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.
Copil fiind, de fiecare dată când intram în maşină trebuia să cobor geamul. De obicei, era prea cald, prea îmbâcsit sau prea mirositor înăuntru şi tata nu ne lăsa să folosim aerul condiţionat. Zicea că supraîncălzeşte motorul. Poate v-amintiţi, unii dintre voi, cum erau maşinile pe atunci şi problema supraîncălzirii era una obişnuită. A fost şi semnalul limitei superioare atinse de utilizarea sau suprautilizarea dispozitivelor consumatoare de energie.
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.
Lucrurile s-au schimbat acum. Avem maşini cu care traversăm ţara. Folosim aerul condiţionat cum vrem pe drum şi nu ne confruntăm cu supraîncălzire. Nu mai avem un semnal care să ne spună să ne oprim.
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.
Minunat. Ei bine, avem probleme similare cu clădirile. În trecut, înainte de aerul condiţionat, aveam ziduri groase. Zidurile groase sunt perfecte pentru izolare. Păstrează interiorul răcoros vara şi cald iarna, iar ferestrele mici sunt şi ele bune, limitând transferul de temperatură între interior şi exterior. În anii '30, odată cu inventarea sticlei de geam, oţelului laminat şi producţiei în masă, am putut face geamuri de la podea la tavan, cu vedere neobstrucţionată, aducând cu ele dependenţa ireversibilă de aerul condiţionat mecanizat pentru răcirea spaţiilor încinse de soare. Cu timpul, clădirile au devenit tot mai înalte şi mari, tehnicile de construcţie mai bune, aşa că sistemele mecanice s-au mărit, necesitând cantități uriașe de energie. Eliberează multă căldură în atmosferă şi unii dintre voi înţelegeţi efectul insulelor de căldură în oraşe, unde zonele urbane sunt mai fierbinți decât zonele rurale adiacente. Dar avem probleme și când nu e curent. Nu putem deschide ferestrele, iar clădirile sunt de nelocuit şi trebuie evacuate până când aerul condiționat pornește nin nou. În intenţia noastră de a face clădirile independente energetic, nu putem face asta doar creând sisteme mecanice tot mai eficiente. Trebuie să căutăm altceva şi ne-am cam blocat.
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.
Ce facem? Cum ieşim din impasul ăsta? Dacă ne inspirăm din biologie - unii poate nu ştiți, m-am specializat în biologie înainte de a intra în arhitectură, pielea umană e organul care reglează natural temperatura corpului şi e ceva fantastic. E prima linie de apărare a corpului. Are pori, glande sudoripare, care conlucrează foarte dinamic şi eficient, aşa că eu propun ca „pielea” clădirilor să fie cât mai asemănătoare cu cea umană, devenind astfel mai dinamică, mai sensibilă şi diferenţiată, în funcţie de unde se află.
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.
Înapoi la cercetarea mea. Întâi mi-am propus să analizez o paletă diferită de materiale. În prezent lucrez cu materiale „inteligente” şi fâşii termo-bimetalice „inteligente”. Le putem spune „inteligente” pentru că nu necesită nicio comandă şi n-au nevoie de energie, iar asta înseamnă mult în arhitectură. Constă în laminarea a două metale diferite. Vedeţi aici reflexia diferită pe partea asta. Cei doi coeficienţi de dilatare fiind diferiți, când e încălzită, o parte se va dilata mai repede decât cealaltă, rezultând o acţiune de curbare. Pentru primele prototipuri, am făcut aceste suprafeţe pentru a vedea cum reacţionează curbarea la temperatură şi cum permite aerului să fie ventilat prin sistem. Alte prototipuri au suprafeţe în care multitudinea de fâşii permite o mişcare mai amplă la încălzire. Acum am această instalaţie în galeria „Materiale şi Aplicaţii” din Silver Lake, aici aproape. Va fi expusă până în august, dacă vreţi s-o vedeţi. Se numeşte „Bloom”. Suprafaţa e făcută în întregime din bimetal termic, iar intenţia e de a face această boltă să facă două lucruri. Unu: e un dispozitiv care ţine umbră, când soarele loveşte suprafaţa, reduce lumina care trece, iar în alte zone poate fi un sistem de ventilare aşa că aerul fierbinte blocat dedesubt poate circula şi ieşi dacă e necesar.
