TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Дорис Ким Сун: Металл, который дышит
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Современные здания с окнами от пола до потолка открывают прекрасные виды, но они требуют много энергии для охлаждения. Дорис Ким Сун работает с термо-биметаллами, умными материалами, которые действуют подобно человеческой коже, динамично, быстро реагируя, могут защитить пространство от солнца и самостоятельно проветривать.
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
Я была одним из тех детей, которые,
оказавшись в машине,
оказавшись в машине,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
сразу же открывали окно.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Обычно [в машине] было слишком жарко,
слишком душно или слишком пахло,
слишком душно или слишком пахло,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
а мой отец не разрешал нам включать кондиционер.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Он говорил, что от этого мотор перегреется.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Возможно, вы помните,
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
какими были в то время машины:
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
перегрев был обычной проблемой.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Но это также было сигналом к тому,
что нужно ограничивать использование,
что нужно ограничивать использование,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
или чрезмерное использование,
энергопотребляющих устройств.
энергопотребляющих устройств.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Теперь всё изменилось.
На машине можно объехать всю страну.
На машине можно объехать всю страну.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
Всю дорогу кондиционер обдувает нас,
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
и при этом перегрева больше нет.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Поэтому нет больше сигнала,
призывающего нас остановиться.
призывающего нас остановиться.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Здорово? Подобные проблемы
есть и со зданиями.
есть и со зданиями.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
В прошлом, ещё до изобретения кондиционеров,
[у зданий] были толстые стены.
[у зданий] были толстые стены.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
Толстые стены — это прекрасная изоляция.
Они поддерживают в помещении
Они поддерживают в помещении
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
прохладу летом и тепло зимой.
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
Ещё раньше были маленькие окна,
что тоже было хорошо,
что тоже было хорошо,
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
потому что ограничивало теплообмен
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
между помещением и окружающей средой.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Где-то в 1930-х гг., с появлением листового стекла,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
прокатной стали и массового производства,
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
мы смогли делать окна от пола до потолка
с неограниченным обзором,
с неограниченным обзором,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
и тогда нам пришлось безвозвратно перейти
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
к механическому кондиционированию для
охлаждения нагретых солнцем пространств.
охлаждения нагретых солнцем пространств.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Со временем, здания становились всё выше и больше,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
а наше инженерно-строительное искусство —
всё лучше, так что механические системы
всё лучше, так что механические системы
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
были массивными. Они требовали
огромного количества энергии
огромного количества энергии
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
и выделяли много тепла в атмосферу.
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
Некоторые из вас понимают
эффект локального перегрева в городах,
эффект локального перегрева в городах,
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
когда в городских районах гораздо теплее,
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
чем в близлежащей сельской местности.
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
Ещё существует такая проблема:
когда отключают электроэнергию,
когда отключают электроэнергию,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
мы не можем открыть окно, поэтому
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
здания остаются непригодными
для жилья и свободными до тех пор,
для жилья и свободными до тех пор,
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
пока система кондиционирования воздуха
опять не заработает.
опять не заработает.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Ещё хуже, мы не сможем достигнуть
нашего намерения сделать здания
нашего намерения сделать здания
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
ближе к состоянию с нулевой энергией
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
только лишь путём создания
более эффективных механических систем.
более эффективных механических систем.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Нам нужно искать чего-то другого,
а мы зациклились на одном.
а мы зациклились на одном.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Так что же нужно сделать?
Как нам вытащить себя и выбраться
Как нам вытащить себя и выбраться
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
из этой ямы, которую мы сами и выкопали?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Если обратиться к биологии —
а многие из вас вероятно не знают,
а многие из вас вероятно не знают,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
что я специализировалась на биологии до того,
как стала заниматься архитектурой, —
как стала заниматься архитектурой, —
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
человеческая кожа является органом,
который естественным образом регулирует
который естественным образом регулирует
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
температуру тела,
и это поистине фантастично.
