Использование тепла отходящих газов - распространенное решение как в промышленных, так и в бытовых отопительных печах.
Сейчас у нас еще достаточно дровяных и угольных бытовых печей. Хозяйничают около них большей частью женщины. Однако сегодня совершенствоваться должны в первую очередь газовые и электрические бытовые плиты.
Бытовые газовые плиты, которые стоят в наших домах, потребляют ежегодно около 15 миллиардов кубометров газа. Мощность одной газовой горелки на наших кухнях от 1500 до 2500 килокалорий в час, то есть 2-3 киловатта! Мы сетовали, и вполне справедливо, на то, что часто в квартире бесполезно горит электрическая лампочка мощностью 100 ватт, и забыли о бесполезно горящей газовой горелке. А ведь она потребляет в 10 раз больше энергии, чем ее тратится на генерацию электроэнергии для лампочки.
Лет 25 назад исчезли последние газовые счетчики из квартир, и газ теперь расходуется в быту бесконтрольно.
Жилые дома и бытовые предприятия "съедают" до 10 процентов всего газа, сжигаемого в различного рода печах.
Уменьшить бесполезный его расход, конечно, можно, да, пожалуй, и нужно, установив в квартирах газовые счетчики. Но гораздо экономичнее, если контроль станут осуществлять сами хозяйки. Думаю, что они непременно это делали бы, если бы знали, что лишняя бесполезно горящая горелка - это дополнительный ущерб для ее здоровья и здоровья семьи. А об этом говорить мы почемуто стесняемся. Однако вот данные, которые приведены в научно-популярном журнале Академии наук СССР "Энергия". Ссылаясь на американский ежемесячник "Ридерс дайджест", журнал пишет: "В современных американских домах и учреждениях воздух загрязнен настолько, что на любом производственном предприятии подобная концентрация вредных веществ в окружающей среде считалась бы с точки зрения принятых санитарных норм, безусловно, недопустимой".
Одна из главных причин загрязнения воздуха - газовые приборы. Некоторые продукты сгорания газа могут быть для человека гораздо опаснее, чем считалось ранее. Исследования, проведенные национальной Академией наук США, показали: только за один час работы обычная кухонная плита загрязняет воздух настолько, что содержание в нем окиси углерода может вырасти до 50 ррм (50 молекул окиси углерода на миллион молекул воздуха). Безопасной же нормой для человека, находящегося в помещении 8 часов, является 9 ррм. Но уже при 15 - 30 ррм окись углерода оказывает отрицательное воздействие на организм.
Кроме того, при сжигании газа образуется и двуокись азота. Среди американских медиков распространено мнение, что именно двуокись азота является первопричиной острых респираторных заболеваний среди людей, регулярно пользующихся газовыми приборами. Число таких заболеваний у детей, живущих в квартирах с газовыми плитами, на 15 процентов больше, чем в квартирах с электроплитами.
Конечно, трудно прямо сопоставить условия в наших и американских жилищах. Как правило, в США в квартирах потребляется больше газа, чем у нас, так как газ используется для калориферов и сушилок. В боль- , шинстве американских домов отсутствует вентиляция.
В последние годы американцы закупили миллионы портативных печек, работающих на керосине, и это принесло в их квартиры еще и двуокись серы.
Все это так. И тем не менее у меня твердое убеждение, что если бы над каждой газовой плитой в обязательном порядке (как надпись о вреде курения на пачке сигарет) висела, например, такая табличка: "Бесполезно горящая горелка излишне загрязняет воздух и ваши легкие", - потребление газа в быту снизилось бы на 10-15 процентов.
У хозяек есть в руках и другое средство - скороварки. Трудно назвать еще столь же эффективное средство экономии энергии, которое было изобретено так давно и до сих пор так слабо внедрилось в наш быт.
В 1675 году 28-летний Дени Папен, доктор медицинских наук, продемонстрировал преимущество термической обработки продуктов при повышенной температуре в герметически закрытом сосуде. Правда, и первая и вторая демонстрации окончились неудачно - сосуды взорвались.
