Cihly jsou jedním z nejstarších známých stavebních materiálů, používaných celá tisíciletí. Dnes však získávají zcela novou dimenzi díky moderním inovacím, které jim umožňují nejen plnit svou stavební funkci, ale také efektivně skladovat energii.
Inovativní akumulační cihly jako "pseudo baterie"
Výzkumní pracovníci z Washington University v St. Louis objevili nový způsob, jak přeměnit obyčejnou cihlu na pseudo baterii, která bude elektricky vodivá a schopná skladovat elektřinu. Cihla je dostatečně výkonná, aby rozsvítila žárovku LED. Tato cihlová baterie spoléhá na načervenalý pigment hematit - oxid železitý, který dává červené cihle její barvu. Hematit se také používá v nejmodernějších zařízeních na skladování energie, což inspirovalo chemiky k tomu, aby uvažovali o úpravě cihel k ukládání elektřiny.
Vědci napumpovali do porézních cihel speciální plyny, které reagovaly s oxidem železa a vytvářely síť plastických vláken. Tato mikroskopická vlákna vyplňují prázdná místa uvnitř cihel a činí je elektricky vodivými. Uvnitř cihel vzniká tzv. PEDOT, poly (3,4-ethylendioxythiofen), vodivý polymer, který poprvé představila společnost Bayer AG už v roce 1989.
Pomocí solárního článku pak chemici dali polovině cihel kladný náboj a polovině záporný náboj a spojili je měděnou páskou. To v podstatě změnilo cihly na baterii, která může napájet zařízení.
Vlastnosti a potenciál cihlových baterií
- Cihlové baterie lze nabít přibližně za 13 minut.
- Mají životnost přibližně 10 000 nabití.
- Julio D'Arcy, odborný asistent chemie na Washingtonské univerzitě v St. Louis, uvedl, že 50 cihel může uchovávat dostatek elektřiny k napájení tří wattů nouzového osvětlení po dobu 50 minut. Tři watty zhruba odpovídají LED stolní lampě.
„Mohli bychom jen zvýšit počet cihel, abychom zvýšili množství energie, kterou můžeme skladovat, ale víme, že to není skvělá strategie, protože to může být drahé,“ řekl D’Arcy. Cihlové baterie lze také použít k napájení malé elektroniky, jako jsou detektory oxidu uhličitého, které nevyžadují mnoho energie, ale chemici uvažují o větších rozměrech. D’Arcy uvedl, že pokud se týmu podaří řádově zvýšit množství energie, kterou mohou cihly ukládat, byly by na stejné úrovni jako kapacita lithiové baterie.
Čtěte také: Využití akumulačních magnezitových cihel
Chemici nakonec doufají, že cihly mohou být integrovány do solárních domů, kde by umožňovaly ukládat energii, což by mohlo být zvláště užitečné pro případ bouří nebo jiných událostí, které ohrožují napájení. Kromě skladování energie vyvíjejí další vědci způsoby, jak používat cihly k čištění vody. Jednoho dne je tedy možné, že zdi vašeho domu budou poskytovat elektřinu, kterou používáte, a vodu, kterou pijete.
Než budou cihly připraveny k takovému použití v domácnostech, zbývá ještě dlouhá cesta. Komerční využití této technologie je ještě o několik let vzdálenější, protože v současné době je kapacita skladování elektřiny v cihlách jen nepatrná ve srovnání s lithiovými bateriemi - asi jen 1 % (setinová). Pokud ale chemici úspěšně zlepší jejich kapacitu, není těžké si představit jejich široké použití. „Žijeme s nimi již pár tisíc let, komunikujeme s nimi,“ řekl D´Arcy. „Chceme je jen vylepšit.“ Snahou je vyvinout speciální plastické hmoty o nanovelikostech, které by se staly vnitřní součástí cihel. Pokud jde o budoucnost, předpokládá se, že by stěna postavená z takových cihel poskytovala stavební oporu a současně skladovala elektřinu vyráběnou třeba solárními panely na střeše nebo na fasádě.
