třicátých letech,
s nástupem tabulového skla,
s nástupem tabulového skla,
válcované oceli a hromadné výroby,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
jsme dokázali vyrobit okna
od podlahy po strop a nerušenými výhledy.
od podlahy po strop a nerušenými výhledy.
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
S tím se nevyhnutelně pojí
používání mechanické klimatizace,
používání mechanické klimatizace,
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
která ochlazuje sluncem vyhřáté místnosti.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Postupem času stavíme
vyšší a rozměrnější budovy,
vyšší a rozměrnější budovy,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
stavební inženýrství pokročilo
a konstrukce ještě zmohutněly.
a konstrukce ještě zmohutněly.
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
Potřebují obrovské množství energie.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Předávají do atmosféry mnoho tepla.
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
Někteří znáte efekt
tepelných ostrovů ve městech,
tepelných ostrovů ve městech,
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
kde městské oblasti jsou mnohem teplejší
než přilehlé venkovské oblasti.
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
Také máme problém,
když při výpadku proudu
když při výpadku proudu
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
nemůžeme otevřít okna,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
tím se budova stane neobyvatelnou
a musí se vystěhovat,
a musí se vystěhovat,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
dokud se klimatizace neopraví.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Když chceme udělat naše stavby
s neutrální bilancí CO2,
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
nedocílíme toho pouze
vylepšením klimatizačních systémů
vylepšením klimatizačních systémů
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Musíme hledat odpovědi jinde.
Jsme ve slepé uličce.
Jsme ve slepé uličce.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Co s tím uděláme?
Jak se dostaneme z jámy,
kterou jsme si sami vykopali?
kterou jsme si sami vykopali?
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Vezměme si biologii... mnoho z vás neví,
že jsem získala diplom z biologie,
že jsem získala diplom z biologie,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
než jsem se dala na architekturu.
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
Lidská kůže je orgán,
který přirozeně reguluje teplotu v těle.
který přirozeně reguluje teplotu v těle.
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
To je fantastická věc.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Je to první obranná linie našeho těla.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Má póry, potní žlázy, má další věci,
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
které velmi dynamicky
a efektivně spolupracují.
a efektivně spolupracují.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Já navrhuji, aby se povrch našich budov
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
více podobal lidské kůži.
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
A tím by byl dynamičtější,
responsivní a diferencovaná,
responsivní a diferencovaná,
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
podle toho, kde se nachází.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Tím se dostávám zpět ke svému výzkumu.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Zaprvé, navrhuji podívat se
na novou škálu materiálů.
na novou škálu materiálů.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Právě pracuji s chytrými materiály
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
a chytrými termálními bimetaly.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Říkáme jim chytré,
protože nepotřebují
žádné ovládání a žádnou energii.
žádné ovládání a žádnou energii.
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
To je pro architekturu důležité.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Jsou to v podstatě dva kovy
laminované na sebe.
laminované na sebe.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Tady vidíte,
jak se každá strana různě leskne.
jak se každá strana různě leskne.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
A protože oba mají jiný
součinitel roztažnosti,
součinitel roztažnosti,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
když se zahřejí,
jedna strana se roztáhne víc než druhá
jedna strana se roztáhne víc než druhá
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
a způsobí tohle ohnutí.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
V raných prototypech jsem sledovala,
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
jak ohnutí závisí na teplotě
a jak případně umožňuje vzduchu proudit.
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
U jiných prototypů,
kde těch vrstev bylo pohromadě několik,
kde těch vrstev bylo pohromadě několik,
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
jsem chtěla působením teploty
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
dosáhnout většího pohybu.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
V galerii Materiálů a Aplikací
v Silver Lake mám teď tuto instalaci,
v Silver Lake mám teď tuto instalaci,
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
je přístupná do srpna,
kdybyste ji chtěli navštívit,
kdybyste ji chtěli navštívit,
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
jmenuje se "Květ" a povrch je vyrobený
z termálních bimetalů.
z termálních bimetalů.
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
Záměrem bylo vytvořit klenbu,
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
která má dvě funkce.
Jednak vytváří stín -
Jednak vytváří stín -
- když na povrch dopadne slunce,
zabrání pronikání paprsků,
zabrání pronikání paprsků,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
a v jiných oblastech
funguje jako ventilace.
funguje jako ventilace.
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
Teplý vzduch chycený pod klenbou
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
může podle potřeby
proudit skrz klenbu.
proudit skrz klenbu.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
V tomto videu vidíte zpomaleně,
jak se slunce a stín pohybují po povrchu
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
a každý plátek reaguje samostatně.
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Uvědomte si, že v dnešní digitální době
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
byl tento povrch vytvořen ze 14 000 částí
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
a žádná z nich není stejná. Každá je jiná.
