TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: Metal, który oddycha
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Nowoczesne budynki z oknami od podłogi do sufitu gwarantują spektakularne widoki, ale ich chłodzenie wymaga dużych nakładów energii. Doris Kim Sung pracuje z termo-bimetalami, tak zwanymi materiałami inteligentnymi, które działają jak ludzka skóra. Są dynamiczne, dostosowują się do otoczenia, mogą chronić pomieszczenie przed słońcem i umożliwiać cyrkulację powietrza.
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
Jako dziecko zawsze w samochodzie
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
otwierałem okno.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Było za gorąco, duszno albo śmierdziało,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
a ojciec nie włączał klimatyzacji
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
twierdząc, że przegrzeje się silnik.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Może niektórzy z was pamiętają,
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
że kiedyś w samochodach
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
przegrzanie zdarzało się często
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
i sygnalizowało nadużycie
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
urządzeń podłączonych do prądu.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Teraz można przejechać cały kraj
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
z klimatyzacją hulającą całą drogę
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
i nie zdarzy się przegrzanie.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Nie ma sygnału, by przestać.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Wspaniale, prawda?
Podobny problem jest w budownictwie.
Podobny problem jest w budownictwie.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
Kiedyś mieliśmy grube ściany,
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
które był doskonałą izolacją,
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
ochładzającą wnętrze w lecie,
a ogrzewającą w zimie.
a ogrzewającą w zimie.
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
Do tego małe okna były także dobre,
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
bo ograniczały ruch powietrza
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
między wnętrzem a otoczeniem.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Około lat 30. wynalezienie
szkła walcowanego,
szkła walcowanego,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
stali walcowanej i produkcji masowej
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
umożliwiło stworzenie okien na całe ściany
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
a tym samym wywołało
nieodwracalne uzależnienie
nieodwracalne uzależnienie
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
od klimatyzacji i chłodzenia
nagrzanych słońcem wnętrz.
nagrzanych słońcem wnętrz.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Z czasem budynki urosły,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
poprawiła się technika, więc te systemy
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
zaczęły wymagać wielkich ilości energii.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Oddają dużo ciepła do atmosfery.
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
Powstają tak zwane wyspy ciepła,
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
miasta są cieplejsze
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
niż otaczające je tereny wiejskie.
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
Ponadto, kiedy brakuje prądu,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
nie można tu tworzyć okna,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
i należy opróżnić budynki do czasu,
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
kiedy klimatyzacja zacznie znów działać.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Co gorsza, chcąc żeby produkcja
energii w budynkach
energii w budynkach
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
wyszła na zero, nie wystarczy jedynie
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
usprawnić działanie systemów mechanicznych.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Trzeba zejść z utartych ścieżek.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Co więc powinniśmy zrobić?
Jak wyjść z dołka,
Jak wyjść z dołka,
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
który sami sobie wykopaliśmy?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Zwróćmy się do biologii.
Wiele z was pewnie nie wie,
Wiele z was pewnie nie wie,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
że zanim poszłam na architekturę,
studiowałam biologię.
studiowałam biologię.
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
Ludzka skóra jest fantastycznym organem,
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
który naturalnie reguluje
temperaturę ciała.
temperaturę ciała.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
To pierwsza linia obrony organizmu.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Ma pory, gruczoły potowe,
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
wszystko działa wydajnie i dynamicznie.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Proponuję pokryć nasze budynki czymś,
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
co przypomina ludzką skórę,
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
żeby stały się bardziej dynamiczne
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
i zróżnicowane w zależności od lokalizacji.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Wracając do mojego pomysłu,
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
poszukiwałam tworzyw
wśród nowej palety materiałów.
wśród nowej palety materiałów.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Obecnie pracuję z materiałami inteligentnymi
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
i termicznym bimetalem.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Nazywamy je inteligentnymi,
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
bo nie wymagają energii ani regulacji,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
co w architekturze jest bardzo istotne.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
To dwie warstwy różnych metali.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Widać to po różnym odbiciu światła.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
Warstwy mają także różne
współczynniki rozszerzalności.
współczynniki rozszerzalności.
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
Jedna ze stron rozszerza się szybciej,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
co powoduje zwijanie się powierzchni.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
Na początku stworzyłam te powierzchnie,
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
żeby zobaczyć, jak oddziałuje
na nie temperatura
na nie temperatura
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
i sprawdzić, czy przepływa
przez nie powietrze.
przez nie powietrze.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
W innych projektach sprawdzałam,
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
jak zwiększona ilość tych pasków
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
może zwiększyć ruch przy podgrzaniu.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
Wszystko to jest teraz na wystawie
w galerii Materials & Applications
w galerii Materials & Applications
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
w Silver Lake,
i będzie tam do sierpnia.
i będzie tam do sierpnia.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Nazywa się "Rozkwit", a powierzchnie
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
stworzone są z termicznych bimetali
i mają dwa zadania.
i mają dwa zadania.
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
Po pierwsze, kiedy światło
pada na powierzchnię,
pada na powierzchnię,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
zmniejsza się przepuszczalność światła.
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
Materiał działa też jak system wentylacyjny
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
i gorące powietrze
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
może się wydostać na zewnątrz.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
Widać to na przyspieszonym filmie.