Tradiční akumulační materiály: Šamot a Magnezit
Akumulační schopnost je klíčovým parametrem při výběru kamen. Aby krbová kamna mohla vydávat teplo co nejdéle po vyhasnutí plamene, musí být tomu přizpůsobený materiál, ze kterého jsou vyrobena.
Šamot jako tradiční akumulační materiál
Šamot je tradičním materiálem pro stavbu krbů, pecí a krbových kamen. Jedná se o žáruvzdornou hmotu, která dokáže odolávat vysokému žáru až 1 650 °C. Šamot se skládá převážně z oxidu křemičitého, dále z oxidu hlinitého a dalších příměsí, jako je vápník, hořčík, titan nebo železo. Díky svému složení má šamot jedinečnou schopnost akumulovat a vydávat sálavé teplo. Na trhu najdete šamotové cihly nebo také šamotové desky, které se slouží k vyzdívce topného prostoru v krbových kamnech.
Když jsou krbová kamna nebo krbové vložky vyzděny šamotovými cihlami/deskami, je možno spalovat dřevo při vyšších teplotách, což zmenšuje množství popela a zvyšuje se účinnost krbových kamen. Šamotové krby jsou navíc efektivní a úsporné. Šamot se v kamnářství používá po staletí a pro své žáruvzdorné vlastnosti a sálavost tepla je i dnes nenahraditelným materiálem.
Čtěte také: Je betonová akumulační nádrž správná volba?
Vlastnosti šamotu
- Žáruvzdornost: Dlouhodobě odolává teplotám přesahujícím 1000 °C.
- Sálavé teplo: Po zahřátí vyzařuje přirozené sálavé teplo.
- Pevnost v tlaku: Více než 30 MPa.
Ze šamotu se vyrábí produkty různých tvarů a rozměrů. Vhodné jsou pro výrobu ohnišť i vyzdívání kamen, krbů či udíren. Šamotová cihla je ideálním materiálem ke stavbě zahradních i vnitřních krbů, grilů či ohnišť. K dispozici jsou šamotové cihly různých rozměrů. Alternativou k cihlám jsou šamotové desky a plátky, které jsou zpravidla delší a širší, ale současně užší. Ideální jsou pro použití do topeniště krbů a kamen, kde pro svou malou tloušťku nezabírají příliš místa. Desky ze šamotu jsou rozměrnější a těžší, váží od 2 do 16 kg. Specifickým produktem ze šamotu jsou klíny, respektive oblouky. Vhodné jsou pro vystavení pece (např. na pizzu). Pro své typické zbarvení a pevnost v tlaku se však používají i v místech, kde nejsou vystaveny vysokým teplotám. Z žáruvzdorného šamotu se vyrábí také překlady neboli hurdisky.
Oprava šamotových prvků
Šamotové cihly, desky i další prvky se mohou po čase používání poškodit. Aby byla akumulační schopnost dostatečná a topeniště odolalo vysokým teplotám, je potřeba praskliny a jiné vady zapravit. Výmazová hmota je vhodná nejen pro opravy vyzdívek topenišť, ale také pro vlepování šamotových prvků. Dobře poslouží při lepení desek i plátů a držet bude jak na kovových, tak keramických podkladech. Pro přípravu smíchejte šamotovou hmotu s vodním sklem a čistou vodou v poměru 5:2:1.
Magnezitové cihly a jejich využití
Magnezitové cihly jsou jedním z nejoblíbenějších zdících prvků pro krby, kamna a sporáky. Jedná se o lité velkoformátové desky o síle 30 mm vyrobené z čistě přírodních surovin - Liaporu (pálené hlíny) s přídavkem magnezitu (povrchově těžená hornina). Tyto suroviny jsou v kamnářství používané a oblíbené pro jejich vlastnosti, které jsou v dokonalém souladu s potřebami oboru.
