Doris Kim Sung: Metall, das atmet

Moderne Gebäude mit raumhohen Fenstern erlauben spektakuläre Ausblicke, aber benötigen sehr viel Energie zur Kühlung. Doris Kim Sung arbeitet mit Thermo-Bimetallen, intelligenten Werkstoffen, die sich mehr wie menschliche Haut verhalten, dynamisch und reaktionsfähig und die einen Raum vom Sonnenlicht abdunkeln und von sich aus lüften können.

Ich war eines dieser Kinder, das
immer das Fenster runterlassen musste,

sobald es im Auto saß.

Es war meistens zu heiß,
zu stickig oder es hat gestunken

und mein Vater ließ uns
nicht die Klimaanlage benutzen.

Er sagte, dass das den Motor
überhitzen würde.

Einige von euch erinnern sich bestimmt,

wie die Autos damals waren

und dass es häufig
Überhitzungsprobleme gab.

Aber es war auch das Signal dafür,
die Verwendung

oder den zu häufigen Gebrauch von
energieverbrauchenden Geräten einzuschränken.

Doch inzwischen hat sich einiges verändert.
Es gibt Autos, mit denen wir übers Land fahren.

Wir benutzen die Klimaanlage
den ganzen Weg

und nie überhitzt etwas.

Es gibt also kein Signal mehr, das
uns sagt, wann wir aufhören sollen.

Toll, oder? Tja, wir haben
ähnliche Probleme in Gebäuden.

Früher, bevor es Klimatisierung
gab, hatten wir dicke Mauern.

Dicke Mauern isolieren sehr gut.

Im Gebäude ist es sehr kühl
im Sommer und warm im Winter

und die kleinen Fenster waren
auch sehr gut, weil sie

den Temperaturaustausch

zwischen drinnen und
draußen begrenzten.

Dann, etwa in den 1930er Jahren,
mit der Einführung von Flachglas,

Walzstahl und Massenproduktion,
konnten wir Fenster herstellen,

die vom Boden bis zur Decke reichten
und freie Blickfelder schufen

und damit kam die
unumkehrbare Abhängigkeit von

mechanischer Klimatisierung, um
unsere sonnenerwärmten Räume zu kühlen.

Mit der Zeit wurden die
Gebäude höher und größer

unsere Technik immer besser, so
dass die mechanischen Systeme

enorm waren. Sie benötigen
große Mengen Energie.

Sie heizen die Atmosphäre stark auf

und manche von Ihnen können vielleicht
den Begriff "Wärmeinsel-Effekt" nachvollziehen,

in Städten, wo die städtischen
Gebiete deutlich wärmer sind

als die angrenzenden ländlichen Gebiete,

aber wir haben auch das Problem,
dass wir kein Fenster öffnen können,

wenn der Strom ausfällt
und deshalb werden

Gebäude unbewohnbar und
müssen leerstehen,

bis die Klimaanlage
wieder hochfahren kann.

Und noch schlimmer, unser
Vorhaben, Gebäude in Richtung

Null-Energie-Zustand zu bewegen,
kann nicht funktionieren,

indem wir einfach mechanische
Systeme immer effizienter machen.

Wir müssen etwas anderes finden,
denn wir sind in eine Art Trott verfallen.

Also was machen wir hier?
Wie ziehen wir uns

aus diesem Loch,
das wir gegraben haben?

Wenn wir uns in der Biologie umschauen –
vielleicht wissen ja einige von Ihnen,

dass ich Biologin war, bevor ich
zur Architektur gewechselt habe –

sehen wir, dass die menschliche Haut
das Organ ist, das natürlicherweise

die Temperatur im Körper
reguliert und das ist wunderbar.

Das ist die erste Verteidigungslinie des Körpers.

Sie hat Poren, sie hat Schweißdrüsen,
sie hat all diese Dinge,

die sehr dynamisch und effizient
zusammenarbeiten.

