Как уменьшить потенциальный вред для здоровья от печного отопления на дровах

Экология познания. Усадьба: В последние годы камины становятся привычным атрибутом загородных домов, создавая уют и тепло в холодные месяцы. Однако результаты исследований показывают, что дым каминов и дровяных печей представляет такую же опасность для здоровья, как и выхлопные газы автомобилей.

Способы снижения потенциального вреда от воздействия продуктов горения печного отопления на организм человека

1. Замена вида топлива

Оптимальным направлением является полный отказ от сжигания угля и дров и переход на магистральное газовое отопление или отопление с помощью электроэнергии. Отопление на основе электроэнергии в виде прямого нагрева воздуха или опосредованного нагрева воздуха через теплоносители или термальные массы является наиболее экологически чистым видом отопления для конченого пользователя. Использование электроэнергии в системах отопления с тепловыми насосами позволяет значительно сократить расходы электроэнергии.

Использование магистрального газа для отопительных приборов приводит к уменьшению выброса в атмосферу твердых взвешенных частиц в 3000 раз по сравнению с традиционным кирпичным камином и в 550 раз по сравнению с обычной печью традиционной конструкции.

Переход от традиционных дровяных печей и каминов на системы отопления на пеллетах позволяют уменьшить выброс твердых взвешенных частиц почти в 10 раз по сравнению с традиционными печами и значительно сократить выброс канцерогенных полициклических ароматических углеводородов.  Переход на пеллетные системы отопления целесообразен в регионах с недостатком электрических мощностей и отсутствием магистрального газоснабжения.

Кроме того пеллеты относятся к топливу из возобновляемых ресурсов.  В настоящее время многие европейские страны субсидируют замену старых дровяных печей и котлов на пеллетные отопительные системы. Например, в Германии государство субсидирует 2000 евро на покупку современного пеллетного котла, а в Норвегии государство оплачивает до 20% стоимости новой пеллетной  системы отопления.

При невозможности замены отопительного оборудования на пеллетное,  снижения концентрации вредных продуктов горения можно добиться, если использовать вместо дров сухие прессованные топливные брикеты.

Замена видов топлива дает ощутимые эффекты по улучшению здоровья местных жителей. Так,  например, в Ирландии после запрета в 1990 году на продажу и использование битуминозного каменного угля для отопления домов концентрация взвешенных твердых частиц в атмосфере уменьшилась на 70%, смертность от респираторных заболеваний снизилась на 15%, от сердечнососудистых заболеваний - на 10%.  В Тасмании после сокращения  доли печного отопления на дровах с 66% (сопоставимо с Российскими показателями) до 30%, удалось добиться снижения смертности в зимние месяцы: от сердечнососудистых заболеваний на 17%, от болезней органов дыхания на 22%.

2. Замена печей

При невозможности перехода на отопление дома от магистрального газа,  электричества или с помощью пеллетных отопительных систем, значительного уменьшения эмиссии вредных продуктов  неполного сгорания топлива можно достичь, если заменить  старую печь традиционной конструкции на современную высокотехнологичную печь с системой дожига дымовых газов – с дополнительной камерой сгорания или со сменным каталитическим элементом, который обеспечивает наиболее полный дожиг газов  и минимальный уровень эмиссии.  

Выбор современных печей:

Конструкции дровяных печей почти полностью изменились на рубеже 1990-х годов. Существует два основных вида современных дровяных печей, обеспечивающих дожиг дымовых газов и низкую эмиссию вредоносных продуктов неполного сгорания топлива:

Некаталитические печи

Некаталитический печи не используют катализаторы, но оснащены как минимум тремя элементами конструкции, которые обеспечивают хорошие условия для наиболее полного сгорания топлива и дожига дымовых газов. Это хорошая теплоизоляция топки,   большой дефлектор для удлинения пути дымовых газов внутри печи, и подача подогретого воздуха через инжекторы над зоной горения в топке. Перегородки и другие внутренние элементы не каталитической печи требует периодической  замены из-за высоких температур при хорошей эффективности горения топлива.

