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 fui uma dessas crianças que, todas as vezes que entrava no carro, sempre tinha de abrir a janela. Normalmente ou estava muito quente ou muito abafado, ou simplesmente com mau cheiro, e meu pai não deixava a gente usar o ar-condicionado. Ele dizia que isso ia superaquecer o motor. E alguns de vocês devem se lembrar de como eram os carros de antigamente, quando o superaquecimento era um problema comum. No entanto, a luz de alerta do superaquecimento 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.
Hoje em dia as coisas estão mudadas. Temos carros com os quais cruzamos o país. Ligamos o ar-condicionado a todo vapor e não sofremos mais com o problema de superaquecimento. Assim, não existe mais o alerta que nos faz 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 mesmo? Bem, temos problemas semelhantes com os edifícios. No passado, antes do ar-condicionado, tínhamos paredes grossas. As paredes grossas são ótimas para o isolamento térmico. Elas mantêm o interior bastante fresco durante o verão, e quente durante o inverno, e as janelas pequenas eram muito boas também porque elas restringiam a quantidade de troca de calor entre o interior e o exterior. Assim, nos anos 1930, com o advento do vidro laminado, do aço laminado e da produção em massa, fomos capazes de fazer janelas que vão do chão até o teto, com vista panorâmica, e com isso veio a dependência irreversível do ar-condicionado mecânico para refrescar os espaços aquecidos pelo sol. Com o tempo, os edifícios ficaram maiores e mais altos, nossa engenharia ficou ainda melhor, e os sistemas mecânicos ficaram enormes. Eles requerem uma grande quantidade de energia. Eles jogam uma grande quantidade de calor na atmosfera, e para que alguns de vocês possam entender o efeito ilha de calor nas cidades, onde as áreas urbanas são muito mais quentes do que as áreas rurais circundantes, mas também temos o problema que, quando ficamos sem energia, não podemos abrir uma janela, e então os prédios ficam inabitáveis e têm de ser evacuados até que o sistema de ar-condicionado volte a funcionar novamente. E o que é pior, ao tentarmos construir edifícios que sejam energeticamente independentes, não conseguimos fazer isso simplesmente fazendo os sistemas mecânicos mais e mais eficientes. Precisamos procurar algo mais, e acabamos 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.
Então, o que devemos fazer? Como vamos sair do buraco que cavamos para nós mesmos? Se observamos a biologia, e provavelmente muitos de vocês não sabem que eu era formada em biologia antes de ir para a arquitetura, a pele humana é o órgão que regula naturalmente a temperatura do corpo, o que é fantástico. É a primeira linha de defesa do corpo. Tem poros, glândulas sudoríperas, tem todas essas coisas que funcionam em conjunto de forma bem dinâmica e eficiente. Assim, o que proponho é que "a pele" dos nossos edificios fique mais parecida com a pele humana. E, assim fazendo, poderia ser bem mais dinâmica, interativa e diferenciada, dependendo de onde está.
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 me leva de volta a minha pesquisa. O que propus fazer primeiro foi olhar para uma gama diferente de materiais para fazer isso. Atualmente estou trabalhando com materiais inteligentes e com uma placa térmica bimetal inteligente. Primeiramente, chamamos esse material de inteligente porque ele não demanda controle e não requer energia, o que é muito importante para a arquitetura. Trata-se na verdade de um laminação de dois metais diferentes juntos. Vocês conseguem ver isso aqui pelo reflexo diferente desse lado. Por ter dois coeficientes diferentes de expansão, quando aquecido, um lado se expande mais rápido do que o outro, resultando numa curvatura. Assim, nos primeiros protótipos construí essas superfícies para tentar ver como a curvatura reagiria à temperatura e, possivelmente, permitiria que o ar ventilasse através do sistema, Em outros protótipos, criei superfícies onde a multiplicidade dessas tiras juntas pudessem tentar fazer um movimento maior quando também aquecidas, e atualmente temos esse protótipo exposto na galeria Materiais e Aplicações, perto de Silver Lake, até agosto, caso vocês queiram ver. Chama-se "Bloom" (florescimento), e a superfície é feita completamente da placa térmica bimetal, cuja intenção é fazer essa abóboda que faz duas coisas. Uma é um dispositivo de sombra, de forma que, quando o sol bate na superfície, ela restringe a quantidade de sol que passa, e, em outras áreas, é um sistema de ventilação que permite que o ar quente preso debaixo delas possa na verdade atravessar e sair 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.
