Вентиляция частного дома с печным отоплением
Существует огромное количество разных видов твердотопливных печей для обогрева в деревянном доме: кирпичные, чугунные, газовые, с водяным контуром и другие. Разберем самые основные типы, рассмотрим их преимущества и недостатки, а также основные принципы работы и выбора таких печей.
Холод в квартире, доме или на работе — это низкая работоспособность, частые заболевания и прочие неудобства. Избавиться от холода — первостепенная задача, особенно в зимнее время года. Но перед тем как ставить в доме печь для обогрева комнат, необходимо учитывать целый ряд параметров, исходя из которых и стоит делать выбор. Для начала нужно понять, какое количество помещений будет отапливаться, потому что от этого зависит вид устанавливаемой печи.
Если необходимо отапливать две-три комнаты, то кирпичная печь станет самым оптимальным выбором. При этом нужно учитывать, что сам дом должен быть хорошо утеплен внутренней и внешней отделками.
Видом топлива для такой печи служат либо уголь, либо дрова. Конструкция печи должна удовлетворять не только потребность в поддержании тепла в комнатах, но и потребность в приготовлении пищи — печка должна иметь варочную панель.
Второй вопрос — место. Для большей эффективности дровяные печи нужно размещать в таком месте, чтобы они могли легко прогреть все три комнаты, например, если печь стоит одной стенкой в одной комнате, а всей конструкцией в двух других. То есть оптимальным выбором места можно считать только тот, при котором печь контактирует с большим количеством комнат в доме.
Далее — габариты. От размеров печи, от ее массивности будет зависеть степень теплопередачи и то, как быстро печь будет остывать или нагревать помещение. Если конструкция достаточно массивна, то, затопив печь вечером, Вы будете до самого утра получать тепло в комнаты, а это одно из преимуществ — экономия топлива. Но отсюда вытекает и минус: хорошая кирпичная печь занимает большое пространство в доме.
Правильная конструкция печи создаст необходимую тягу с целью предотвратить попадание угарного газа в помещения, поэтому следует ответственно подойти к вопросу ее выбора. Строить такую печь лучше из качественного обожженного красного кирпича: он практичен и удобен при кладке. Кирпич для самых горячих поверхностей следует использовать огнеупорный.
Установкой такой печи желательно заниматься при строительстве дома, отделив ее фундамент от общего.
Фундамент печи отделяют от основного фундамента во избежание возможного разрушения печи, вызванного усадкой стен самой печи или здания.
Можно также поставить ее в уже построенном здании, но в таком случае придется делать прорези в потолке и крыше для проведения дымохода и поднимать уровень пола под печкой.
К минусам такой печи можно отнести:
- долгий нагрев — на нагрев печи тратится приличное количество времени, но этот минус компенсируется тем, что остывает печь также долго;
- дровяное отопление частного дома имеет низкий КПД — около 25%, поскольку основное тепло выходит через дымоход;
- печь на дровах в частном доме греет саму себя, то есть свои стены, а уже от стен нагревается воздух;
- необходимо постоянное присутствие, чтобы следить за уровнем температуры в топке и подбрасывать дрова, а также в антипожарных целях.
Если же твердотопливная печь довольно громоздка, а тепла от нее на заданную площадь обогрева не хватает, то лучше приобрести дровяной котел для отопления частного дома.
Дровяной котел при меньших, сравнительно с печкой, габаритах может обогреть все комнаты, поскольку принцип работы весьма прост. Сгоревшие дрова отдают тепло встроенному теплообменнику, к последнему подводят трубы, по которым течет нагретая вода по всему дому к источникам обогрева: батареям, радиаторам и другим. К тому же и котел, и дымоход отдают тепло в помещение.
- большой вес;
- отсутствие автоматических режимов контроля и поддержания температуры;
- пожарная безопасность — необходимо постоянное присутствие человека, нет возможности надолго отлучиться;
- для котла необходимо отдельное помещение.
К слову, многие задаются вопросом: в чем разница между камином и печью? Самый простой ответ: камин не подойдет для обогрева большой площади, даже внутри одной комнаты. Он имеет открытый очаг тепла и встроенный сверху дымоход. Последний делается с большим сечением для обеспечения большой тяги во избежание попадания дыма внутрь комнаты. Как вывод: весь дом камином не обогреть, в отличие от печи.