и это поистине фантастично.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Это первая линия защиты тела.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
У неё есть поры, потовые железы
и все эти приспособления,
и все эти приспособления,
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
которые работают вместе
очень динамично и весьма эффективно,
очень динамично и весьма эффективно,
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
так что я предлагаю
сделать оболочку наших зданий
сделать оболочку наших зданий
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
более похожей на человеческую кожу,
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
что позволит оболочке быть более динамичной,
быстрее реагировать на изменения
быстрее реагировать на изменения
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
и меняться в зависимости от того,
где она расположена.
где она расположена.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Это возвращает меня к моему исследованию.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Первым делом я предложила
присмотреться к другому материалу.
присмотреться к другому материалу.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
В настоящее время я работаю
с умными материалами,
с умными материалами,
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
умным термо-биметаллом.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Во-первых, я считаю его умным,
потому что он не требует
потому что он не требует
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
контроля и не потребляет энергию,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
а это немаловажно в архитектуре.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Что это? Это многослойный материал
из двух различных металлов.
из двух различных металлов.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Это видно из различных отражений на сторонах.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
А так как у него два различных коэффициента расширения,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
то при нагревании одна сторона
расширяется быстрее, чем другая,
расширяется быстрее, чем другая,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
и в результате получается
закручивающееся движение.
закручивающееся движение.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
В ранних прототипах я строила
эти поверхности, чтобы попытаться увидеть,
эти поверхности, чтобы попытаться увидеть,
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
как это закручивание будет реагировать
на температуру и, возможно, позволит
на температуру и, возможно, позволит
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
воздуху проходить через систему.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
В других прототипах я делала поверхности,
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
где множественность этих полосок может привести
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
к ещё большему движению при нагревании.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
Сейчас эта инсталляция находится
в галерее Материалов и Практических приложений
в галерее Материалов и Практических приложений
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
в Сильвер-Лейк, совсем рядом.
Она будет там до августа,
так что можете посмотреть, если хотите.
Она будет там до августа,
так что можете посмотреть, если хотите.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Она называется «Цветок»,
и её поверхность полностью сделана
и её поверхность полностью сделана
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
из термо-биметалла;
её предназначение — этот навес,
её предназначение — этот навес,
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
который делает две вещи. Во-первых,
это светозащитное устройство, так что
это светозащитное устройство, так что
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
при нагревании поверхности солнцем
оно ограничивает количество
проходящих солнечных лучей,
оно ограничивает количество
проходящих солнечных лучей,
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
а в других областях —
это система вентиляции,
это система вентиляции,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
так что горячий воздух,
захваченный внизу устройства,
захваченный внизу устройства,
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
может проходить и выходить наружу
при необходимости.
при необходимости.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
При замедленной съёмке видно,
что по мере движения
что по мере движения
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
солнца по поверхности,
а также по навесу,
а также по навесу,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
каждая из составляющих
движется индивидуально.
движется индивидуально.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Учтите, что при современном
уровне цифровых технологий
уровне цифровых технологий
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
эта штука была сделана из 14 000 кусочков,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
и среди них нет двух одинаковых.
Каждый индивидуален.
Каждый индивидуален.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
И самое замечательное в этом —
тот факт, что мы можем отрегулировать
тот факт, что мы можем отрегулировать
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
каждую часть так, чтобы она конкретно
соответствовала своему местоположению,
соответствовала своему местоположению,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
углу солнца, а также тому,
как закручивается это устройство.
как закручивается это устройство.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Эта попытка проекта
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
имеет множество последствий
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
для будущего воплощения в архитектуре,
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
а в данном случае вы видите дом,
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
это для застройщика из Китая,
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
и по сути —
это четырёхэтажная стеклянная коробка.
это четырёхэтажная стеклянная коробка.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Стеклянная коробка по-прежнему там,
нам это нужно для наглядности,
нам это нужно для наглядности,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
но теперь она покрыта
этим слоем термо-биметалла;
этим слоем термо-биметалла;
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
это экран, который покрывает полностью,
и этот слой может
и этот слой может
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
открываться и закрываться
по мере движения солнца по его поверхности.