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.
Vedeţi aici un video cadru-cu-cadru în care soarele se mişcă de-a lungul suprafeţei, la fel ca şi umbra, şi fiecare fâşie se mişcă individual. Rețineți, cu tehnologia digitală de azi, suprafața asta a fost făcută din 14.000 de piese şi nu sunt două la fel. Fiecare e diferită. Extraordinar e că aşa putem calibra fiecare fâşie pentru a fi specifică locaţiei sale, unghiului soarelui, şi putem controla cum se curbează.
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.
Acest proiect are multe implicaţii şi aplicaţii viitoare în arhitectură. În acest caz, vedeţi o casă pentru un dezvoltator din China. De fapt, e o cutie de sticlă cu patru etaje. A rămas o cutie de sticlă, pentru că vrem acces vizual, dar acum e învelită cu acest strat bimetal-termic, ca un scut care o înconjoară. Stratul se poate deschide şi închide pe măsură ce soarele se mişcă pe suprafaţa sa. În plus, poate masca zonele private, astfel încât să le diferenţieze de cele publice pe parcursul diferitelor momente ale zilei. Asta înseamnă că azi, în case, nu mai avem nevoie de draperii, obloane sau transperante, putem înveli clădirea cu astea şi putem controla cantitatea de aer condiţionat necesar în interiorul clădirii.
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.
Încerc, de asemenea, să dezvolt nişte componente pentru piaţă. Aici vedeţi un geam termopan, iar în panel, între cele două bucăţi de sticlă, încerc să fac un sistem bimetal termic. Când razele soarelui lovesc stratul exterior şi încălzesc cavitatea interioară, bimetalul termic începe să se curbeze şi va bloca parțial accesul soarelui în anumite zone ale clădirii sau complet, dacă e necesar. Vă imaginaţi în acest exemplu, pe o clările înaltă, unde panourile urcă 40 de etaje de la parter, întreaga suprafaţă poate fi diferenţiată în momente diferite ale zilei în funcţie de strălucirea soarelui pe suprafaţă.
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.
Astea-s studii la care lucrez acum, unde puteţi vedea în colţ, dreapta-jos, în roşu, bucăţi mai mici de termometal, pe care le facem să mişte ca nişte cili sau gene.
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.
Ultimul proiect se referă tot la componente. Influenţa - dacă aţi observat, una din sursele mele de inspiraţie e biologia - provine de la greiere. Greierii au un sistem de respiraţie diferit. Respiră prin orificii laterale, numite stigmate, aduc aerul care se mişcă prin sistem şi îi răcoreşte. În acest proiect, încerc să văd cum putem aplica asta în arhitectură, să aducem aerul prin orificii în lateralele clădirilor. Aici vedeţi nişte studii mai vechi ale blocurilor, unde orificiile străpung materialul. Aici suntem înainte de aplicarea bimetalului termic, iar aici, după. Îmi pare rău, nu se vede bine, dar pe suprafeţe vedeţi săgeţile roşii. În stânga, când e frig, bimetalul termic e plat și împiedică aerul să treacă prin blocuri, iar în dreapta, bimetalul termic e curbat şi permite aerului să treacă. Astea sunt două componente diferite la care lucrez. E complet diferit, vă imaginați că aerul ar putea veni prin pereţi în loc de ferestre deschise.
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)
Aş vrea să vă las cu o ultimă impresie despre proiect şi folosirea de materiale inteligente. Când te-ai săturat să deschizi şi să închizi obloanele zi după zi, când eşti în vacanţă şi nu e nimeni acasă să închidă şi să deschidă aerul condiţionat sau dacă se ia curentul şi nu aveţi electricitate, aceste bimetale termice vor lucra în continuare, eficient, la nesfârşit. Vă mulţumesc. (Aplauze)