Vocés podem ver nesse vídeo que, à medida que o sol se projeta na superfície, assim como a sombra, cada telha se move individualmente. Lembrem-se de que, com a tecnologia digital que temos hoje, isso foi feito com aproximadamente 14.000 peças, não havendo duas peças iguais. São todas diferentes umas das outras. E a grande vantagem disso é que se pode calibrar cada uma delas para se adaptar de forma bastante específica à sua localização, ao ângulo do sol, e também à forma como se dá a curvatura.
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.
Dessa forma, esse tipo de teste de projeto conceitual tem muitas implicações numa futura aplicação na arquitetura. Aqui, por exemplo, vocês estão vendo uma casa, para um empreendimento na China, que é, na verdade, uma caixa de vidro de quatro andares. Ainda está com aquela caixa de vidro para que pudéssemos ver dentro dela, mas agora está revestida com esta placa térmica bimetal. É uma tela que reveste tudo, e aquela camada pode na verdade abrir e fechar conforme o movimento do sol ao redor daquela superfície. Além disso, ela também pode ocultar áreas mais privativas, podendo, então, diferenciá-las de algumas das áreas públicas do mesmo espaço em diferentes momentos do dia. E basicamente isso implica que agora as casas não precisam mais de cortinas, venezianas ou persianas, pois podemos recobrir o edifício com isso, assim como controlar a quantidade do ar-condicionado necessário dentro do 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 tentando desenvolver alguns componentes de construção para o mercado. Assim, aqui vocês podem ver um painel típico de janela de vidro dupla, e naquele painel, entre essas duas partes do vidro, aquele vidro duplo, que estou tentando trabalhar fazendo um sistema de placas térmicas bimetais para que, quando o sol bater na camada exterior do vidro, e aquecer a cavidade interior, aquela placa térmica bimetal vai começar a se curvar, devendo na verdade, então, começar a bloquear o sol em certas áreas do edifício, ou nele todo, se for preciso. Vocês podem imaginar então isso concretizado num arranha-céu onde os sistemas de painel vão de um andar a outro, até 30, 40 andares, a superfície toda poderia ser diferenciada em diferentes momentos do dia, dependendo de como o sol se projeta naquela 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.
E esses são alguns estudos recentes que estão agora na minha mesa de trabalho, onde vocês podem ver, no canto direito inferior, em vermelho, o que são, na verdade, peças menores das placas térmicas bimetais, as quais, na verdade, estamos tentando fazer se mover como ciliares ou cílios.
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.
Esse último projeto é também de componentes. A influência -- e se vocês notaram, uma das minhas áreas de influência é a biologia -- é de um gafanhoto. E gafanhotos possuem um tipo de sistema respiratório diferente. Eles respiram através de orifícios laterais chamados espiráculos, por meio do qual puxam o ar para dentro, movendo-o através de seu sistema para resfriá-lo. Assim, nesse projeto, estou tentando ver como podemos transpor esse sistema para a arquitetura, de modo a trazer o ar para dentro através de buracos nas laterais de um edifício. E aqui vocês podem ver alguns estudos antigos de blocos, por onde esses buracos atravessam. Aqui foi antes de aplicar a placa térmica bimetal, e aqui foi depois de aplicá-la. Desculpem, é um pouco difícil de enxergar, mas nas superfícies vocês podem ver setas vermelhas. À esquerda, é quando está frio, e a placa térmica bimetal está plana e, assim, restringindo a passagem do ar através dos blocos. À direita, temos as curvaturas térmicas bimetais que permitem que o ar passe por elas, de modo que esses são dois componentes diferentes daqueles nos quais estou trabalhando e, de novo, é algo completamente diferente, porque podemos imaginar que o ar poderia potencialmente passar através das paredes, em vez de ser necessário abrir as janelas.
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)
Assim, queria deixar vocês com uma última impressão sobre o projeto, ou sobre esse tipo de trabalho e o uso de materiais inteligentes. Quando vocês estiverem cansados de abrir e fechar persianas, dia após dia, quando estiverem de férias e não tiver ninguém nos finais de semana para desligar e ligar os controles, ou quando faltar energia e vocês não puderem contar com a eletricidade, essas placas térmicas bimetais ainda vão estar funcionando de forma incessante, eficiente e infinitamente. Obrigada. (Aplausos) (Aplausos)