TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: Metal que respira
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Edifícios modernos com janelas panorâmicas que vão do chão ao teto proporcionam vistas espetaculares, mas demandam uma grande quantidade de energia para se manterem refrigerados. Doris Kim Sung trabalha com placas térmicas bimetais, materiais inteligentes que se assemelham à pele humana, de forma dinâmica e interativa, que não só conseguem proteger um cômodo do sol, como também se autoventilar.
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
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00:16
I was one of those kids that, every time I got in the car,
0
737
3351
Eu fui uma dessas crianças que, todas as vezes que entrava no carro,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
sempre tinha de abrir a janela.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Normalmente ou estava muito quente ou muito abafado, ou simplesmente com mau cheiro,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
e meu pai não deixava a gente usar o ar-condicionado.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Ele dizia que isso ia superaquecer o motor.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
E alguns de vocês devem se lembrar
00:33
how the cars were back then, and it was
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18002
1900
de como eram os carros de antigamente, quando o
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
superaquecimento era um problema comum.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
No entanto, a luz de alerta do superaquecimento limitava o uso,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
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26288
4422
ou o uso excessivo, de dispositivos de consumo de energia.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Hoje em dia as coisas estão mudadas. Temos carros com os quais cruzamos o país.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
Ligamos o ar-condicionado a todo vapor
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
e não sofremos mais com o problema de superaquecimento.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Assim, não existe mais o alerta que nos faz parar.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Ótimo, não é mesmo? Bem, temos problemas semelhantes com os edifícios.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
No passado, antes do ar-condicionado, tínhamos paredes grossas.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
As paredes grossas são ótimas para o isolamento térmico. Elas mantêm o interior
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
bastante fresco durante o verão, e quente durante o inverno,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
e as janelas pequenas eram muito boas também porque
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it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
elas restringiam a quantidade de troca de calor
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
entre o interior e o exterior.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Assim, nos anos 1930, com o advento do vidro laminado,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
do aço laminado e da produção em massa, fomos capazes de
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
fazer janelas que vão do chão até o teto, com vista panorâmica,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
e com isso veio a dependência irreversível
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
do ar-condicionado mecânico para refrescar os espaços aquecidos pelo sol.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Com o tempo, os edifícios ficaram maiores e mais altos,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
nossa engenharia ficou ainda melhor, e os sistemas mecânicos
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
ficaram enormes. Eles requerem uma grande quantidade de energia.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Eles jogam uma grande quantidade de calor na atmosfera,
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
e para que alguns de vocês possam entender o efeito ilha de calor
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
nas cidades, onde as áreas urbanas são muito mais quentes
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
do que as áreas rurais circundantes,
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
mas também temos o problema que, quando ficamos sem energia,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
não podemos abrir uma janela, e então
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
os prédios ficam inabitáveis e têm de ser evacuados
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
até que o sistema de ar-condicionado volte a funcionar novamente.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
E o que é pior, ao tentarmos construir edifícios
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
que sejam energeticamente independentes, não conseguimos fazer isso
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
simplesmente fazendo os sistemas mecânicos mais e mais eficientes.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Precisamos procurar algo mais, e acabamos presos a uma rotina.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Então, o que devemos fazer? Como vamos sair do buraco
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
que cavamos para nós mesmos?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Se observamos a biologia, e provavelmente muitos de vocês não sabem
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
que eu era formada em biologia antes de ir para a arquitetura,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
a pele humana é o órgão que regula naturalmente
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
a temperatura do corpo, o que é fantástico.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
É a primeira linha de defesa do corpo.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Tem poros, glândulas sudoríperas, tem todas essas coisas
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
que funcionam em conjunto de forma bem dinâmica e eficiente.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Assim, o que proponho é que "a pele" dos nossos edificios
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
fique mais parecida com a pele humana.
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
E, assim fazendo, poderia ser bem mais dinâmica, interativa
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
e diferenciada, dependendo de onde está.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
E isso me leva de volta a minha pesquisa.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
O que propus fazer primeiro foi olhar para uma gama diferente de materiais para fazer isso.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Atualmente estou trabalhando com materiais inteligentes
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
e com uma placa térmica bimetal inteligente.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Primeiramente, chamamos esse material de inteligente porque ele não demanda
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
controle e não requer energia,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
o que é muito importante para a arquitetura.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Trata-se na verdade de um laminação de dois metais diferentes juntos.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Vocês conseguem ver isso aqui pelo reflexo diferente desse lado.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
Por ter dois coeficientes diferentes de expansão,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
quando aquecido, um lado se expande mais rápido do que o outro,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
resultando numa curvatura.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
Assim, nos primeiros protótipos construí essas superfícies para tentar ver
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
como a curvatura reagiria à temperatura e, possivelmente, permitiria
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
que o ar ventilasse através do sistema,
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
Em outros protótipos, criei superfícies onde a multiplicidade
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
dessas tiras juntas pudessem tentar fazer
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
um movimento maior quando também aquecidas,
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
e atualmente temos esse protótipo exposto na galeria Materiais e Aplicações,
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
perto de Silver Lake, até agosto, caso vocês queiram ver.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Chama-se "Bloom" (florescimento), e a superfície é feita completamente
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
da placa térmica bimetal, cuja intenção é fazer essa abóboda
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
que faz duas coisas. Uma é um dispositivo de sombra, de forma que,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
quando o sol bate na superfície, ela restringe a quantidade de sol que passa,
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
e, em outras áreas, é um sistema de ventilação
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
que permite que o ar quente preso debaixo delas possa na verdade
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
atravessar e sair para fora do dispositivo quando necessário.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
Vocés podem ver nesse vídeo que, à medida que o sol
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
se projeta na superfície, assim como a sombra,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
cada telha se move individualmente.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Lembrem-se de que, com a tecnologia digital que temos hoje,
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
isso foi feito com aproximadamente 14.000 peças,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
não havendo duas peças iguais. São todas diferentes umas das outras.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
E a grande vantagem disso é que se pode calibrar
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
cada uma delas para se adaptar de forma bastante específica à sua localização,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
ao ângulo do sol, e também à forma como se dá a curvatura.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Dessa forma, esse tipo de teste de projeto conceitual
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
tem muitas implicações
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
numa futura aplicação na arquitetura.
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
Aqui, por exemplo, vocês estão vendo uma casa,
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
para um empreendimento na China,
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
que é, na verdade, uma caixa de vidro de quatro andares.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Ainda está com aquela caixa de vidro para que pudéssemos ver dentro dela,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
mas agora está revestida com esta placa térmica bimetal.
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
É uma tela que reveste tudo, e aquela camada pode na verdade
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
abrir e fechar conforme o movimento do sol ao redor daquela superfície.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Além disso, ela também pode ocultar áreas mais privativas,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
podendo, então, diferenciá-las de algumas das áreas públicas
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
do mesmo espaço em diferentes momentos do dia.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
E basicamente isso implica que agora as casas
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
não precisam mais de cortinas, venezianas ou persianas,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
pois podemos recobrir o edifício com isso,
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
assim como controlar a quantidade do ar-condicionado necessário dentro do edifício.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Também estou tentando desenvolver alguns componentes de construção para o mercado.
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Assim, aqui vocês podem ver um painel típico de
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
janela de vidro dupla, e naquele painel,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
entre essas duas partes do vidro, aquele vidro duplo,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
que estou tentando trabalhar fazendo
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
um sistema de placas térmicas bimetais
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
para que, quando o sol bater na camada exterior do vidro,
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
e aquecer a cavidade interior, aquela placa térmica bimetal
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
vai começar a se curvar, devendo na verdade, então,
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
começar a bloquear o sol
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
em certas áreas do edifício,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
ou nele todo, se for preciso.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Vocês podem imaginar então isso concretizado
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
num arranha-céu onde os sistemas de painel vão
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
de um andar a outro, até 30, 40 andares, a superfície toda
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
poderia ser diferenciada em diferentes momentos do dia,
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
dependendo de como o sol se projeta naquela superfície.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
E esses são alguns estudos recentes que estão agora
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
na minha mesa de trabalho, onde vocês podem ver,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
no canto direito inferior, em vermelho, o que são, na verdade,
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
peças menores das placas térmicas bimetais, as quais, na verdade,
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
estamos tentando fazer se mover como ciliares ou cílios.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Esse último projeto é também de componentes.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
A influência -- e se vocês notaram, uma das minhas
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
áreas de influência é a biologia -- é de um gafanhoto.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
E gafanhotos possuem um tipo de sistema respiratório diferente.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Eles respiram através de orifícios laterais chamados espiráculos,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
por meio do qual puxam o ar para dentro, movendo-o através de seu sistema para resfriá-lo.
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
Assim, nesse projeto, estou tentando ver como podemos
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
transpor esse sistema para a arquitetura, de modo a trazer
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
o ar para dentro através de buracos nas laterais de um edifício.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
E aqui vocês podem ver alguns estudos antigos de blocos,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
por onde esses buracos atravessam.
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
Aqui foi antes de aplicar a placa térmica bimetal,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
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458553
2699
e aqui foi depois de aplicá-la. Desculpem, é um pouco
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hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
difícil de enxergar, mas nas superfícies vocês podem ver setas vermelhas.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
À esquerda, é quando está frio, e a placa térmica bimetal
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
está plana e, assim, restringindo a passagem do ar através dos blocos.
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
À direita, temos as curvaturas térmicas bimetais
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and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
que permitem que o ar passe por elas, de modo que esses são dois componentes
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
diferentes daqueles nos quais estou trabalhando e, de novo,
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
é algo completamente diferente, porque podemos imaginar
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that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
que o ar poderia potencialmente passar através das paredes,
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instead of opening windows.
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483681
2881
em vez de ser necessário abrir as janelas.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Assim, queria deixar vocês com uma última impressão sobre
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
o projeto, ou sobre esse tipo de trabalho e o uso de materiais inteligentes.
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When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Quando vocês estiverem cansados de abrir e fechar persianas,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
dia após dia, quando estiverem de férias
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
e não tiver ninguém nos finais de semana para desligar e ligar os controles,
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or when there's a power outage, and you have
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503842
2355
ou quando faltar energia e vocês não puderem
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
contar com a eletricidade, essas placas térmicas bimetais
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
ainda vão estar funcionando de forma incessante, eficiente
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
e infinitamente. Obrigada. (Aplausos)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Aplausos)
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