Газовая плита — это плита , которая работает на горючем газе, таком как природный газ , пропан , бутан , сжиженный нефтяной газ или синтетический газ . До появления газа кухонные плиты работали на твердом топливе , таком как уголь или дрова. Первые газовые плиты были разработаны в 1820-х годах, а в 1836 году в Англии был основан завод по производству газовых плит. Эта новая технология приготовления пищи имела то преимущество, что ее можно было легко регулировать и выключать, когда она не использовалась. Однако газовая плита не имела коммерческого успеха до 1880-х годов, когда в городах и крупных поселках Великобритании появились поставки трубопроводного газа. Печи получили широкое распространение на европейском континенте и в Соединенных Штатах в начале 20-го века.
Газовые плиты стали более распространенными, когда духовка была встроена в основание, а размер был уменьшен, чтобы лучше соответствовать остальной кухонной мебели. К 1910-м годам производители начали покрывать свои газовые плиты эмалью для более легкой очистки. Первоначально зажигание газа производилось спичкой, а затем появилась более удобная запальная горелка . Недостатком этого было постоянное потребление газа. Духовку по-прежнему нужно было зажигать спичкой, и случайное включение газа без его зажигания могло привести к взрыву. Чтобы предотвратить подобные несчастные случаи, производители духовок разработали и установили предохранительный клапан, называемый устройством погасания пламени для газовых варочных панелей (варочных панелей) и духовок. Большинство современных газовых плит имеют электронное зажигание, автоматические таймеры для духовки и вытяжки для удаления паров.
Газовые плиты являются обычными бытовыми приборами, работающими на ископаемом топливе, которые вносят значительный вклад в загрязнение воздуха в помещениях , [1] [2] [3] [4], но хорошая вентиляция снижает риск для здоровья. [5] Они также подвергают пользователей воздействию загрязняющих веществ, таких как диоксид азота , который может вызывать респираторные заболевания, [6] и показали увеличение показателей астмы у детей. [3] [7] [8] [9] В июне 2023 года исследователи из Стэнфорда обнаружили, что сжигание газовых плит может повышать уровень бензола в помещениях , сильного канцерогена, связанного с более высоким риском рака клеток крови, [10] до более высокого уровня, чем тот, который содержится в пассивном курении . [11]
Газовые плиты также выделяют метан. Исследования 2022 года показали, что выбросы метана от газовых плит в Соединенных Штатах эквивалентны выбросам парниковых газов 500 000 автомобилей. [12] Было обнаружено, что около 80% выбросов метана происходят даже при выключенных плитах в результате небольших утечек в газовых магистралях и фитингах. [13] [14] Хотя метан содержит меньше углерода, чем другие виды топлива, выбросы газа и непреднамеренные неконтролируемые выбросы по всей цепочке поставок приводят к тому, что природный газ имеет такой же углеродный след, как и другие виды ископаемого топлива в целом. [15]
Первая газовая плита была разработана в 1802 году Цахаусом Винцлером (нем. Zachäus Winzler), но эта и другие попытки остались отдельными экспериментами. [16] Джеймс Шарп запатентовал газовую плиту в Нортгемптоне, Англия , в 1826 году и открыл фабрику по производству газовых плит в 1836 году. Его изобретение было продано фирмой Smith & Philips с 1828 года. Важной фигурой в раннем принятии этой новой технологии был Алексис Сойер , известный шеф-повар в Reform Club в Лондоне. С 1841 года он переоборудовал свою кухню для использования трубопроводного газа, утверждая, что газ в целом дешевле, потому что подачу можно отключить, когда плита не используется. [17]
Газовая плита была представлена на Большой выставке в Лондоне в 1851 году, но только в 1880-х годах эта технология стала коммерчески успешной в Англии. К этому времени большая и надежная сеть газопроводов распространилась по большей части страны, что сделало газ относительно дешевым и эффективным для бытового использования. Газовые плиты получили широкое распространение на европейском континенте и в Соединенных Штатах только в начале 20-го века.
