TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
דוריס קים סונג: מתכת שנושמת
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
בבניינים מודרנים עם חלונות מהרצפה לתקרה יש אמנם נופים מדהימים, אבל נדרשת אנרגיה רבה על מנת לקרר אותם. דוריס קים סונג עובדת עם בי-מתכות תרמיות, חומרים חכמים שפועלים בדומה לעור האנושי, בצורה דינמית ומגיבה לסביבה, ויכולים לסוכך על חדר מהשמש או לאוורר אותו בצורה אוטונומית.
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
הייתי אחת מהילדים האלה, כל פעם שהייתי נכנסת למכונית,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
הייתי צריכה לפתוח את החלון.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
לרוב היה חם מדיי, דחוק, או סתם מסריח,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
ואבא שלי לא היה מרשה לנו להשתמש במזגן.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
הוא אמר שזה יגרום לחימום יתר של המנוע.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
ואתם אולי זוכרים, חלק מכם,
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
איך היה מכוניות בזמנו, חימום יתר
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
היתה בעיה מאוד נפוצה.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
אבל זה גם היה הסימן לגבול השימוש,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
או שימוש היתר, במכשירים זוללי אנרגיה.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
כל זה השתנה זה מכבר. יש לנו מכוניות שאנחנו יכולים לנסוע בהן לכל קצוות הארץ.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
אנחנו מפעילים את מיזוג האוויר בעוצמה מקסימלית לכל אורך הדרך,
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
ואנחנו לא חווים את הבעיה של חימום יתר.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
אין לנו יותר סימן שיאמר לנו להפסיק.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
מצויין, נכון? ובכן, יש לנו בעיות דומות בבניינים.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
בעבר, לפני שהיה מיזוג אוויר, היו לנו קירות עבים.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
הקירות העבים הם מבודדים מצויינים. הם שומרים על פנים הבית
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
קריר ונעים במהלך ימי הקיץ, וחמים בימי החורף,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
החלונות הקטנים היו טובים גם הם כיוון
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
שהם הגבילו את כמות החום שיכולה לעבור דרכם
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
בין פנים הבית לסביבה החיצונית.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
ואז, בסביבות שנות השלושים של המאה ה-20, עם הגילוי של לוחות הזכוכית,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
הפלדה המעורגלת והייצור ההמוני, אנחנו מסוגלים
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
ליצור חלונות מהרצפה לתקרה ופנורמה ללא הפרעות,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
ועם זאת הגיעה התלות הבלתי חוזרת
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
על מיזוג אוויר מכני על מנת לקרר את החללים שלנו שמחוממים מאנרגיית השמש.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
עם הזמן, הבניינים גדלו ונעשו גבוהים יותר,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
היכולות ההנדסיות שלנו השתפרו עוד ועוד, כל שהמערכות המכאניות
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
הפכו להיות מאסיביות. הן דורשות כמויות אדירות של אנרגיה.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
הם משחררים כמות גדולה של חום אל האטמופירה,
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
וחלקכם יכולים להבין את אפקט אי החום
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
בערים, שבהן השטח האורבני חם בהרבה
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
מהשטחים הכפריים שמסביב,
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
בנוסף יש לנו את הבעיה שכאשר ישנה הפסקת חשמל,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
אי אפשר לפתוח כאן חלון, ולכן
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
הבניינים הופכים ללא ראויים למגורים וחייבים לפנותם
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
עד שמערכת מיזוג האוויר תחזור לפעולה.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
ואפילו יותר נורא, בכוונה ובניסיון שלנו להביא בניינים
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
למצב של שימוש באפס אנרגיה בנטו הכולל, איננו יכולים לעשות זאת
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
רק על ידי הפיכת המערכות המכאניות יותר ויותר יעילות.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
אנחנו צריכים לחפש משהו אחר, והכנסנו את עצמנו למין מסלול, שגרה.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
אז מה יש לנו כאן? איך אנחנו מוציאים את עצמנו
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
מהבור שחפרנו?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
אם נסתכל על הביולוגיה, ורבים מכם כנראה לא יודעים,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
למדתי ביולוגיה כמקצוע ראשי לפני שעברתי לארכיטקטורה,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
העור שלגופינו הוא האיבר שמווסת באופן טבעי
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
את הטמפרטורה בגוף, זה דבר פנטסטי.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
זהו קו ההגנה הראשון של הגוף.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
יש לו נקבוביות, בלוטות זיעה, יש לו את כל הדברים הללו
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
