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.
Eu era uma daquelas crianças que, sempre que entrava no carro, basicamente, tinha de abrir a janela. Normalmente tinha muito calor, o ar era irrespirável ou cheirava muito mal. e o meu pai não nos deixava ligar o ar condicionado. Ele dizia que iria sobreaquecer o motor. Alguns de vocês talvez se lembrem de como eram os carros naquela época, quando o sobreaquecimento era um problema comum. No entanto, a luz do sobreaquecimento limitava o uso, ou o uso excessivo de dispositivos de consumo de energia.
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.
As coisas mudaram. Temos carros com os quais atravessamos o país. Usamos e abusamos do ar condicionado durante todo o caminho, e nunca temos problemas com o sobreaquecimento. Portanto, não existe mais nenhuma luz que nos diga para parar.
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.
Ótimo, não é? Bem, nós temos problemas semelhantes em edifícios. No passado, antes do ar condicionado, tínhamos paredes espessas. As paredes espessas são ótimas para o isolamento. Isso mantém o interior muito fresco durante o verão e quente durante o inverno. As janelas pequenas também eram muito boas porque limitavam a quantidade de transferência de temperatura entre o interior e o exterior. Nos anos 30, com o advento da placa de vidro, do aço laminado e da produção em massa, pudemos criar janelas de chão ao teto e desobstruir vistas, e com isto, veio a dependência irreversível do ar condicionado mecânico para refrescar os espaços aquecidos pelo sol. Com o tempo, os edifícios tornaram-se mais altos e maiores, a nossa engenharia ficou ainda melhor. Portanto, os sistemas mecânicos eram enormes. Requeriam uma quantidade imensa de energia. Emitiam muito calor para a atmosfera, e alguns de vocês possivelmente entenderão o efeito "ilha de calor" nas cidades, onde as áreas urbanas são muito mais quentes do que as áreas rurais adjacentes. Mas também temos problemas como, quando não há energia, não é possível abrir uma janela, e assim, os edifícios ficam inabitáveis e têm de ser evacuados até que aquele sistema de ar condicionado reinicie. Pior ainda, com a nossa intenção de tentar fazer com que os edifícios evoluam, tornando-se independentes em termos de energia, nós não o conseguimos fazer só por tornarmos os sistemas mecânicos cada vez mais eficientes. Nós precisamos de procurar algo mais, mas estamos um pouco presos a uma rotina.
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us 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.
O que fazemos agora? Como saímos deste buraco em que nos encontramos? Se observarmos a biologia, provavelmente muitos de vocês não sabem, mas eu estudava biologia antes de seguir para a a arquitetura, a pele humana é o órgão que regula naturalmente a temperatura do corpo, o que é algo fantástico. É a primeira linha de defesa do corpo. Tem poros, glândulas sudoríparas, tem todas estas coisas que funcionam de uma forma muito dinâmica e eficiente. O que proponho é que a "pele" dos nossos edifícios seja mais semelhante à da humana, e ao fazê-lo, poderemos ser muito mais dinâmicos, responsivos e diferenciados, dependendo do que se trata.
And this gets me back to my research. 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.
E isso leva-me de volta à minha pesquisa. O que eu propus, em primeiro lugar, foi observar uma gama diferente de materiais para o fazer Atualmente, trabalho com materiais inteligentes e com uma placa térmica bimetal inteligente. Em primeiro lugar, acho que a podemos chamar de "inteligente", pois não requer controlos nem energia, algo de grande importância para a arquitetura. Trata-se de laminar dois metais juntos. Vocês podem ver isso aqui pelo reflexo diferente deste lado. Por conter dois coeficientes distintos de expansão, quando aquecido, um dos lados irá expandir mais rápido do que o outro, resultando numa curvatura. Nos primeiros protótipos, construí essas superfícies para tentar ver como a curvatura reagiria à temperatura e, possivelmente, permitir que o ar ventilasse através do sistema. Noutros protótipos, criei superfícies em que a multiplicidade destas faixas em conjunto pudessem tentar descrever um movimento maior quando também aquecidas. Atualmente, temos este protótipo exposto na galeria Materials & Aplicattions, perto de Silver Lake, até agosto, se quiserem ver. Chama-se "Bloom" e a superfície é feita na totalidade de placa térmica bimetal, cujo propósito é criar uma cobertura que faça duas coisas: uma delas torna este dispositivo num de iluminação solar e de sombra. Quando o sol atinge a sua superfície, constrange os raios solares que atravessam o dispositivo. Noutras áreas, é um sistema de ventilação, para que o ar quente preso debaixo possa circular através e para fora do dispositivo quando necessário.