К началу 1920-х годов газовые плиты с эмалированным фарфоровым покрытием для облегчения чистки стали широко доступны, наряду с интенсивным использованием изоляции для экономии топлива. [18]
В 1960-х годах Американская газовая ассоциация провела рекламную кампанию по продвижению газовых плит, одновременно преуменьшая научные данные, показывающие их риски для здоровья, что отражает стратегию табачной промышленности по созданию неопределенности . [19]
Газовые плиты сегодня используют два основных типа источников зажигания: стационарный запальник и электрический. [20] Плита со стационарным запальником имеет небольшое, непрерывно горящее газовое пламя (называемое запальником ) под варочной панелью . [20] Пламя находится между передней и задней горелками. Когда плита включена, это пламя зажигает газ, вытекающий из горелок. Преимущество системы стационарного запальника в том, что она проста и полностью независима от внешнего источника питания. Незначительным недостатком является то, что пламя непрерывно потребляет топливо, даже когда плита не используется. [20] Ранние газовые плиты не имели запальника. Их приходилось зажигать вручную спичкой. Если кто-то случайно оставил газ включенным, газ заполнил бы духовку и в конечном итоге комнату. Небольшая искра, например дуга от включенного выключателя света, могла бы воспламенить газ, вызвав сильный взрыв. Чтобы предотвратить подобные несчастные случаи, производители плит разработали и установили предохранительный клапан, называемый устройством срыва пламени для газовых варочных панелей (варочных панелей) и духовок. Предохранительный клапан зависит от термопары, которая посылает сигнал клапану, чтобы оставаться открытым. Хотя большинство современных газовых плит имеют электронное зажигание, во многих домах есть газовые плиты и духовки, которые необходимо зажигать пламенем. Плиты с электрическим зажиганием используют электрические искры для зажигания поверхностных горелок. [20] Это «щелчок», слышимый непосредственно перед тем, как горелка фактически зажигается. Искры инициируются поворотом ручки газовой горелки в положение, обычно обозначенное как «LITE», или нажатием кнопки «зажигание». После того, как горелка зажигается, ручка поворачивается дальше, чтобы отрегулировать размер пламени. Автоматическое повторное зажигание — это элегантное усовершенствование: пользователю не нужно знать или понимать последовательность «подожди, затем поверни». Он просто поворачивает ручку горелки до желаемого размера пламени, и искрообразование автоматически отключается, когда пламя загорается. Автоматическое повторное зажигание также обеспечивает функцию безопасности: пламя автоматически зажжется, если пламя погаснет, пока газ все еще включен, например, из-за порыва ветра. В случае отключения электроэнергии поверхностные горелки придется зажигать вручную спичками.
Электроподжиг для духовок использует воспламенитель с «горячей поверхностью» или «тлеющей планкой». [20] По сути, это нагревательный элемент, который нагревается до температуры воспламенения газа. Датчик определяет, когда тлеющая планка достаточно горячая, и открывает газовый клапан.
Также печи с электроподжигом должны быть подключены к механизмам газовой защиты, таким как выключатель контроля газа. Из-за этого многие производители поставляют печи без электрической вилки. [ необходима цитата ]
Одним из важных свойств газовой плиты является тепло, выделяемое горелками. Тепло горелки обычно указывается в киловаттах или британских тепловых единицах в час и напрямую зависит от потребления газа, а не от тепла, поглощаемого кастрюлями.
Часто газовая плита имеет горелки с разной тепловой мощностью. Например, газовая варочная панель может иметь горелку высокой мощности, часто в диапазоне от 3 до 6 киловатт (от 10 000 до 20 000 БТЕ/ч), и смесь горелок средней мощности, от 1,5 до 3 кВт, и горелок низкой мощности, 1 кВт или меньше. Горелка высокой мощности подходит для быстрого кипячения большой кастрюли воды, обжаривания и обжаривания , в то время как горелки низкой мощности хороши для томления на медленном огне . Средние выбросы бензола от газовых и пропановых горелок на высокой температуре и духовок, установленных на 350 °F, варьировались от 2,8 до 6,5 мкг мин–1, что в 10–25 раз выше, чем выбросы от электрических катушек и лучистых альтернатив. [1]
Некоторые модели варочных панелей высокого класса обеспечивают более высокий диапазон нагрева и мощные горелки, которые могут достигать 6 киловатт (20 000 БТЕ/ч) или даже больше. Они могут быть желательны для приготовления больших объемов или особых видов пищи и позволяют использовать определенные передовые методы приготовления. Однако эти горелки производят больше выбросов и требуют лучшей вентиляции для безопасной работы. [21] Горелки с большей мощностью могут не принести пользу каждому потенциальному пользователю или блюду.
За последние несколько лет производители бытовой техники вносят инновационные изменения в конструкцию и компоновку газовых плит. Большинство современных варочных панелей имеют решетчатую структуру, которая обычно покрывает весь диапазон верхней части, позволяя перемещать посуду с одной конфорки на другую, не поднимая контейнеры над зазорами варочной панели. Некоторые современные газовые плиты также имеют центральную пятую конфорку или встроенную решетку между внешними конфорками.