שעובדים יחדיו בצורה מאוד דינאמית ויעילה,
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
אז מה שאני חושבת זה שהעור של הבניינים שלנו
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
צריך להיות הרבה יותר דומה לעור האנושי,
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
ועל ידי כך להיות הרבה יותר דינאמי, מגיב
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
ומגוון, תלוי במיקום שבו הוא נמצא.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
וזה מוביל אותי חזרה אל המחקר שלי.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
מה שאני הצעתי לעשות בתחילה הוא להסתכל על פלטת חומרים שונה על מנת לעשות זאת.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
כיום, עבודה עם חומרים חכמים,
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
ובי-מתכות תרמיות חכמות.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
קודם כל, אני חושבת שאני יכולה לקרוא להן חכמות כיוון שהן אינן דורשות
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
בקרה חיצונית או אנרגיה כלשהי,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
וזה משהו חשוב מאוד בארכיטקטורה.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
זה בעצם שתי מתכות שמוצמדות יחד.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
אפשר לראות את זה כאן בעזרת החזר האור השונה על הצד הזה.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
בגלל שיש לשתי המתכות קבוע התרחבות שונה,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
כאשר מחממים אותן, אחת מהן תתרחב מהר יותר מהשניה,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
והתוצאה היא תנועת קימוט.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
באבטיפוסים מוקדמים בניתי משטחים כאלה על מנת לנסות לראות
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
איך הקימוט יגיב לטמפרטורה ואולי יאפשר
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
לאוויר להכנס ולאוורר את המערכת,
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
באבטיפוסים אחרים בניתי משטחים שבהם כפולות
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
של השכבות הללו ביחד על מנת לנסות ליצור
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
תנועה גדולה יותר בחימום,
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
כרגע הדבר הזה נמצא בגלריה לחומרים שימושיים
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
בסילבר לייק, קרוב לכאן, הוא יהיה שם עד אוגוסט אם אתם רוצים לראות אותו.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
זה נקרא "לבלוב", המשטח בנוי כולו
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
מבי-מתכת תרמית, והמטרה שלו היא ליצור את החופה הזאת
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
שעושה שני דברים. אחת, זה משמש להצלה מהשמש,כך
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
שכאשר השמש מחממת את המשטח, הוא מוריד את כמות השמש שחודרת דרכו,
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
באיזורים אחרים, זאת מערכת אוורור,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
שבה אוויר חם שכלוא מתחת יכול למעשה
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
לצאת החוצה דרך המשטח בשעת הצורך.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
אפשר לראות כאן בסרט בהילוך מהיר שהשמש,
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
בזמן תנועתה, חולפת מעל למשטח, וכך גם הצל,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
כל אחת מהמרצפות נעה בצורה אינדיבידואלית.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
תזכרו, עם הטכנולוגיה הדיגיטלית שיש לנו היום,
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
הדבר הזה נבנה מבערך 14,000 חתיכות
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
ואין שתי חתיכות שדומות זו לזו. כל אחת ייחודית ושונה מרעותה.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
והדבר הטוב במבנה הזה הוא העובדה שאנחנו יכולים לכייל
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
כל מרצפת להיות מאוד מאוד ספציפית למיקום שלה,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
לזווית של השמש, ולקימור שהיא מקבלת.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
הסוג הזה של פרוייקט להוכחת קונספט
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
מגלם בתוכו השלכות רבות
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
לעתיד השימוש בו בארכיטקטורה,
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
ובמקרה הזה, אתם יכולים לראות כאן בית,
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
שמיועד למפתח בסין,
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
זאת למעשה קופסת זכוכית בעלת ארבע קומות.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
קופסת הזכוכית עדיין קיימת כיוון שאנחנו עדיין רוצים את הנגישות הוויזואלית הזאת,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
אבל עכשיו היא מכוסה בשכבה של בי-מתכת תרמית,
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
זה מסך שמכסה אותו מסביב, והשכבה הזאת יכולה
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
להיפתח ולהיסגר כאשר השמש עוברת מצד לצד לאורך המשטח.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
בנוסף, היא יכולה לסוכך על אזורים מסויימים מטעמי פרטיות,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
כך שהיא יכולה להיות שונה מאזורים שהם יותר ציבוריים
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
בחלל בזמנים שונים ביום.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
מה שזה אומר, זה שכרגע בבתים
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
