Byla jsem jedna z těch dětí, které když jely autem, pokaždé musely stáhnout okénko. Vždy bylo příliš teplo, příliš dusno nebo to tam páchlo. ale otec nám nedovolil zapnout klimatizaci. Říkal, že by se přehřál motor. Někteří z vás si možná pamatují jak to s těmi auty tenkrát bylo, běžně se přehřívala. Bylo to znamení, že se plýtvá energií.
I was one of those kids that, every time I got in the car, I basically had to roll down the window. It was usually too hot, too stuffy or just too smelly, and my father would not let us use the air conditioner. He said that it would overheat the engine. And you might remember, some of you, how the cars were back then, and it was a common problem of overheating. But it was also the signal that capped the use, or overuse, of energy-consuming devices.
Věci se změnily. Máme auta, se kterými jedeme napříč zemí, klimatizaci máme celou cestu naplno a nikdy se nám auto nepřehřeje. Už nemáme žádný signál, který nám řekne, ať ji vypneme.
Things have changed now. We have cars that we take across country. We blast the air conditioning the entire way, and we never experience overheating. So there's no more signal for us to tell us to stop.
Skvělé, ne? U staveb máme stejný problém. Dříve jsme měli místo klimatizace silné zdi. Byla to dobrá izolace, díky tomu byl interiér v létě chladný a v zimě teplý. Malá okna byla také dobrá, protože omezovala tepelnou výměnu mezi interiérem a exteriérem. Asi ve třicátých letech, s nástupem tabulového skla, válcované oceli a hromadné výroby, jsme dokázali vyrobit okna od podlahy po strop a nerušenými výhledy. S tím se nevyhnutelně pojí používání mechanické klimatizace, která ochlazuje sluncem vyhřáté místnosti. Postupem času stavíme vyšší a rozměrnější budovy, stavební inženýrství pokročilo a konstrukce ještě zmohutněly. Potřebují obrovské množství energie. Předávají do atmosféry mnoho tepla. Někteří znáte efekt tepelných ostrovů ve městech, kde městské oblasti jsou mnohem teplejší než přilehlé venkovské oblasti. Také máme problém, když při výpadku proudu nemůžeme otevřít okna, tím se budova stane neobyvatelnou a musí se vystěhovat, dokud se klimatizace neopraví. Když chceme udělat naše stavby s neutrální bilancí CO2, nedocílíme toho pouze vylepšením klimatizačních systémů Musíme hledat odpovědi jinde. Jsme ve slepé uličce. Co s tím uděláme?
Great, right? Well, we have similar problems in buildings. In the past, before air conditioning, we had thick walls. The thick walls are great for insulation. It keeps the interior very cool during the summertime, and warm during the wintertime, and the small windows were also very good because it limited the amount of temperature transfer between the interior and exterior. Then in about the 1930s, with the advent of plate glass, rolled steel and mass production, we were able to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views, and with that came the irreversible reliance on mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces. Over time, the buildings got taller and bigger, our engineering even better, so that the mechanical systems were massive. They require a huge amount of energy. They give off a lot of heat into the atmosphere, and for some of you may understand the heat island effect in cities, where the urban areas are much more warm than the adjacent rural areas, but we also have problems that, when we lose power, we can't open a window here, and so the buildings are uninhabitable and have to be made vacant until that air conditioning system can start up again. Even worse, with our intention of trying to make buildings move towards a net-zero energy state, we can't do it just by making mechanical systems more and more efficient. We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut. So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
Jak se dostaneme z jámy, kterou jsme si sami vykopali? Vezměme si biologii... mnoho z vás neví, že jsem získala diplom z biologie, než jsem se dala na architekturu. Lidská kůže je orgán, který přirozeně reguluje teplotu v těle. To je fantastická věc. Je to první obranná linie našeho těla. Má póry, potní žlázy, má další věci, které velmi dynamicky a efektivně spolupracují. Já navrhuji, aby se povrch našich budov více podobal lidské kůži. A tím by byl dynamičtější, responsivní a diferencovaná, podle toho, kde se nachází. Tím se dostávám zpět ke svému výzkumu.
out of this hole that we've dug? If we look at biology, and many of you probably don't know, I was a biology major before I went into architecture, the human skin is the organ that naturally regulates the temperature in the body, and it's a fantastic thing. That's the first line of defense for the body. It has pores, it has sweat glands, it has all these things that work together very dynamically and very efficiently, and so what I propose is that our building skins should be more similar to human skin, and by doing so can be much more dynamic, responsive and differentiated, depending on where it is. And this gets me back to my research.
