Doris Kim Sung: Metaal dat ademt

Ik was zo'n kind dat in de auto altijd het raampje naar beneden deed. Het was meestal te warm, te duf of het stonk, en van papa mocht de airconditioning niet aan. Hij zei dat de motor oververhit zou raken. Misschien herinner je je hoe auto's toen waren. Oververhitting kwam vaak voor. Maar het was ook een natuurlijke rem op het gebruik, of de overconsumptie van energieverslindende toestellen.

Het gaat er nu anders aan toe. We doorkruisen met onze auto's het land. We laten de airco de hele tijd draaien, en we ervaren nooit oververhitting. Er is dus geen signaal meer dat ons zegt dat we moeten stoppen.

Geweldig, niet? Bij gebouwen hebben we gelijkaardige problemen. Vroeger, voor de airco, hadden we dikke muren. Die waren heel goed als isolatie. Ze houden het binnen koel tijdens de zomer, en warm tijdens de winter. De kleine ramen waren ook prima omdat ze de temperatuurtransfer beperkten tussen binnen en buiten. In de jaren 30, met de komst van glasplaten, staalplaten en massaproductie, konden we ramen maken die tot het plafond reikten, met ongehinderd zicht. Dat ging gepaard met onomkeerbare afhankelijkheid van mechanische airco om onze door de zon verhitte ruimtes af te koelen. Geleidelijk werden gebouwen hoger en groter, en onze ingenieurskunst werd beter, zodat de mechanische systemen enorm werden, met enorme energiebehoeften. Ze geven veel hitte af aan de atmosfeer. Sommigen kennen misschien het hitte-eiland-effect in steden, waar de stedelijke gebieden veel warmer zijn dan de aanpalende landelijke gebieden. Maar het probleem is dat als er geen energie meer is, we daar geen raam kunnen openen, zodat de gebouwen onbewoonbaar zijn en verlaten moeten worden tot dat airco-systeem weer kan opstarten. Erger nog, als we gebouwen willen maken die naar een staat van netto-nulenergie evolueren, kunnen we dat niet door de mechanische systemen efficiënter te maken. We moeten iets anders zoeken, en we zitten op een dood spoor.

Wat nu? Hoe geraken we hieruit, uit die put die we voor onszelf gegraven hebben? Kijk naar biologie. Waarschijnlijk weten jullie niet dat ik biologie heb gestudeerd voor ik aan architectuur begon. De menselijke huid is het orgaan dat zorgt voor een natuurlijke temperatuurregeling in het lichaam. Dat is geweldig. Het is de eerste verdedigingslinie van het lichaam. De huid heeft poriën, zweetklieren, allerlei dingen die samenwerken, heel dynamisch en heel efficiënt. Mijn voorstel is dat de huid van onze gebouwen meer op de menselijke huid moet lijken. Daardoor kan ze dynamischer zijn, ontvankelijker, meer gedifferentieerd, afhankelijk van waar ze zich bevindt.

Dat brengt me terug bij mijn onderzoek. Ik ging eerst op zoek naar een ander materialenpalet om dat te doen. Ik werk op dit moment met slimme materialen en slim thermo-bimetaal. We noemen het slim omdat het zonder regeling en zonder energie werkt. Dat is erg belangrijk in architectuur. Het is een laminaat van twee verschillende materialen. Je ziet dat hier door de verschillende reflectie aan deze kant. Omdat er twee verschillende uitzettingscoëfficiënten zijn, zal bij opwarming de ene kant sneller uitzetten dan de andere, waardoor het krult. In vroege prototypes maakte ik oppervlaktes om na te gaan hoe de krul zou reageren op temperatuur, of er lucht door het systeem zou worden geventileerd. In andere prototypes maakte ik oppervlaktes waarbij de veelheid van stroken samen een grotere beweging teweegbrengt bij verhitting. Ik heb nu een installatie in de Toegepaste Materialen-galerij in Silver Lake, vlakbij, tot in augustus, als je wil gaan kijken. Ze heet "Bloesem". Het oppervlak bestaat volledig uit thermo-bimetaal. We willen een dak maken dat twee dingen doet. Eén: het is een zonnewering. Als de zon op het oppervalk valt, beperkt het de hoeveelheid zon die erdoor komt. Elders is het een ventilatiesysteem, zodat hete, eronder opgesloten lucht erdoor en eruit kan indien nodig.

