TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Доріс Кім Санґ: Метал, що дихає
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Сучасні будівлі з суцільними вікнами дарують видовищні краєвиди, але потребують багато енергії для охолодження. Доріс Кім Санґ працює з термо-біметалами, розумними матеріалами, які поводяться, як людська шкіра, є динамічними й чутливими, можуть затіняти кімнату від світла і самовентилюватися.
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 була однією з тих дітей, які, потрапляючи в машину,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
щоразу були змушені опускати вікно.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Зазвичай всередині було занадто гаряче, задушливо, або ж просто тхнуло,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
а мій батько ніколи не дозволяв використовувати кондиціонер.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Він виправдовувався, що це може перегріти двигун.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
І ви можливо пригадуєте, дехто з вас,
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
якими були машини тоді, і вони всі
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
мали загальну проблему перегрівання.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Але це також стало сигналом, який обмежив використання
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
або перевикористання енергозатратних приладів.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Зараз усе змінилося. Наші автомобілі допомагають нам перетинати країну.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
І ми використовуємо кондиціонери протягом усього шляху,
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
але ніколи не стикаємося з перегрівом.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Отже, не маємо причин зупинятися.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Чудово, чи не так? У нас схожі проблеми з будівлями.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
У минулому, до появи кондиціонерів, у нас були товсті стіни.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
Товсті стіни чудово ізолюють. Вони зберігають прохолоду
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
влітку і утримують тепло взимку,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
і маленькі вікна були також дуже хорошими, тому що
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
вони зменшували теплообмін.
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
між зовнішнім та внутрішнім середовищем.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Потім, у 1930-тих роках, коли винайшли плиткове скло,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
прокат сталі і масове виробництво, ми отримали змогу
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
робити вікна від підлоги до стелі і мати поле зору без перешкод,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
але з цим прийшла незворотня залежність від
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
механічного кондиціонування повітря, щоб охолодити нагрітий сонцем простір.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
З часом будинки ставали вищими й більшими,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
наші інженерні навички покращувалися, тому технічні системи
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
стали дуже масивними. Вони вимагають великої кількості енергії.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Вони віддають багато тепла в атмосферу,
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
і дехто з вас розуміє ефект теплових островів
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
в містах, де населені місцевості є набагато теплішими
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
за сусідні сільські райони,
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
але проблема також у тому, що коли ми втрачаємо енергію,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
ми не можемо відчинити вікно,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
отож будинки залишаються ненаселеними доти,
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
доки системи кондиціювання не запрацюють.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Навіть гірше, маючи намір модифікувати будинки
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
до нульового рівня споживання енергії, ми не можемо зробити цього,
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
просто роблячи технічні системи більш раціональними.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Ми повинні знайти інші можливості.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Отож, що ми робимо? Як ми витягнемо себе
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
з ями, яку самі й викопали?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Погляньмо на біологію - можливо, багато хто з вас не знає,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
що я була біологом до того, як стати архітектором,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
людська шкіра - це орган, який природньо регулює
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
температуру тіла - і це фантастична властивість.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Це перша лінія оборони нашого тіла.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Вона має пори, потові залози та інші органи,
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
які працюють разом дуже динамічно і ефективно.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Отож я пропоную зробити покриття наших домівок
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
більш схожим до людської шкіри,
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
і, таким чином, більш динамічним, чутливим
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
та диференційованим, в залежності від розташування.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
І це повертає мене до мого дослідження.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Спочатку я запропонувала знайти іншу палітру матеріалів, щоб зробити це.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Зараз я працюю з розумними матеріалами
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
і розумним термо-біметалом.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Перш за все, я гадаю, ми називаємо його "розумним" через те,
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
що він не вимагає контролю та енергії,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
а це саме те, що так важливо для архітектури.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Що це? Це нашарування двох різних металів.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Як бачите, на цій стороні відрізняється відображення.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
І оскільки він має 2 різні коефіціенти розширення,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
то, нагріваючись, одна сторона розширюється швидше за іншу,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
що викликає згинання.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
У ранніх прототипах я побудувала ці поверхні, щоб побачити,
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
як згинання залежатиме від температури і, можливо, дозволить
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
системі вентилювати повітря.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
В інших прототипах я зробила поверхні, де комбінація
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
цих трьох смуг може спровокувати
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
більш виражений рух внаслідок нагрівання,
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
і зараз ці матеріали виставлені у галереї "Матеріали та прикладні застосування"
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
у Сілвер-лейк, і вони будуть там аж до серпня, якщо ви хочете побачити їх.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Це зветься "Bloom", уся поверхня зроблена
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
з термо-біметалу, і його призначення - утворити купол,
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
який виконує дві функції. Перша - це сонцезахисний пристрій, який,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
коли сонце нагріває поверхню, зменшує кількість падаючого світла,
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
а інше застосування - система вентиляції.