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
Kiedy światło słoneczne
przesuwa się po powierzchni,
przesuwa się po powierzchni,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
każda z płytek reaguje oddzielnie.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Pamiętajcie, że dzięki współczesnej
technologii cyfrowej
technologii cyfrowej
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
zostało to zbudowane z 14 tys. kawałków,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
z których każdy jest inny.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
Co więcej,
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
możemy każdy z nich
dostosować do jego położenia,
dostosować do jego położenia,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
kąta padania promieni słonecznych
oraz stopnia wygięcia.
oraz stopnia wygięcia.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Tak więc ten rodzaj projektu
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
może mieć wiele implikacji
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
w przyszłym zastosowaniu w architekturze,
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
tutaj na przykład, można zobaczyć dom
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
developera w Chinach
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
w kształcie czteropiętrowego
szklanego pudełka.
szklanego pudełka.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Skonstruowany ze szkła, dla zachowania
wrażenia otwartej przestrzeni
wrażenia otwartej przestrzeni
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
został on otulony
termo-biometaliczną warstwą,
termo-biometaliczną warstwą,
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
tworzącą wokół niego ekran, którego warstwa
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
otwiera się i zamyka gdy słońce
przesuwa się po jej powierzchni.
przesuwa się po jej powierzchni.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Poza tym osłania prywatną część domu
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
żeby odróżnić ją
od pomieszczeń publicznych,
od pomieszczeń publicznych,
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
w zależności od pory dnia.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Co oznacza,
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
że zasłony, żaluzje lub rolety
nie będą nam już potrzebne,
nie będą nam już potrzebne,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
ponieważ możemy pokryć budynek tą powłoką
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
oraz ograniczyć potrzebę klimatyzacji.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Pracuję również nad rozwojem
kilku elementów budowlanych.
kilku elementów budowlanych.
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Tutaj widać dość typowe
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
podwójnie oszklone okno panelowe,
a w tym panelu
a w tym panelu
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
między dwoma zespolonymi
kawałkami szkła
kawałkami szkła
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
próbuję zastosować
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
termo-bimetaliczną formułę,
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
która w momencie kontaktu ze słońcem
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
podgrzeje wewnętrzną wnękę
do tego stopnia, że termo-bimetal
do tego stopnia, że termo-bimetal
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
zacznie się zwijać,
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
tworząc blokadę
przed promieniami słonecznymi
przed promieniami słonecznymi
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
w poszczególnych częściach budynku,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
w razie potrzeby
wykluczając je całkowicie.
wykluczając je całkowicie.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
W takiej sytuacji można sobie wyobrazić,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
że w wieżowcu, gdzie systemy panelowe
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
biegną do 30., 40. kondygnacji,
powierzchnia całego budynku
powierzchnia całego budynku
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
może się różnić, w zależności od pory dnia
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
i kąta padania promieni słonecznych.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Wyniki moich późniejszych badań
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
widoczne na tablicy,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
gdzie w prawym dolnym rogu
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
czerwone to mniejsze kawałki termometalu,
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
które chcemy, żeby poruszały się jak rzęsy.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Ostatni projekt również
składa się z części.
składa się z części.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Pomysł był zaczerpnięty z przyrody.
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
Inspiracją był konik polny.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Koniki polne posiadają
inny układ oddechowy.
inny układ oddechowy.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Oddychają przez boczne otwory,
tak zwane przetchlinki,
tak zwane przetchlinki,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
którymi powietrze dostaje się
do organizmu, zapobiegając przegrzaniu,
do organizmu, zapobiegając przegrzaniu,
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
tak i w tym projekcie, staramy się
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
przenieść do architektury
sposób, który umożliwi
sposób, który umożliwi
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
dostarczenie powietrza
do budynku w podobny sposób.
do budynku w podobny sposób.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
Tu widać wczesne badania bloków,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
przez które przechodzą te otwory,
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
tutaj przed zastosowaniem termo-bimetalu,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
i po zastosowaniu bimetalu.
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
Na powierzchni widać czerwone strzałki.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
Po lewej, kiedy jest zimno,
termo-bimetal jest płaski,
termo-bimetal jest płaski,
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
więc będzie zapobiegał przechodzeniu
powietrza przez bloki.
powietrza przez bloki.
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
Po prawej termo-bimetal zakrzywia się,
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
pozwalając powietrzu swobodnie przepływać.
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
Pracuję nad tymi dwoma składnikami.
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
Jak widzicie sami,
to duża różnica,
to duża różnica,
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
bo powietrze może
przedostawać się przez ściany,
przedostawać się przez ściany,
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
bez konieczności otwierania okna.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Chciałabym, żebyście zachowali w pamięci
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
ten projekt czy ten rodzaj pracy
i wykorzystanie inteligentnych materiałów.
i wykorzystanie inteligentnych materiałów.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Gdy się zmęczysz otwieraniem
i zamykaniem żaluzji,
i zamykaniem żaluzji,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
lub kiedy jesteś na wakacjach
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
i nie masz nikogo, kto w weekendy
mógłby się tym zająć,
mógłby się tym zająć,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
albo kiedy jest przerwa w dostawie prądu,
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
te termo-bimetale
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
wciąż będą pracować sprawnie, wydajnie
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
i bez końca. Dziękuję. (Brawa)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Brawa)
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