Каталитические печи

Каталитические печи содержат керамические сотовые каталитические элементы, которые обеспечиваю повторное возгорание недоокисленных составляющих дымовых газов. Каталитический элемент деградирует с течением времени и должен периодически заменяться.

Современные сертифицированные по экологическим стандартам печи  имеют следующие преимущества по сравнению с устаревшими несертифицированными отопительными приборами:

• Количество токсичных выбросов снижается на 55%
• Среднесуточная эмиссия  РМ2.5 снижается на 70%
• Энергетическая эффективность возрастает на 50- 70%
• Используется на 30-50% меньше дров

Лучшие современные печи имеют экологическую маркировку, указывающую уровень эмиссии твердых возвещенных частиц. По закону США «О чистом воздухе» от 1990 года эмиссия твердых частиц не должна превышать 7,5 г/ч для печей без каталитического элемента и 4,1 г/ч для каталитический печей.  По стандарту Американского агентства по охране окружающей среды (EPA) эмиссия не должна превышать 4,5 г/ч.  По канадским стандартам  2010 года нормы составляют  4,5 г/ч для печей без каталитического элемента и 2,5 г/ч для каталитический печей. К 2020 году все сертифицированные по экологическому стандарту печи в США и Канаде должны будут иметь эмиссию твердых частиц не более 2,5 г/ч.

Современный эконстандарт Скандинавии для дровяных печей - это Nordic EcoLabel. Он включает в себя стандарты EN 13240, NS 3058-1, NS 3058-2 and NS 3059. Его требования:

• Среднестуоочная эмиссия твердых частиц PM - 2 г/час.
• Эмиссия СО не более 1250 мг/м3.
• Эмиссия органических газов не более 100 мг/м3.
• Энергоэффективность более 76%.

Среди производителей печей, отвечающих современным и перспективным экологическим стандартам можно упомянуть Jotul, Tulikivi Oy, Bosca Chile S.A., Gruppo Piazzetta S.P.A., Ravelli /EcoTeck, Morso Jernstoberi A/S, England's Stove Works,Inc. Fireplace Products International Limited, Qingdao Hichanse Group  и другие.

Замена отопительных приборов на современные также дает немедленный эффект по улучшению состояния здоровья населения. Так в городке Либби штата  Монтана в период 2005-2008 гг. по Великой Американской программе замены устаревших печей (бесплатно для жителей) была произведена замена 1100 отопительных приборов на современные, сертифицированные Агентством по охране окружающей среды, что позволило уменьшить в зимнее время концентрацию твердых взвешенных частиц PM2,5 в атмосфере на 28%. Суточная концентрация PM2,5 внутри помещений снизилась на величину от 50% до 71%. Одновременно частота респираторных заболеваний у школьников снизилась на 26% на каждые 5 мкг/м³ снижения концентрации PM2,5 в  атмосферном воздухе.

Что касается экологической безопасности кирпичных дровяных печей: исследование 2008 года, проведенное в США по заказу Агентства по охране окружающей среды [6] показало, что кирпичные печи традиционной конструкции (то есть - печи, не обеспечивающие передовых технологий сгорания, имеющие относительно высокие показатели выбросов и теплопотерь через дымоход) имеют очень высокие среднесуточные показатели эмиссии канцерогенных твердых взвешенных частиц (более 20 г/ч).

Из всех обследованных кирпичных дровнях печей самые низкие показатели эмиссии оказались у финских печей с противотоком дымовых газов  (слева на картинке ниже) и немецких печей конструкции грундофен (справа):

3. Приточная вентиляция для домов с печным отоплением.

Любой дом,  в котором установлены печь, камин или котел требует устройства приточной вентиляции. Задачи приточной вентиляции следующие:

• обеспечить приток кислорода к зоне горения для обеспечения наиболее полного сгорания без значительного снижения концентрации кислорода во внутренней атмосфере дома;
• обеспечить инфильтрацию чистого воздуха в дом для снижения концентрации вредных побочных продуктов горения во внутренней атмосфере;
• снизить депрессию внутри дома, вызывающую усиленную инфильтрацию радиоактивных почвенных газов в дом.