You can see here in this time-lapse video that the sun, 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.
Vocês podem ver neste vídeo que, conforme o movimento do sol sobre a superfície, assim como a sombra, cada uma das peças se move individualmente. Lembrem-se de que, com a tecnologia digital que temos hoje, isto foi feito com cerca de 14 mil peças, não havendo duas peças iguais. Cada uma delas é diferente. O melhor de tudo é que a calibragem é possível para que cada uma seja muito, muito específica para a sua posição, para o ângulo do sol e também como o sistema se curva.
So this kind of proof of concept project 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.
Este tipo de prova de projeto de conceito resulta numa série de implicações numa futura aplicação em arquitetura, e, neste caso, vocês podem ver aqui uma casa para um promotor na China, que é realmente uma caixa de vidro de quatro andares. E é ainda com aquela caixa de vidro porque ainda queremos aquele acesso visual, mas agora está revestida com uma camada desta placa térmica bimetal. É uma cobertura que reveste tudo e esta camada pode realmente abrir e fechar conforme o movimento do sol sobre a superfície. Além de que também pode analisar as áreas privadas, para que possam ser distinguidas das áreas públicas do mesmo espaço durante as diferentes horas do dia. Basicamente, isto implica que, em casas como as dos dias de hoje, não precisemos mais de cortinas, estores ou persianas, pois é possível cobrir as construções com estas coisas. Assim como controlar a quantidade de ar condicionado necessário dentro daquele edifício.
I'm also looking at trying to develop some building components for the market, and so here you see a pretty typical 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 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.
Também estou a tentar desenvolver alguns componentes de construção para o mercado, e aqui podem ver um típico painel de janelas de vidro duplo e neste painel, entre aquelas duas peças que compõem o vidro duplo, estou a tentar criar um sistema de placas térmicas bimetálicas para que quando o sol atingir a camada externa do vidro e aquecer a cavidade interior, aquela placa térmica bimetal comece a curvar, e o que irá acontecer realmente é que irá começar a bloquear o sol nalgumas áreas do edifício, ou em todas, caso seja necessário. Vocês podem imaginar que, depois de concretizado num edifício alto onde existissem sistemas de painéis de piso em piso, até 30 ou 40 andares, toda a superfície poderia ser diferenciada a diferentes horas do dia, dependendo do movimento do sol e da forma como atingisse aquela superfície.
And these are some later studies that I'm working on right now that are on the boards, where you can see, 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.
Estas são algumas pesquisas mais recentes em que estou a trabalhar. Estão agora mesmo a ser apresentadas, como vocês podem ver, no canto inferior direito, a vermelho, são na realidade peças mais pequenas da placa bimetal e que estamos a tentar fazer com que se movam como cílios ou pestanas.
This last project is also of components. The influence -- and if you have noticed, one of my 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.
Este último projeto também é sobre componentes. A influência - e se repararam, uma das minhas maiores influências é a biologia - provém dum gafanhoto. E os gafanhotos têm um sistema respiratório diferente. Eles respiram por meio de orifícios laterais denominados espiráculos, trazendo o ar e fazendo-o circular através do sistema para os refrescar. Neste projeto, estou a tentar ver como o podemos aplicar na arquitetura, como poderemos trazer o ar por meio de buracos nas laterais dum edifício. Portanto, podem ver aqui alguns primeiros estudos de blocos onde aqueles buracos estão realmente a surgir. Isto é antes da instalação da placa térmica bimetal e isto é depois da instalação da placa bimetal. Desculpem, é um pouco difícil de se ver, mas nas superfícies, reparem nestas setas vermelhas. No lado esquerdo, mostra quando está frio e a placa térmica bimetal está plana, resultando na constrição do ar que está a atravessar os blocos. No lado direito, mostra a placa térmica bimetal a curvar permitindo que o ar passe. Portanto, estes são dois componentes diferentes em que estou a trabalhar e, novamente, é algo completamente diferente, pois, podem imaginar que aquele ar poderia potencialmente atravessar as paredes em vez das janelas abertas.
So I want to leave you with one last impression about the project, or this kind of work and using smart materials. 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)
Quero deixar-vos com uma última perceção sobre o projeto ou sobre este tipo de trabalho que usa materiais inteligentes. Quando estiverem cansados de abrir e fechar aquelas persianas, dia após dia, quando estiverem de férias, e não houver ninguém aos fim de semana para ligar e desligar os controlos, ou quando faltar a energia e não tiverem eletricidade, estas placas térmicas bimetálicas irão continuar a funcionar incansavelmente, de forma eficiente e infinitamente. Obrigada. (Aplausos) (Aplausos)