Je ziet in deze time-lapse-video dat als de zon door het oppervlak komt, en de schaduw, dat elk van de pannen dan individueel beweegt. Onthou dat we dit met de digitale technologie van vandaag maakten van ongeveer 14.000 onderdelen, waarbij er geen twee gelijk zijn. Ze zijn allemaal verschillend. Het geweldige is dat we kunnen kalibreren zodat ze allemaal op hun specifieke plek zijn afgestemd, op de hoek van de zon, en op hoe het ding krult.

Dit soort testproject heeft vele implicaties voor de toekomstige toepassing in de architectuur. Hier zie je een huis voor een ontwikkelaar in China. Het is een glazen doos met vier verdiepingen. Het is nog steeds een glazen doos, want we willen visuele toegang, maar er zit nu een laag thermo-bimetaal op, een scherm dat errond zit. Die laag gaat open en dicht terwijl de zon rond het oppervlak beweegt. Bovendien kan het ruimtes afschermen om privacyredenen, en zo verschil maken met openbare ruimtes op verschillende momenten van de dag. Dat betekent dat we vandaag in huizen geen gordijnen of rolluiken of stores nodig hebben omdat we het gebouw hiermee kunnen inpakken en kunnen regelen hoeveel airco je binnen nodig hebt.

Ik bekijk ook de ontwikkeling van bouwcomponenten voor de markt. Hier zie je een typisch dubbel beglaasd raam. Tussen die twee stukken glas probeer ik een thermo-bimetaalpatroon te stoppen, zodat als de zon op de buitenlaag valt en de interne holte verwarmt, dat thermo-bimetaal gaat krullen, waardoor het de zon zal weren in bepaalde stukken van het gebouw, en helemaal, als het nodig is. Je kan je voorstellen, ook bij deze toepassing, dat in een hoogbouw met paneelsystemen op elke verdieping, 30, 40 verdiepingen hoog, de hele oppervlakte op verschillende momenten van de dag anders kan zijn, afhankelijk van hoe de zon erop valt.

Ik werk ook aan verder onderzoek, nu, op de studeertafel, zie je, rechtsonder, in het rood, kleinere stukjes thermometaal die we willen laten bewegen als oogleden.

Dit laatste project gaat ook om componenten. Je ziet het, één van mijn invloedssferen is de biologie -- dit komt van de sprinkhaan. Sprinkhanen ademen anders. Ze ademen door gaten in hun zij, zogenaamde tracheeën. Ze halen lucht binnen die door hun systeem gaat en hen afkoelt. In dit project bekijk ik hoe we dat ook in de architectuur kunnen doen, lucht binnenhalen door gaten in de zijkant van een gebouw. Hier zie je wat vroege studies van blokken waar die gaten erdoor komen. Dit is voor we het thermo-bimetaal aanbrengen, en dit is erna. Het is moeilijk te zien, maar je ziet rode pijltjes op de oppervlakte. Links is het koud en is het thermo-bimetaal vlak zodat het lucht zal beletten om door de blokken te gaan. Rechts krult het thermo-bimetaal en laat het lucht door. Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk. en laat het lucht door. Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk. Dit is helemaal anders, want de lucht zou door de muren kunnen komen in plaats van dat je het raam opendoet.

Tot slot een laatste impressie van het project, het werk met slimme materialen. Als je het beu bent om stores open en dicht te doen, elke dag weer, als je met vakantie bent en er in het weekend niemand is om één en ander te regelen, of als er een elektriciteitspanne is en je niet op elektriciteit kan vertrouwen, zal dit thermo-bimetaal blijven werken, onvermoeibaar, efficiënt en eindeloos. Dankuwel. (Applaus) (Applaus)