В случае, если необходимо отапливать дома с более чем тремя комнатами, чаще используют кирпичную печь с водяным отоплением. Принцип работы такой печи заключается в нагревании воды во встроенном в саму печь контуре, откуда она поступает по трубам в радиаторы в других комнатах и, остывшая, снова возвращается в печь для нагрева.
Для разводки чаще всего используют полипропиленовые или металлопластиковые трубы.
Сами контуры имеют разное строение, но одинаковую основную задачу — нагрев внутренней жидкости. Для ускорения движения теплообменного элемента — воды — в такую цепь включают водяной насос.
При нагреве давление воды увеличивается и, чтобы система отопления не вышла из строя, в цепь встраивают мембранный бак.
Целью его является контроль скачков давления воды в трубах: с повышением температуры излишки воды поступают в бак и оттягивают встроенную в него мембрану, при остывании вода уходит обратно в систему, возвращая мембрану на место.
Выбор теплообменника — важная часть установки такой печи. Если толщина стенок металлических труб будет менее 5 мм, это чревато разбором конструкции спустя несколько лет по причине ее выхода из строя.
В данном случае оборудование прогревает не только себя, но и воду, поступающую по трубам в комнаты для равномерного обогрева, что повышает КПД.
Отличным решением для небольших домов, в том числе дачных домиков, станет чугунная печь, поскольку, несмотря на свои маленькие размеры, такой вид отопления приемлем для помещений в 80—90 кубометров. В таких печах, как правило, уже встроена варочная плита, что на руку хозяйкам. Современный, изящный дизайн такого отопительного оборудования придаст особый колорит Вашему интерьеру. По этой причине такие печи часто можно встретить в особняках и дорогих домах.
Опять-таки самым удобным решением для обогрева дома является отопление чугунной печью длительного горения, которая, благодаря своей конструкции, способна долгое время отдавать тепло при единственной закладке дров. Этот эффект достигается за счет внутренней конструкции печи, позволяющей перевести активное горение в режим медленного тления, что весьма экономно сказывается на расходе топлива.
По сравнению с кирпичными печами “чугунка” имеет небольшие габариты и занимает гораздо меньше места.
Самая мощная по отапливаемости печь — дает тепло даже в двух- и трехэтажные дома. Принцип работы такой же, как у кирпичных печей с водяным контуром. Разница в том, что в данном случае печь — чугунная, может иметь две линии водонагрева и электрический подогрев.
Две линии нагрева означают, что помимо отопления владелец такой печи получит еще и нагрев воды.
Последняя функция весьма полезна, поскольку при падении температуры тлеющих дров включается электроподогрев — своего рода защита от ухода тепла из комнат.
Конструкция таких печей состоит из корпуса, горелки, топливника и щитка отопления. Такие печи работают на сжиженном и природном газах, имеют малые габариты, могут как подключаться к газовой магистрали, так и работать автономно от баллонов. Прогревать такими печами лучше небольшие помещения, примерно до 50 кубов, поскольку помещения больше отапливаются такими печами хуже.
Принцип работы у таких печей схож с принципом работы кирпичных печей: стенки топливника нагреваются во время сгорания топлива, тем самым передавая температуру в комнаты. Через поддувало подается необходимый для реакции воздух, а продукты переработки отводятся через дымоход, примыкающий к топливнику.
Так как газовые печи отличаются по строению и работе от дровяных печей, рассмотрим их достоинства и недостатки отдельно.
К минусам таких печей отнесем:
- высокую стоимость — покупка нового оборудования и его установка встанет владельцам в копеечку;
- тяжелые монтаж и подключение — без специалиста не обойтись точно. Но даже профессионал должен проверять все с большой внимательностью, поскольку малейшая ошибка легко приведет к опасности для жизни владельцев дома.
Но на этом минусы и заканчиваются, а теперь плюсы:
- экологичность — в отличие от твердотельных топливных печей, газовые печи менее токсичны;
- КПД — в сильнейшие морозы такие печи Вас не подведут;
- простота эксплуатации — просто подключите печь к газу и все;
- срок службы — 10—12 лет безаварийной работы обещают компании-изготовители. На деле этот срок гораздо выше.
Подведем небольшие итоги по плюсам и минусам печного оборудования.