Zaprvé, navrhuji podívat se na novou škálu materiálů. Právě pracuji s chytrými materiály a chytrými termálními bimetaly. Říkáme jim chytré, protože nepotřebují žádné ovládání a žádnou energii. To je pro architekturu důležité. Jsou to v podstatě dva kovy laminované na sebe. Tady vidíte, jak se každá strana různě leskne. A protože oba mají jiný součinitel roztažnosti, když se zahřejí, jedna strana se roztáhne víc než druhá a způsobí tohle ohnutí. V raných prototypech jsem sledovala, jak ohnutí závisí na teplotě a jak případně umožňuje vzduchu proudit. U jiných prototypů, kde těch vrstev bylo pohromadě několik, jsem chtěla působením teploty dosáhnout většího pohybu. V galerii Materiálů a Aplikací v Silver Lake mám teď tuto instalaci, je přístupná do srpna, kdybyste ji chtěli navštívit, jmenuje se "Květ" a povrch je vyrobený z termálních bimetalů. Záměrem bylo vytvořit klenbu, která má dvě funkce. Jednak vytváří stín - - když na povrch dopadne slunce, zabrání pronikání paprsků, a v jiných oblastech funguje jako ventilace. Teplý vzduch chycený pod klenbou může podle potřeby proudit skrz klenbu. V tomto videu vidíte zpomaleně,
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that. I presently, or currently, work with smart materials, and a smart thermo-bimetal. First of all, I guess we call it smart because it requires no controls and it requires no energy, and that's a very big deal for architecture. What it is, it's a lamination of two different metals together. You can see that here by the different reflection on this side. And because it has two different coefficients of expansion, when heated, one side will expand faster than the other and result in a curling action. So in early prototypes I built these surfaces to try to see how the curl would react to temperature and possibly allow air to ventilate through the system, and in other prototypes did surfaces where the multiplicity of having these strips together can try to make bigger movement happen when also heated, and currently have this installation at the Materials & Applications gallery in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it. It's called "Bloom," and the surface is made completely out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy that does two things. One, it's a sun-shading device, so that when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through, and in other areas, it's a ventilating system, so that hot, trapped air underneath can actually move through and out when necessary. You can see here in this time-lapse video that the sun,
jak se slunce a stín pohybují po povrchu a každý plátek reaguje samostatně. Uvědomte si, že v dnešní digitální době byl tento povrch vytvořen ze 14 000 částí a žádná z nich není stejná. Každá je jiná. Je skvělé, že můžeme každou část naladit samostatně, s ohledem na její polohu, na úhel slunce a jak moc se má ohnout.
as it moves across the surface, as well as the shade, each of the tiles moves individually. Keep in mind, with the digital technology that we have today, this thing was made out of about 14,000 pieces and there's no two pieces alike at all. Every single one is different. And the great thing with that is the fact that we can calibrate each one to be very, very specific to its location, to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
Tento zkušební projekt ukázal,
So this kind of proof of concept project
jak velký vliv to má na budoucí aplikace v architektuře. Zde vidíte dům, vyvinutý pro developera v Číně a je to vlastně čtyřpatrová skleněná kostka. Je prosklená, protože stále chceme mít nerušený výhled, ale teď je také obalená termálně bimetalovou vrstvou. Je to zástěna, která se otevírá a zavírá podle pohybu slunce na jejím povrchu. Navíc dokáže zastínit prostory kvůli soukromí. Během dne umí rozlišit mezi různými veřejnými prostory v budově Z toho vyplývá, že nepotřebujeme závěsy, okenice nebo žaluzie, protože můžeme stavbu zaclonit těmito plátky a tím regulovat ventilaci uvnitř budovy. Také zkouším vyvinout produkty pro stavebnictví a přivést je na trh.