Je skvělé, že můžeme
každou část naladit samostatně,
každou část naladit samostatně,
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
s ohledem na její polohu,
na úhel slunce a jak moc se má ohnout.
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
Tento zkušební projekt ukázal,
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
jak velký vliv to má
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
na budoucí aplikace v architektuře.
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
Zde vidíte dům,
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
vyvinutý pro developera v Číně
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
a je to vlastně čtyřpatrová
skleněná kostka.
skleněná kostka.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Je prosklená, protože stále
chceme mít nerušený výhled,
chceme mít nerušený výhled,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
ale teď je také obalená
termálně bimetalovou vrstvou.
termálně bimetalovou vrstvou.
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
Je to zástěna, která se otevírá
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
a zavírá podle pohybu slunce
na jejím povrchu.
na jejím povrchu.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Navíc dokáže zastínit
prostory kvůli soukromí.
prostory kvůli soukromí.
Během dne umí rozlišit
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
mezi různými veřejnými prostory
v budově
v budově
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Z toho vyplývá,
že nepotřebujeme závěsy,
okenice nebo žaluzie,
okenice nebo žaluzie,
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
protože můžeme stavbu
zaclonit těmito plátky
zaclonit těmito plátky
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
a tím regulovat ventilaci uvnitř budovy.
Také zkouším vyvinout produkty
pro stavebnictví a přivést je na trh.
pro stavebnictví a přivést je na trh.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Tady vidíte typickou okenní tabulku
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
s dvojitým sklem.
Mezi skla této okenní tabulky
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
se pokouším umístit
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
termální bimetalový systém.
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
Když slunce ozáří vnější vrstvu
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
a ohřeje prostor mezi skly,
bimetal se začne ohýbat
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
a tím začne bránit vstupu slunce
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
do určitých části budovy.
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
Kde je to třeba, vytvoří úplný stín.
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Představte si využití v mrakodrapech,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
kde jsou okenní systémy
od podlahy ke stropu
od podlahy ke stropu
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
až do třicátého, čtyřicátého patra,
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
celý povrch by se mohl
měnit podle denního času
měnit podle denního času
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
podle toho, jak se slunce pohybuje
a dopadá na povrch.
a dopadá na povrch.
Toto jsou některé z pozdějších studií,
na kterých pracuji.
na kterých pracuji.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
Vidíte je na obrazovce,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
v právem dolním rohu, to červené,
jsou malé kousky bimetalů,
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
které se snažíme rozhýbat jako řasy.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
A tento poslední projekt
je také o konstrukcích.
je také o konstrukcích.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Jak víte, zabývám se biologií,
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
takže je ovlivněný luční kobylkou.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Kobylky mají jiný typ dýchacích orgánů.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Dýchají otvory na bocích,
kterým se říká spirakuly.
kterým se říká spirakuly.
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
Těmi přivádí vzduch do těla,
a pohybem v nich ho ochlazuje.
a pohybem v nich ho ochlazuje.
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
V tomto projektu zkoumám,
jak by se to dalo použit v architektuře,
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
jak bychom mohli vést vzduch
průduchy na bocích budovy.
průduchy na bocích budovy.
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
Tady vidíte moje ranné studie bloků,
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
kde jsou průduchy použity.
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
Toto je před tím,
než nainstalujeme bimetaly
než nainstalujeme bimetaly
a toto je po tom, co jsou nainstalovány.
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
Promiňte, je to špatně vidět,
ale vidíte ty červené šipky.
ale vidíte ty červené šipky.
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
Nalevo, když je chladno,
jsou termální bimetaly rovné
jsou termální bimetaly rovné
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
a zabraňují proudění vzduchu mezi bloky.
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
Napravo jsou termální bimetaly ohnuté
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
a umožňují vzduchu proudit skrz.
Na těchto dvou projektech pracuji.
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
Je to něco úplné nového,
protože si dokážete představit
protože si dokážete představit
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
jak vzduch proudí stěnami
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
místo otevřenými okny.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Rozloučím se s vámi poslední myšlenkou
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
o významu projektu
na využití chytrých materiálů.
na využití chytrých materiálů.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Až budete unaveni otevíráním
a zavíráním žaluzií,
a zavíráním žaluzií,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
když budete na dovolené,
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
a nemáte doma nikoho,
kdo by ovládal vypínače,
kdo by ovládal vypínače,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
nebo až vypadne proud a
vy nebudete moci využít elektřinu,
vy nebudete moci využít elektřinu,
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
tyto termální bimetaly
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
budou stále fungovat, neúnavně, účinně
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
a bez přestání. Děkuji vám.
(potlesk)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
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