אנחנו לא צריכים יותר תריסים או וילונות
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
כיוון שאנו יכולים לסוכך על הבניין בעזרת הדברים הללו,
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
כמו גם לשלוט על האוורור של הבניין לפי הצורך.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
אני גם מנסה לפתח רכיבים שונים לבניינים להוצאה לשוק,
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
כאן אתם יכולים לראות חלון
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
דו שכבתי טיפוסי, ובתוך הפאנל,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
בין שתי הזכוכיות,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
אני מנסה ליצור
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
תבנית של בי-מתכת תרמית
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
כך שכאשר השמש פוגעת בשכבה החיצונית
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
ומחממת את החלל שבין הזכוכיות, הבי-מתכת התרמית
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
תתחיל להתעקל, ומה שיקרה בפועל זה
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
שהיא תתחיל לחסום את השמש
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
באזורים מסויימים בבניין,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
ואפילו לחסום לחלוטין אם צריך.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
אתם יכולים לדמיין, אפילו בשימוש הזה,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
בבניין רב קומות שבה מערכת של פאנלים כאלה
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
נמצאים בכל קומה לאורך 30, 40 קומות, המשטח כולו
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
יכול להשתנות ולהתמיין בזמנים שונים ביום
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
כתלות בתנועת השמש על גבי המשטח.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
אלה מחקרים מאוחרים יותר שאני עובדת עליהם
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
כרגע זה נמצא על הלוחות, היכן שניתן לראותו,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
בפינה הימנית-תחתונה, עם האדום, זו למעשה
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
חתיכה קטנה יותר של מתכת תרמית,
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
שאנחנו מנסים לגרום לה לנוע כמו שערה או ריס.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
הפרוייקט האחרון הזה הוא גם של רכיבים.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
ההשפעה -- ואם שמתם לב, אחד
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
ממעגלי ההשפעה שלי הוא ביולוגיה -- מגיעה מהחגב.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
לחגבים יש סוג שונה של מערכת נשימה.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
הם נושמים מחורים שיש להם בצדדים שנקראים נחירים,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
בצורה כזאת שהאוויר עובר דרך המערכת שלהם ומקרר אותם,
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
אם כן, בפרוייקט הזה, אני מנסה למצוא דרך
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
לאמץ את הרעיון הזה בארכיטקטורה, איך נוכל לגרום
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
לאוויר לעבור דרך חורים בצידי הבניין.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
אתם יכולים לראות כאן מחקרים מוקדמים על בלוקים,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
שדרכם עוברים החורים האלה,
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
זה לפני שהבי-מתכת מוכנסת פנימה,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
וזה אחרי שהוכנסה הבי-מתכת. אני מצטערת, קצת קשה לראות
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
את זה, אבל על המשטחים, אתם יכולים לראות את החיצים האדומים הללו.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
בצד שמאל, כאשר קר והבי-מתכת
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
היא שטוחה ומונעת מאוויר לעבור דרך הבלוק,
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
ובצד ימין, הבי-מתכת מתעקלת
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
ומאפשרת לאוויר לעבור, כך שאלו שני
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
רכיבים שונים שאני עובדת עליהם, ושוב,
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
זה דבר שונה לגמרי, כיוון שאתם יכולים לדמיין
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
שאוויר יכול פשוט לעבור דרך הקירות
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
במקום שנצטרך לפתוח את החלונות.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
אני רוצה להשאיר אתכם עם רושם אחרון
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
על הפרוייקט הזה, או על עבודה מהסוג הזה בשימוש בחומרים חכמים.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
כאשר אתם מתעייפים מלפתוח ולסגור את הווילונות והתריסים
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
יום אחרי יום, כאשר אתם בחופשה
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
ואין אף אחד במהלך סופי השבוע שיפעיל את מערכת הבקרה,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
או כאשר יש הפסקת חשמל, ואין
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
חשמל שעליו אפשר להסתמך, הבי-מתכות התרמיות האלה
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
ימשיכו לעבוד ללא לאות, ביעילות
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
וללא הפסקה. תודה רבה. (מחיאות כפיים)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(מחיאות כפיים)
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