Deshalb schlage ich vor, dass
die von uns gebauten Wände

der menschlichen Haut ähnlicher sein sollten

und dadurch viel dynamischer,
reaktionsfähiger und unterschiedlich

sein können, je nachdem, wo sie sind.

Und das bringt mich zurück
zu meiner Untersuchung.

Ich schlug zuerst vor, dass man sich dafür nach
einer anderen Materialpalette umschaut.

Ich arbeite derzeit mit intelligenten Werkstoffen

und einem intelligenten Thermo-Bimetall.

Zuallererst: Ich denke, dass wir es
"intelligent" nennen, weil es

keine Kontrolle und keine Energie benötigt

und das ist sehr wichtig für die Architektur.

Es ist eine Schichtung
zweier verschiedener Metalle.

Sie können das hier an der unterschiedlichen
Reflexion auf dieser Seite erkennen.

Und weil es zwei verschiedene
Ausdehnungskoeffizienten hat,

dehnt sich die eine Seite schneller aus
als die andere, wenn man es erhitzt,

wodurch eine Verbiegung entsteht.

In frühen Prototypen habe ich diese
Oberfläche gebaut, um zu sehen,

wie diese Biegung auf Temperatur reagiert
und es Luft erlauben könnte,

durch das System zu zirkulieren.

Andere Prototypen hatten
Oberflächen, bei denen die Vielfalt

dieser verbundenen Streifen bei Erhitzung

größere Bewegungen möglich machen könnte.

Derzeit steht diese Installation in der
Materials & Applications Gallery

in Silver Lake, wo sie noch
bis August ausgestellt wird.

Die Installation heißt "Bloom" und die
Oberfläche besteht vollständig

aus Thermo-Bimetall und ihr Zweck ist,
diesen Baldachin zu errichten,

der zwei Dinge kann. Einerseits
ist er ein Sonnendach, das das

einfallende Sonnenlicht einschränkt

und in anderen Bereichen
ist er ein Ventilationssystem,

damit heiße, eingeschlossene Luft

hindurch nach draußen gelangen kann.

Sie können in diesem Zeitraffer-Video
sehen, dass während sowohl die Sonne

als auch der Schatten sich
über die Oberfläche bewegen,

sich jede einzelne dieser Platten
unabhängig voneinander bewegt.

Bedenken Sie, dass dieses Gebilde
mit der heutigen digitalen Technologie

aus ungefähr 14.000
Einzelteilen gemacht wurde

und keines der Teile gibt es doppelt.
Sie sind alle unterschiedlich.

Und das Tolle daran ist, dass wir
jedes Einzelne so kalibrieren können,

dass es auf seinen Einsatzort abgestimmt ist,

dass es auf den Einfallswinkel der Sonne
abgestimmt ist und auch wie es sich verbiegt.

Diese Machbarkeitsstudie erlaubt uns

viele logische Schlussfolgerungen

bezüglich künftiger Anwendungen
in der Architektur

und in diesem Fall hier können
Sie ein Haus sehen,

das für einen Bauträger in China ist,

es ist eigentlich eine vierstöckige Glas-Box.

Wir verwenden immer noch so viel Glas,
weil wir visuellen Zugang erlauben möchten,

aber jetzt ist es mit dieser Thermo-
Bimetall-Schicht ummantelt,

es ist eine Sichtblende, die um das Haus geht,
und diese Schicht kann sich

öffnen und schließen, während sich die
Sonne über die Oberfläche bewegt.

Zusätzlich kann es für die Privatsphäre
auch einzelne Bereiche abschirmen,

sodass es sich zu bestimmten Tageszeiten

von den öffentlichen Bereichen abgrenzen kann.

Prinzipiell zeigt uns dies, dass wir keine

Vorhänge, Rollläden oder
Jalousien mehr brauchen,

weil wir das Gebäude mit diesen
Teilen ummanteln können,

genau wie wir damit auch die benötigte
Klimatisierung im Gebäude kontrollieren können.