Лучшим вариантом устройства приточной вентиляции является комбинация общей приточной вентиляции для дома и отдельного воздуховода для подачи воздуха в зону горения.

Без приточной вентиляции в доме при снижении концентрации кислорода ухудшаются условия сгорания топлива, и увеличивается эмиссия вредных продуктов неполного сгорания древесины.  Так называемые печи «длительного горения» с режимом «тления», где реакция окисления углерода происходит в условиях недостатка кислорода, являются, по сути, генераторами вредных продуктов неполного сгорания топлива.

4. Фильтрация воздуха в доме.

Использование фильтрации внутреннего воздуха в доме с помощью с HEPA-фильтров позволяет снизить концентрацию PM2,5 на 50-60%. Использование HEPA-фильтрации в эксперименте на добровольцах всего в течение одной недели позволил снизить показатели системного воспаления в организме и улучшить состояние стенок сосудов.

5. Вынос дровяного отопительного прибора из дома.

Более безопасной с точки зрения экологии является схема отопления дома, при которой отопительный прибор выносится за пределы обитаемого пространства. В простейшем случае это может быть отдельная котельная с входом снаружи без воздушного сообщения с жилой средой. Еще лучше устроить отдельную от дома котельную с подачей теплоносителя по утепленным подземным трубопроводам. В США существует схема с внешним жидкостным нагревателем (gydronic heater), который представляет собой крупноформатную утепленную уличную печь, топка в которой окружена кожухом с нагреваемым теплоносителем, поступающим в дом, где тепло через теплообменник распределяется по внутренней жидкостной или воздушной системе отопления.

6. Правильная подготовка дров и технология топки печи

При невозможности замены вида топлива и отопительного оборудования некоторое снижение эмиссии вредных продуктов горения даст правильная подготовка дров и оптимизация самого процесса топки печи.

Как получить  наилучшую эффективность от дровяной печи или камина:

• Сушить дрова необходимо не менее 6 месяцев. Их влажность должна быть не более 20%.
• Хранить дрова нужно на открытом воздухе, под укрытием от осадков и изолированными от грунта.
• Не использовать влажные дрова, окрашенную, старую древесину, остатки мебели, мусор.
• Не заполнять топку дровами полностью.

Основные выводы:

1. Печное отопление вовсе не так безопасно, как кажется на первый взгляд.  Продукты неполного сгорания топлива, неминуемо поступающие в атмосферу дома при использовании печей,  являются опасными для здоровья человека. Постоянное использование печного отопления в доме для постоянного проживания в течение многих лет является фактором риска развития тяжелых заболеваний и преждевременной смерти.
2. Печное отопление является одним из ведущих факторов загрязнения атмосферы населенных пунктов.
3. Лучшим решением для улучшения экологической обстановки и снижения заболеваемости является полный отказ от использования отопления на дровах и угле и переход на системы отопления использующие электроэнергию или магистральный газ.
4. При невозможности использования газового или электрического отопления для дома лучшим выбором становится пеллетные системы отопления.
5. При необходимости сохранить печное отопление следует заменить малоэффективные и неэкологичные печи на современные низкоэмиссоные печи с системой дожига дымовых газов.
6. Улучшить эмиссию вредоносных продуктов неполного сгорания топлива в традиционных печах при невозможности их замены можно с помощью использования в качестве топлива сухих спрессованных топливных брикетов либо сухих дров. Дополнительно печь стоит оснастить отдельным приточным воздуховодом для подачи достаточного количества воздуха, а дом необходимо оборудовать системой активной или пассивной приточной вентиляции.

Литературные источники:

1.Residential heating with wood and coal: health impacts and policy options in Europe and North America. World Health Organization, 2015

2. Code of practice for residential wood burning appliances.Canadian Council of Ministers of the Environment, 2012

3. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) https://www.epa.gov/burnwise

4. Strategies for reducing residential wood smoke. U.S. Environmental Protection Agency,2013

5. Air pollution and cancer. IARC scientific publication №161, 2013.

6. R. Ferguson A report on the particulate emissions perfomance of masonry heaters - definition, data,analysis and recommendations. - EPA, 2008 опубликовано econet.ru  Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet