Метал, що дихає

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.

Я була однією з тих дітей, які, потрапляючи в машину,

щоразу були змушені опускати вікно.

Зазвичай всередині було занадто гаряче, задушливо, або ж просто тхнуло,

а мій батько ніколи не дозволяв використовувати кондиціонер.

Він виправдовувався, що це може перегріти двигун.

І ви можливо пригадуєте, дехто з вас,

якими були машини тоді, і вони всі

мали загальну проблему перегрівання.

Але це також стало сигналом, який обмежив використання

або перевикористання енергозатратних приладів.

Зараз усе змінилося. Наші автомобілі допомагають нам перетинати країну.

І ми використовуємо кондиціонери протягом усього шляху,

але ніколи не стикаємося з перегрівом.

Отже, не маємо причин зупинятися.

Чудово, чи не так? У нас схожі проблеми з будівлями.

У минулому, до появи кондиціонерів, у нас були товсті стіни.

Товсті стіни чудово ізолюють. Вони зберігають прохолоду

влітку і утримують тепло взимку,

і маленькі вікна були також дуже хорошими, тому що

вони зменшували теплообмін.

між зовнішнім та внутрішнім середовищем.

Потім, у 1930-тих роках, коли винайшли плиткове скло,

прокат сталі і масове виробництво, ми отримали змогу

робити вікна від підлоги до стелі і мати поле зору без перешкод,

але з цим прийшла незворотня залежність від

механічного кондиціонування повітря, щоб охолодити нагрітий сонцем простір.

З часом будинки ставали вищими й більшими,

наші інженерні навички покращувалися, тому технічні системи

стали дуже масивними. Вони вимагають великої кількості енергії.

Вони віддають багато тепла в атмосферу,

і дехто з вас розуміє ефект теплових островів

в містах, де населені місцевості є набагато теплішими

за сусідні сільські райони,

але проблема також у тому, що коли ми втрачаємо енергію,

ми не можемо відчинити вікно,

отож будинки залишаються ненаселеними доти,

доки системи кондиціювання не запрацюють.

Навіть гірше, маючи намір модифікувати будинки

до нульового рівня споживання енергії, ми не можемо зробити цього,

просто роблячи технічні системи більш раціональними.

Ми повинні знайти інші можливості.

Отож, що ми робимо? Як ми витягнемо себе

з ями, яку самі й викопали?

Погляньмо на біологію - можливо, багато хто з вас не знає,

що я була біологом до того, як стати архітектором,

людська шкіра - це орган, який природньо регулює

температуру тіла - і це фантастична властивість.

Це перша лінія оборони нашого тіла.

Вона має пори, потові залози та інші органи,

які працюють разом дуже динамічно і ефективно.

Отож я пропоную зробити покриття наших домівок

більш схожим до людської шкіри,

і, таким чином, більш динамічним, чутливим

та диференційованим, в залежності від розташування.

І це повертає мене до мого дослідження.

Спочатку я запропонувала знайти іншу палітру матеріалів, щоб зробити це.

Зараз я працюю з розумними матеріалами

і розумним термо-біметалом.

Перш за все, я гадаю, ми називаємо його "розумним" через те,

що він не вимагає контролю та енергії,

а це саме те, що так важливо для архітектури.

Що це? Це нашарування двох різних металів.

Як бачите, на цій стороні відрізняється відображення.

І оскільки він має 2 різні коефіціенти розширення,

то, нагріваючись, одна сторона розширюється швидше за іншу,

що викликає згинання.

У ранніх прототипах я побудувала ці поверхні, щоб побачити,

як згинання залежатиме від температури і, можливо, дозволить

системі вентилювати повітря.

В інших прототипах я зробила поверхні, де комбінація

цих трьох смуг може спровокувати

більш виражений рух внаслідок нагрівання,

і зараз ці матеріали виставлені у галереї "Матеріали та прикладні застосування"

у Сілвер-лейк, і вони будуть там аж до серпня, якщо ви хочете побачити їх.

Це зветься "Bloom", уся поверхня зроблена

з термо-біметалу, і його призначення - утворити купол,

який виконує дві функції. Перша - це сонцезахисний пристрій, який,

коли сонце нагріває поверхню, зменшує кількість падаючого світла,

а інше застосування - система вентиляції.

Таким чином, замкнене всередині повітря може

вийти, коли це необхідно.

Як бачите на прискореному відео, сонце,

освітлюючи поверхню, змушує кожну плитку рухатись індивідуально,

створюючи тінь під ними.

Майте на увазі, що з сучасними цифровими технологіями

ця річ була створена приблизно з 14,000 фрагментів,

і серед них немає двох однакових. Кожен з них унікальний.

Чудово, що ми можемо калібрувати

кожного з них, щоб він виконував специфічну функцію для свого розташування,

відповідно до кута сонця, і ступеня викривлення.

Таким чином, цей пілотний проект

має низку застосувань

в архітектурі майбутнього,

і в цьому випадку перед вами дім

для китайського забудовника,

це чотириповерхова скляна коробка.

Він також має скляні поверхні, бо ми хочемо мати візуальну доступність,

але він вкритий шаром термо-біметалу,

це екран, який огортає будівлю, і цей шар може

відкриватися і закриватися згідно з рухом сонця.

Крім цього, він може прикривати приватні приміщення,

відокремлюючи деякі громадські місця

відповідно до різних часових періодів дня.

І по суті це означає, що у домівках

ми більше не будемо потребувати жалюзі або штор,

тому що ми зможемо прикрити будівлю цими матеріалами,

і разом з тим контролювати кількість повітря для кондиціювання.

Я також шукаю можливості розробити будівельні компоненти для ринку,

і тут ви бачите досить звичайну

панель з подвійного скла, і в цій панелі,

між двома шматками скла,

я намагаюсь розробити

термо-біметалічну систему.

Отже, коли сонце освітлює зовнішній шар

і нагріває внутрішню порожнину, термо-біметалічна складова

буде викривлятися і почне

блокувати сонячне світло

у визначених частинах будинку,

або усюди, якщо необхідно.

Отож уявіть собі - навіть для цього застосування,

у багатоповерховій будівлі, де панелі займають всю площу від підлоги до стелі

на висоті аж до 30 або 40 поверхів, уся поверхня

може бути диференційованою для різних періодів доби

залежно від того, як сонце освітлює поверхню.

Також тут представлені пізніші дослідження, над якими я працюю,

зараз вони на стендах, де ви можете бачити

у нижньому правому кутку

менші шматочки термометалу, що їх ми намагаємося змусити

рухатись, як вії на повіках.

Цей останній проект також стосується компонентів.

Він розроблений (як ви могли помітити, однією з моїх сфер інтересів є біологія),

під впливом коника.

Коники мають унікальну дихальну систему.

Вони дихають через отвори в тілі, які називаються дихальцями,

і їхнє тіло використовує повітря для охолодження.

У цьому проекті я намагаюсь зрозуміти, як ми можемо

застосувати це і в архітектурі, як ми можемо

направити повітря через отвори у будівлі.

Ось деякі ранні розробки блоків,

які мають наскрізні отвори,

і це - до застосування термо-біометалу,

а це - після. Вибачте, це трохи складно

побачити, але на поверхні є червоні стрілочки.

Ліворуч зображено, як термо-біметал в умовах холоду

стає пласким, і не дає повітрю проходити через блок,

праворуч - термо-біометал викривляється,

і дозволяє повітрю проходити. Отже, це два різні

компоненти, над якими я працюю, і ще раз -

це зовсім інша річ - тому що ви можете уявити,

як повітря може проходити крізь стіни,

замість того щоб відчиняти вікна.

Я хочу поділитися з вами ще одним враженням про

цей проект або про загальний підхід до використання розумних матеріалів.

Коли ви стомились відчиняти й зачиняти жалюзі

день у день, коли ви у відпустці,

і більше нікого немає, хто міг би вмикати і вимикати прилади,

або якщо відключили струм, коли ви

не маєте електроенергії, ці термо-біметали

будуть працювати невтомно, продуктивно,

та без зупинки. Дякую вам. (Оплески)

(Оплески)