Ich versuche, auch Bauteile
für den Markt zu entwickeln

und hier sehen Sie ein ziemlich normales,

doppelt verglastes Fenster,

und in diesem Fenster versuche ich eine

Thermo-Bimetall-Struktur
zwischen den beiden

Glasteilen in dieser
Doppelverglasung einzubauen,

sodass wenn die Sonne auf
die äußere Schicht trifft

und den Hohlraum aufheizt,
das Thermo-Bimetall

anfängt sich zu biegen
und dann beginnt es,

das einfallende Sonnenlicht

in bestimmten Bereichen des
Gebäudes abzublocken,

oder, falls nötig,
vollkommen auszusperren.

Und so können Sie sich, sogar
in dieser Anwendung, vorstellen,

dass in einem Hochhaus,
in dem dieses Element

von Ebene zu Ebene, bis zu 30, 40
Stockwerke geht, die gesamte Oberfläche

zu verschiedenen Tageszeiten
voneinander abgegrenzt werden könnte,

je nachdem, wie sich die Sonne vorbei
bewegt und auf die Oberfläche trifft.

Und das hier sind einige neuere
Studien, an denen ich arbeite,

die Sie jetzt hier auf den Tafeln sehen können.

In der rechten unteren Ecke, in rot, sehen Sie

kleinere Teile Thermometall
und nun wird versucht,

sie dazu zu bringen, sich wie
Wimpern zu bewegen.

Dieses letzte Projekt besteht auch aus Bauteilen.

Die Idee – und falls Sie es
bemerkt haben, ein Gebiet,

das mir viele Ideen gibt, ist die Biologie –
stammt von einem Grashüpfer.

Und Grashüpfer haben
ein anderes Atemsystem.

Sie atmen durch Löcher in ihren Flanken,
die Atemlöcher genannt werden,

und durch diese kommt die Luft und sie bewegt
sich durch ihren Körper, um sie zu kühlen,

also in diesem Projekt, versuche ich
herauszufinden, wie wir

das in der Architektur berücksichtigen können,

wie wir Luft durch Löcher in den
Seiten von Gebäuden hereinbringen können.

Und hier sehen Sie einige frühe
Studien von Blöcken,

wo diese Löcher tatsächlich durchdringen

und das war vor dem Einsatz
des Thermo-Bimetalls,

und so sieht es aus, nachdem das Bimetall
verwendet wurde. Entschuldigung, es ist

nicht so gut zu erkennen, aber auf den Oberflächen
können Sie diese roten Pfeile sehen.

So wie links sieht es aus, wenn es kalt
ist und das Thermo-Bimetall gerade ist,

sodass es die Luft daran hindert,
durch die Blöcke zu gelangen,

und rechts ist das Thermo-Bimetall gebogen

und erlaubt der Luft, sich hindurch zu bewegen,
also das sind zwei verschiedene

Bauteile, an denen ich arbeite und wie gesagt,

es sind zwei völlig verschiedene Dinge, denn
Sie können sich vorstellen, dass

Luft die Möglichkeit hat, durch die
Wände zu gelangen,

statt ein Fenster zu öffnen.

Also, ich will Sie mit einem letzten
Eindruck zurücklassen von

dem Projekt, oder dieser Art der Arbeit
mit intelligenten Werkstoffen.

Wenn Sie es leid sind,
Tag für Tag Ihre Vorhänge

zu öffnen und zu schließen,
wenn SIe im Urlaub sind

und niemand da ist, um die Regler
an- und auszuschalten,

oder wenn Stromausfall ist und Sie

keine Elektrizität haben, auf die Sie sich verlassen
können, dann werden diese Thermo-Bimetalle

trotzdem noch problemlos funktionieren,

effizient und endlos. Danke schön. (Applaus)

(Applaus)