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
Таким чином, замкнене всередині повітря може
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
вийти, коли це необхідно.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
Як бачите на прискореному відео, сонце,
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
освітлюючи поверхню, змушує кожну плитку рухатись індивідуально,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
створюючи тінь під ними.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Майте на увазі, що з сучасними цифровими технологіями
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
ця річ була створена приблизно з 14,000 фрагментів,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
і серед них немає двох однакових. Кожен з них унікальний.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
Чудово, що ми можемо калібрувати
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
кожного з них, щоб він виконував специфічну функцію для свого розташування,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
відповідно до кута сонця, і ступеня викривлення.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Таким чином, цей пілотний проект
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
має низку застосувань
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
в архітектурі майбутнього,
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
і в цьому випадку перед вами дім
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
для китайського забудовника,
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
це чотириповерхова скляна коробка.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Він також має скляні поверхні, бо ми хочемо мати візуальну доступність,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
але він вкритий шаром термо-біметалу,
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
це екран, який огортає будівлю, і цей шар може
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
відкриватися і закриватися згідно з рухом сонця.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Крім цього, він може прикривати приватні приміщення,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
відокремлюючи деякі громадські місця
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
відповідно до різних часових періодів дня.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
І по суті це означає, що у домівках
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
ми більше не будемо потребувати жалюзі або штор,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
тому що ми зможемо прикрити будівлю цими матеріалами,
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
і разом з тим контролювати кількість повітря для кондиціювання.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Я також шукаю можливості розробити будівельні компоненти для ринку,
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
і тут ви бачите досить звичайну
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
панель з подвійного скла, і в цій панелі,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
між двома шматками скла,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
я намагаюсь розробити
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
термо-біметалічну систему.
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
Отже, коли сонце освітлює зовнішній шар
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
і нагріває внутрішню порожнину, термо-біметалічна складова
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
буде викривлятися і почне
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
блокувати сонячне світло
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
у визначених частинах будинку,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
або усюди, якщо необхідно.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Отож уявіть собі - навіть для цього застосування,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
у багатоповерховій будівлі, де панелі займають всю площу від підлоги до стелі
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
на висоті аж до 30 або 40 поверхів, уся поверхня
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
може бути диференційованою для різних періодів доби
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
залежно від того, як сонце освітлює поверхню.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Також тут представлені пізніші дослідження, над якими я працюю,
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
зараз вони на стендах, де ви можете бачити
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
у нижньому правому кутку
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
менші шматочки термометалу, що їх ми намагаємося змусити
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
рухатись, як вії на повіках.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Цей останній проект також стосується компонентів.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Він розроблений (як ви могли помітити, однією з моїх сфер інтересів є біологія),
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
під впливом коника.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Коники мають унікальну дихальну систему.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Вони дихають через отвори в тілі, які називаються дихальцями,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
і їхнє тіло використовує повітря для охолодження.
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
У цьому проекті я намагаюсь зрозуміти, як ми можемо
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
застосувати це і в архітектурі, як ми можемо
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
направити повітря через отвори у будівлі.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
Ось деякі ранні розробки блоків,
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
які мають наскрізні отвори,
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
і це - до застосування термо-біометалу,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
а це - після. Вибачте, це трохи складно
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
побачити, але на поверхні є червоні стрілочки.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
Ліворуч зображено, як термо-біметал в умовах холоду
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
стає пласким, і не дає повітрю проходити через блок,
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
праворуч - термо-біометал викривляється,
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
і дозволяє повітрю проходити. Отже, це два різні
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
компоненти, над якими я працюю, і ще раз -
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
це зовсім інша річ - тому що ви можете уявити,
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
як повітря може проходити крізь стіни,
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
замість того щоб відчиняти вікна.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Я хочу поділитися з вами ще одним враженням про
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
цей проект або про загальний підхід до використання розумних матеріалів.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Коли ви стомились відчиняти й зачиняти жалюзі
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
день у день, коли ви у відпустці,
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
і більше нікого немає, хто міг би вмикати і вимикати прилади,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
або якщо відключили струм, коли ви
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
не маєте електроенергії, ці термо-біметали
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
будуть працювати невтомно, продуктивно,
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
та без зупинки. Дякую вам. (Оплески)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Оплески)
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