Obě suroviny jsou namíchány v poměru, který ve výsledku udává objemovou hmotnost cca 1000 kg/m3. Takový produkt je ideálním zdícím materiálem pro sálavý, zděný, poctivý typ krbové obestavby. Magnezitové cihly jsou velmi pevné a tvarově stálé, zpevněné speciální perlinkou a lze je bez obav obkládat těžšími obklady. SILAPOR MG 1000 je vyvinut také pro krby bez mřížek, tedy hypokausty.
Využití magnezitových cihel
Pro zvýšení akumulační schopnosti krbu vystavěného ze SILAPORU MG 1000 se doporučují krbové vložky s akumulačními prvky (prstence, boční a zadní obložení) nebo se jednoduše mezi zadní odizolovanou stěnu krbu a krbovou vložku vystaví falešná stěna z plnohodnotného akumulačního materiálu (např. akum. desky GRAFIT obj. hm. 2 100 kg/m3). Takový krb má pro zákazníka daleko vyšší užitnou hodnotu s minimálním zásahem do celkové ceny za dílo. Magnezitové cihly se také dají využít na opravu komínů nebo na krb, udírnu, vypalovací pec, kovářskou pec.
Čtěte také: Šamotové cihly a akumulace tepla
Uživatelé je využívají například v kotlích jako druhou výmurovku nad původním roštem, kde chrání původní výmurovku proti poškození a nahradily litinovou vložku hořáku.
Za radiátor je vhodné dát se vzduchovou mezerou reflexní fólii nejlépe v dřevěném zavěšeném rámečku a magnezitkami obložit kamna nebo horké trubky. Dát je za radiátor nic neřeší, musely by být tepelně izolovány od zdi a moc toho nepohltí. Tím by se jen nepatrně jinak časově rozvrstvil vydávání tepla do místnosti. Nejprve by radiátor nepatrně méně dával tepla do místnosti tím, že by nepatrně ukládal do magnezitek a pak by to po chládnutí radiátoru magnezitky vracely.
Srovnání akumulačních materiálů
| Materiál | Hlavní složky | Maximální teplota | Vlastnosti | Využití |
|---|---|---|---|---|
| Inovativní cihla (PEDOT) | Oxid železitý, PEDOT polymer | N/A (baterie) | Elektrická vodivost, skladování elektřiny, rychlé nabíjení, dlouhá životnost | Solární domy, napájení elektroniky, nouzové osvětlení |
| Šamot | Oxid křemičitý, oxid hlinitý, vápník, hořčík, titan, železo | 1 650 °C | Žáruvzdornost, sálavé teplo, vysoká akumulace, pevnost v tlaku | Krby, kamna, pece, udírny, zahradní krby, ohniště |
| Magnezit (SILAPOR MG 1000) | Liapor, magnezit | N/A (pro sálavé obestavby) | Pevný, tvarově stálý, dobrá akumulace tepla, vhodné pro hypokausty | Krbové obestavby, oprava komínů, pece, kotle |
Šamotové krby a kamna jsou osvědčenou klasikou. Díky svým akumulačním schopnostem dokáží vytopit i velký dům. Sálavé teplo šamotových kamen si nezadá s úrovní současných moderních topidel. Šamotové cihly velmi dobře akumulují teplo a vytápí prostor sálavým teplem. Krbová vložka vyzděná šamotovými cihlami nebo deskami umožňuje spalovat dřevo při vyšších teplotách, takže vzniká mnohem menší množství popela, zvyšuje se účinnost krbu a prodlužuje se jeho životnost. Pro šamotové krby je také charakteristická vysoká účinnost, která se pohybuje kolem 90 %.
Akumulace zdiva vyjadřuje jeho schopnost akumulovat teplo. U stěn s nízkou akumulací tepla dochází při přerušení vytápění k velmi rychlému poklesu teploty povrchu stěn na vnitřní straně obytných prostor. Akumulační cihly, označované též jako „aku cihly“, také eliminují nežádoucí šíření hluku mezi místnostmi nebo z vnějšího prostoru do budov.
tags: #akumulační #cihly #černé #informace