по мере движения солнца по его поверхности.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Дополнительно, он может также
закрывать различные зоны,
закрывать различные зоны,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
разделяя общественные и частные
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
в течение разного времени дня.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Это подразумевает, что нам больше не нужны
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
в домах занавески, жалюзи или шторы,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
потому что мы можем
покрыть здание этим [устройством],
покрыть здание этим [устройством],
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
а также контролировать степень
кондиционирования воздуха, которая
нам нужна внутри здания.
кондиционирования воздуха, которая
нам нужна внутри здания.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Ещё я пытаюсь разработать
строительные компоненты для рынка.
строительные компоненты для рынка.
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Здесь вы видите типичную оконную панель
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
с двойным остеклением, и в этой панели,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
между двумя листами стекла,
этим двойным остеклением,
этим двойным остеклением,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
я работаю над созданием
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
системы термо-биметалла,
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
так что когда солнце нагревает наружный слой
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
и эту внутреннюю полость, то термо-биметалл
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
начнёт закручиваться
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
и блокировать солнце
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
в определённых зонах здания,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
или во всем [здании], при необходимости.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Можете представить, что даже в данном применении,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
в небоскрёбе, где панельные системы расположены
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
от этажа до этажа,
вплоть до 30, 40 этажа, всю поверхность
вплоть до 30, 40 этажа, всю поверхность
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
можно различить в различное время дня,
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
в зависимости от того, как движется
солнце по поверхности и нагревает её.
солнце по поверхности и нагревает её.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
А это — самые последние исследования,
над которыми я работаю прямо сейчас.
над которыми я работаю прямо сейчас.
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
Вот они на панелях, можете видеть,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
в нижнем правом углу, красные,
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
это небольшие кусочки термометалла,
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
и мы пытаемся сделать так, чтобы они
двигались как маленькие жгутики или реснички.
двигались как маленькие жгутики или реснички.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Это последний проект также состоит из компонентов.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Здесь влияние оказал — если вы заметили,
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
одной из моих сфер влияния
является биология — кузнечик.
является биология — кузнечик.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
У кузнечиков другой тип
дыхательной системы.
дыхательной системы.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Они дышат через дырочки на сторонах дыхальцев,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
они вбирают воздух, и он движется
по их системе, чтобы охладить её.
по их системе, чтобы охладить её.
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
В этом проекте я пытаюсь понять, как можно
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
применить это в архитектуре, как можно
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
вбирать воздух через дырочки в сторонах здания.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
Здесь вы можете видеть
некоторые из ранних моделей блоков,
некоторые из ранних моделей блоков,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
где дырочки проходят насквозь,
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
это ещё до применения термо-биметалла,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
а это — после применения биметалла.
Извините, это довольно тяжело рассмотреть,
Извините, это довольно тяжело рассмотреть,
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
но на поверхности видно эти красные стрелочки.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
Слева показано состояние, когда холодно,
и термо-биметалл лежит плотно,
и термо-биметалл лежит плотно,
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
чтобы ограничить доступ воздуха в блоки,
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
а справа термо-биметалл закручивается
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
и позволяет воздуху проходить внутрь,
и это два различных компонента,
и это два различных компонента,
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
над которыми я сейчас работаю; и, опять-таки,
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
это совершенно другая вещь,
потому что можно представить,
потому что можно представить,
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
что воздух может проходить сквозь стены,
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
а не через открытые окна.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Напоследок хочу оставить вам
впечатление о проекте,
впечатление о проекте,
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
этом типе работы и применении умных материалов.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Когда вы устали постоянно
открывать и закрывать шторы,
открывать и закрывать шторы,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
когда вы на каникулах,
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
а на выходных нет никого,
кто бы включал и выключал управление,
кто бы включал и выключал управление,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
или когда произошло отключение электроэнергии,
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
а у вас нет других источников, то эти термо-биметаллы
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
будут трудиться без отдыха, эффективно
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
и бесконечно. Благодарю. (Аплодисменты)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Аплодисменты)
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