Особенно не к месту был второй взрыв. И обозленные члены Лондонского королевского общества отказались присутствовать на следующей демонстрации. В опубликованном трактате Д. Папен писал: "Посредством машины, о которой здесь пойдет речь, из самого жесткого мяса можно приготовить блюдо настолько нежное и вкусное, как если бы оно было приготовлено из мяса самых лучших сортов".
Затем о скороварках забыли, и только через 200 лет они появились вновь. Однако делались кастрюли-скороварки из серого литейного чугуна и весили до 20 килограммов. Так что и тогда скороварки не получили распространения. Только с появлением алюминиевых сплавов они полегчали и стали шире применяться. Использование высокопрочных хромоникелевых сплавов существенно облегчило уход за ними. Время приготовления различных продуктов уменьшается в два-три раза.
А значит, почти во столько же раз уменьшаются и затраты энергии.
Очень простой способ экономии энергии и времени!
Теперь дело за домохозяйками, промышленностью и торговлей. А над чем еще должны думать конструкторы бытовой техники?
Прежде всего над эффективностью сжигания газа.
Какова же она у сегодняшней газовой бытовой плиты?
Результат моего личного эксперимента таков: на конфорках разной мощности и степени регулировки (наличие желтого пламени) КПД при кипячении воды в моем чайнике - 45-55 процентов. Слова "в моем чайнике"
не случайны: КПД будет зависеть и от формы чайника, и от вида его поверхности, и от режима разогрева (горелка на полную мощность или частичную). К сожалению, ничего этого хозяйки, как правило, не знают.
А стоило бы их ознакомить.
А что же с КПД газовых плит и образованием вредных газов?
Давно известны газовые горелки инфракрасного излучения. Чем они отличаются от обычных? В обычных газ поступает смешанным только с 40 процентами воздуха, нужного для полного сгорания. Остальной попадает в зону горения извне в процессе самого горения. При этом температура пламени повышается, образуя больше окислов азота.
В инфракрасную горелку (ее иногда называют беспламенной) подается смесь газа уже со всем необходимым воздухом, она воспламеняется, протекая через сантиметровой толщины перфорированный керамический диск, который разогревается до 800 градусов. Образующиеся при этом продукты сгорания и инфракрасное излучение проходят еще через один такой же диск, расположенный над первым на расстоянии нескольких миллиметров. Температура его достигает 1100 градусов.
Излучением и разогретыми газами в стоящую над горелкой кастрюлю передается до 75 процентов энергии, выделяемой при сгорании газа. Значит, по сравнению с обычной плитой экономится его 30-50 процентов.
В такой горелке образуется на 40 процентов меньше окислов азота. Кроме того, из-за высокого КПД около такой плиты не так жарко, как у обычной.
В ряде стран выпускаются сейчас газовые плиты закрытого типа. Устройство их простое. Над газовыми горелками установлен жаропрочный стальной лист. Конечно, такая плита требует специальной вытяжки, и устанавливать их целесообразно в новых домах. Но у них есть и другое преимущество. Если на обычную газовую плиту поставить сковороду, то языки пламени греют не только дно, но лижут и края. А это плохо. Масло на дне сковородки разлито тонким слоем и не подгорает, а на бортах отдельные капельки от брызг сгорают, загрязняя воздух и образуя вредные концерогеныые вещества. На газовой же плите закрытого типа расход масла уменьшается почти на треть. Правда, сейчас выпускаются сковородки с антипригарным покрытием.
Электроплиты - достойные конкуренты газовых.
Коэффициент полезного использования электроэнергии на них существенно выше, чем на газовых, и достигает 80-90 процентов, а время разогрева почти такое же.
Электроплиты имеют множество других неоспоримых преимуществ: они не загрязняют воздух, пожаро- и взрывобезопасны, не нужно проводить газовые трассы к домам и внутри их. Для выработки электроэнергии необязательно использовать в качестве топлива газ. Это может быть и гидроэнергия, и ядерное топливо, и уголь.