- даже при отключенных воде и электричестве Ваш дом всегда будет в тепле, поскольку источником тепла будет автономная печь;
- ценовой критерий — стоимость печей и их эксплуатации вполне доступна многим жителям разных районов нашей страны;
- экономичное топливо;
Цена за 4—6 кубометров дров составляет порядка 6—7 тысяч рублей, а этого объема хватает на полгода в среднестатистическом доме.
- простота эксплуатации и обслуживания — Вам не надо вызывать специалистов, чтобы правильно настроить работу печи;
- география эксплуатации — для печей не нужно проводить дополнительных коммуникаций, потому ее можно устанавливать в любом доме любого региона.
Теперь поговорим о минусах:
- долгий нагрев — печь тратит большое количество времени на нагрев собственных стенок и теплоносителя;
- низкий КПД многих доступных по цене конструкций кирпичных печей по причине увода основного тепла через дымоход;
- большой занимаемый объем кирпичными печами: только в случае своей массивности такая печь обогревает несколько комнат;
- постоянный присмотр за работой печи и подкладка дров, как правило, в кирпичных печах;
- неэкологичность — одна кирпичная печь выбрасывает в атмосферу твердых частиц, как пять старых дизельных двигателей.
В любом случае выбор печи зависит от многих факторов, и если у Вас большой дом, то кирпичная печь, возможно, станет оптимальным решением.
Для тех, кто сам топит печь, есть опасность непосредственного контакта с продуктами горения при подкладке дров, что со временем скажется на здоровье. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) уже выявила, что продукты горения входят в ТОР-10 по причинам возникновения онкозаболеваний. В основном страдает дыхательная система, в частности легкие, но также может быть задета и сердечно-сосудистая система. Поэтому при использовании печного отопления необходимо предусмотреть надежную вытяжку в доме.
Если печь имеет ненадежную конструкцию, то домочадцы подвержены влиянию продуктов горения не меньше. ВОЗ выяснила, что даже при кратковременном воздействии канцерогенов может повышаться сворачиваемость крови, увеличивается жесткость артерий, возникают нарушения в сосудистых стенках.
Существует целый ряд опасных твердых элементов, газообразных веществ, выделяемых в результате горения древесины. К тому же современные поставщики дров не всегда честны, и за низкой ценой топлива часто скрывается некачественная продукция. Потому при топке печи чувствуется неприятный запах “химии”, и это еще более пагубно влияет на здоровье владельцев таких печей.
Для поддержания чистоты воздуха в доме существует несколько нехитрых способов. Один из них — это проветривание, но в нашем случае этот способ не подойдет, поскольку все тепло будет уходить в открытые двери и окна.
Второй и наиболее подходящий способ — покупка приточной вентиляции, например, бризера. Такое оборудование решит проблемы с пылью и чистотой воздуха: три фильтра очистки, шесть скоростей притока, встроенный нагреватель с климат-контролем и многое другое приведут в порядок воздух в доме и наладят работу Вашего печного оборудования без опасных выбросов внутри дома. Базовая станция MagicAir, идущая в комплекте, сделает управление бризером простым и понятным. Просто задайте необходимые параметры, и станция будет неуклонно следить за их поддержанием автоматически, останется только наслаждаться теплом Вашей печи и чистым воздухом, ведь разве не за ним мы выезжаем за город?
Если подвести итог всему вышесказанному, то если Вы хотите купить печь для отопления дома, следует внимательно проработать конструкцию, продумать все до мелочей и осуществить качественную сборку, постройку или покупку такой печи.
Способы снижения потенциального вреда от воздействия продуктов горения печного отопления на организм человека
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%.
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.
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/м 3 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):
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.
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.
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.
При невозможности замены вида топлива и отопительного оборудования некоторое снижение эмиссии вредных продуктов горения даст правильная подготовка дров и оптимизация самого процесса топки печи.
- 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.
- 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.
- Печное отопление является одним из ведущих факторов загрязнения атмосферы населенных пунктов.
- 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.
- При невозможности использования газового или электрического отопления для дома лучшим выбором становится пеллетные системы отопления.
- При необходимости сохранить печное отопление следует заменить малоэффективные и неэкологичные печи на современные низкоэмиссоные печи с системой дожига дымовых газов.
- 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.
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
13 Мар 2019 admin 19