has a lot of implications to actual future application in architecture, and in this case, here you see a house, that's for a developer in China, and it's actually a four-story glass box. It's still with that glass box because we still want that visual access, but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer, it's a screen that goes around it, and that layer can actually open and close as that sun moves around on that surface. In addition to that, it can also screen areas for privacy, so that it can differentiate from some of the public areas in the space during different times of day. And what it basically implies is that, in houses now, we don't need drapes or shutters or blinds anymore because we can sheath the building with these things, as well as control the amount of air conditioning you need inside that building. I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
Tady vidíte typickou okenní tabulku
and so here you see a pretty typical
s dvojitým sklem. Mezi skla této okenní tabulky se pokouším umístit termální bimetalový systém. Když slunce ozáří vnější vrstvu a ohřeje prostor mezi skly, bimetal se začne ohýbat a tím začne bránit vstupu slunce do určitých části budovy. Kde je to třeba, vytvoří úplný stín. Představte si využití v mrakodrapech, kde jsou okenní systémy od podlahy ke stropu
double-glazed window panel, and in that panel, between those two pieces of glass, that double-glazing, I'm trying to work on making a thermo-bimetal pattern system so that when the sun hits that outside layer and heats that interior cavity, that thermo-bimetal will begin to curl, and what actually will happen then is it'll start to block out the sun in certain areas of the building, and totally, if necessary. And so you can imagine, even in this application, that in a high-rise building where the panel systems go
až do třicátého, čtyřicátého patra, celý povrch by se mohl měnit podle denního času podle toho, jak se slunce pohybuje a dopadá na povrch. Toto jsou některé z pozdějších studií, na kterých pracuji. Vidíte je na obrazovce,
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface could be differentiated at different times of day depending on how that sun moves across and hits that surface. And these are some later studies that I'm working on right now that are on the boards, where you can see,
v právem dolním rohu, to červené, jsou malé kousky bimetalů, které se snažíme rozhýbat jako řasy. A tento poslední projekt je také o konstrukcích. Jak víte, zabývám se biologií,
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually smaller pieces of thermometal, and it's actually going to, we're trying to make it move like cilia or eyelashes. This last project is also of components. The influence -- and if you have noticed, one of my
takže je ovlivněný luční kobylkou. Kobylky mají jiný typ dýchacích orgánů. Dýchají otvory na bocích, kterým se říká spirakuly. Těmi přivádí vzduch do těla, a pohybem v nich ho ochlazuje. V tomto projektu zkoumám, jak by se to dalo použit v architektuře, jak bychom mohli vést vzduch průduchy na bocích budovy. Tady vidíte moje ranné studie bloků, kde jsou průduchy použity. Toto je před tím, než nainstalujeme bimetaly a toto je po tom, co jsou nainstalovány. Promiňte, je to špatně vidět, ale vidíte ty červené šipky. Nalevo, když je chladno, jsou termální bimetaly rovné a zabraňují proudění vzduchu mezi bloky. Napravo jsou termální bimetaly ohnuté a umožňují vzduchu proudit skrz. Na těchto dvou projektech pracuji. Je to něco úplné nového, protože si dokážete představit jak vzduch proudí stěnami místo otevřenými okny. Rozloučím se s vámi poslední myšlenkou o významu projektu na využití chytrých materiálů.
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper. And grasshoppers have a different kind of breathing system. They breathe through holes in their sides called spiracles, and they bring the air through and it moves through their system to cool them down, and so in this project, I'm trying to look at how we can consider that in architecture too, how we can bring air through holes in the sides of a building. And so you see here some early studies of blocks, where those holes are actually coming through, and this is before the thermo-bimetal is applied, and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows. On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal is flat so it will constrict air from passing through the blocks, and on the right, the thermo-bimetal curls and allows that air to pass through, so those are two different components that I'm working on, and again, it's a completely different thing, because you can imagine that air could potentially be coming through the walls instead of opening windows. So I want to leave you with one last impression about the project, or this kind of work and using smart materials.
Až budete unaveni otevíráním a zavíráním žaluzií, když budete na dovolené, a nemáte doma nikoho, kdo by ovládal vypínače, nebo až vypadne proud a vy nebudete moci využít elektřinu, tyto termální bimetaly budou stále fungovat, neúnavně, účinně a bez přestání. Děkuji vám. (potlesk)
When you're tired of opening and closing those blinds day after day, when you're on vacation and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls, or when there's a power outage, and you have no electricity to rely on, these thermo-bimetals will still be working tirelessly, efficiently and endlessly. Thank you. (Applause) (Applause)