Но у электроплит есть и недостаток - большие затраты первичной энергии. Средний КПД при производстве электроэнергии около 35 процентов. Значит, первичного топлива, сжигаемого на электростанциях, на единицу тепла, выделяемого в конфорке плиты, тратилось бы почти в 3 раза больше. С учетом же большей эффективности электроплиты затраты первичной энергии всего в полтора-два раза выше. Все эти рассуждения приведены для идеального случая. В реальных домашних условиях потери еще больше. Вызвано это тем, что нет специальной посуды для приготовления пищи на электроплитах.
В случае когда нет хорошего контакта между поверхностью конфорки и дном посуды, существенно увеличивается термическое сопротивление теплу, идущему от электроконфорки, удлиняется время приготовления пищи, возрастают потери. При зазоре между конфоркой и посудой только в 1 миллиметр потери на 20 процентов выше, а в 3 миллиметра - уже на 50 процентов.
Значит, дело за промышленностью: выпуск специальной посуды для электроплит - простейший путь экономии энергии в быту. Ведь уже сейчас количество таких плит в нашей стране достигает несколькпх миллионов, и ежегодный выпуск составляет еще около восьмисот тысяч.
Разными путями идут конструкторы для улучшения работы электроплит. Несколько лет назад были изобретены специальные прокладки. Между двумя сетками прокладывается специальный сплав олова: при включении конфорок он настолько размягчается, что легко деформируется, ликвидируя зазоры между дном посуды и поверхностью конфорки.
И еще раз вернемся к домохозяйкам. Что могут сделать они?
Если есть время, лучше готовить пищу и кипятить воду на конфорке меньшей мощности.
Диаметр посуды должен быть не меньше, чем диаметр конфорки.
Перед готовкой пищи обязательно надо протереть конфорку и дно посуды убрать крошки, чтобы был меньший зазор.
И наконец, из имеющейся посуды целесообразно использовать ту, у которой наиболее плоское дно.
Хотелось бы, чтобы таблички с такими или подобными рекомендациями были на плитах и всегда напоминали об экономии энергии.
Говоря о приготовлении пищи, нельзя обойти вниманием микроволновые печи, в которых для разогрева используются электромагнитные колебания сверхвысокой частоты (СВЧ). Более шестидесяти лет назад была подана заявка на изобретение интересного циркового аппарата. На арене иллюзионист брал тарелку с сервировочного столика. Разбивал в нее несколько яиц и на глазах изумленной публики на тарелке "сама собой" зажаривалась яичница.
Теперь такой фокус мало кого удивит. О СВЧ-печах знают многие. С цирковой арены идея перекочевала в кухню. Сверхвысокие электромагнитные колебания отражаются от металлических поверхностей, не взаимодействуя со стеклом, фаянсом, бумагой. В то же время, проникая в глубину различных пищевых продуктов, они раскачивают молекулы воды, являющиеся основой практически всех продуктов питания, и разогревают их изнутри. В СВЧ-печах продукты разогреваются равномерно по всему объему и не подгорают. Всего пять-десять минут нужно для приготовления блюд из птицы, мяса, овощей. У нас уже выпускаются бытовые СВЧ-печи "Электроника". Пока большой популярностью они не пользуются. Причина? Может быть, еще дороговаты.
В них источником сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний является электровакуумный прибор - магнетрон, КПД которого около 75 процентов.
Но уже появились твердотельные источники СВЧ-поля.
При замене электровакуумных приборов на такие полупроводниковые генераторы печи станут и экономичнее и дешевле.
Есть и другая причина небольшой популярности СВЧ-печей. Например, наша семья не приобретает "Электронику" потому, что в ней еще нет гриля устройства инфракрасного теплового излучения, а проще - обычной электрической спирали. Без него приготовленная в "Электронике" пища выглядит как вареная. А с грилем курица, допустим, будет иметь такую же аппетитную поджаристую корочку, как и при обычном приготовлении, например, в духовом шкафу газовой или электрической плиты. Но разница по времени приготовления и затраченной энергии - громадная. В электродуховке курицу нужно готовить около часа, затратить при этом приблизительно 1,5-2 кВт ч электроэнергии, а в СВЧпечи - 7-10 минут и 0,3 кВт- ч.
Уверен, что в ближайшем будущем эти печи будут нарасхват, как когда-то это было, например, с холодильниками.