Размер кухонной газовой плиты обычно составляет от 50 до 150 сантиметров (от 20 до 60 дюймов). [22] Почти все производители разрабатывают несколько вариантов в диапазоне размеров. Также доступны комбинации плиты и духовки, которые обычно бывают двух стилей: встраиваемые и отдельно стоящие.
Обычно между ними нет большой разницы в стиле. Вставные имеют выступы по обеим сторонам и элементы управления спереди вместе с элементами управления горелками. Отдельно стоящие газовые варочные панели имеют сплошные выдвижные элементы и элементы управления, расположенные за варочной панелью.
Многие печи имеют встроенные духовки. Современные духовки часто включают в себя конвекционный вентилятор внутри духовки, чтобы обеспечить равномерную циркуляцию воздуха и равномерное приготовление пищи. Некоторые современные духовки оснащены датчиками температуры, которые позволяют точно контролировать выпечку, автоматически отключаться после достижения определенной температуры или поддерживать определенную температуру в процессе приготовления. Духовки также могут иметь две отдельные духовые камеры, что позволяет готовить два разных блюда одновременно.
Многие газовые плиты оснащены по крайней мере несколькими современными программируемыми элементами управления, чтобы сделать управление более простым. ЖК-дисплеи и некоторые другие сложные процедуры приготовления пищи являются некоторыми из стандартных функций, присутствующих в большинстве базовых и высококлассных производственных моделей. Некоторые из других программируемых элементов управления включают точный предварительный нагрев, автоматическую пиццу, таймеры приготовления и другие.
Современные газовые плиты безопаснее старых моделей. Две основные проблемы безопасности газовых плит — это детское управление и случайное зажигание. Некоторые газовые варочные панели имеют ручки, которые можно случайно включить даже легким толчком.
Газовые плиты подвержены риску перегрева при жарке масла, что приводит к повышению температуры масла до точки самовоспламенения и возникновению пожара масла на плите. Япония, Южная Корея и Китай регламентировали добавление электронных устройств безопасности для предотвращения перегрева сковороды. Устройства используют термистор для контроля температуры вблизи сковороды и отключают подачу газа, если температура слишком высокая. [23] [24] Статистика потерь от пожаров для японских газовых плит показала снижение количества пожаров в домах, вызванных газовыми плитами, в годы после 2008 года, когда устройства безопасности стали обязательными. [ необходима цитата ]
Министерство энергетики США (DOE) провело в 2014 году испытания эффективности передачи энергии варочной панели, имитируя приготовление пищи и проверяя, какой процент энергии варочной панели передается в тестовый блок. Газ имел эффективность 43,9% с повторяемостью измерения ±0,5%. Такой уровень эффективности возможен только в том случае, если кастрюля достаточно велика для горелки. [25]
Японское газовое пламя направлено вверх к кастрюле для повышения эффективности. [24] Эффективность газовых приборов можно повысить, используя специальные кастрюли с ребрами, похожими на радиаторы . [26] [27] Jetboil производит кастрюли для переносных плит , в которых для повышения эффективности используется гофрированная лента.
Окись углерода , формальдегид , бензол и диоксид азота из газовых плит способствуют загрязнению воздуха в помещениях, [28] [29] [30] [31] вызывая около 60 тысяч ранних смертей каждый год (40 тысяч в Европе и 19 тысяч в Соединенных Штатах). [32] Диоксид азота может усугублять респираторные заболевания, такие как астма [33] [7] или хроническая обструктивная болезнь легких . [34] Были проведены исследования, связывающие детскую астму и газовые плиты. [35] Исследование 1999–2004 годов, опубликованное в The Lancet Respiratory Medicine, не нашло «никаких доказательств связи между использованием газа в качестве топлива для приготовления пищи и симптомами астмы или диагностикой астмы». [36] Метаанализ 2013 года пришел к выводу, что приготовление пищи на газе увеличивает риск астмы у детей. [37] В систематическом обзоре Lancet 2020 года было рассмотрено 31 исследование по приготовлению пищи или отоплению на газе, и обнаружено объединенное отношение рисков 1,17 для астмы. [38] Одно исследование показало, что в домохозяйствах с газовыми плитами те, кто сообщает об использовании вентиляции, имели более низкие показатели астмы, чем те, кто этого не делал. [39] Метаанализ 2023 года показал, что в Соединенных Штатах один из восьми случаев астмы у детей вызван загрязнением от газовых плит. [40] [41] Риск астмы, вызванный воздействием газовых плит, аналогичен по величине риску, вызванному пассивным курением табака. [42] Печи могут вызывать уровни диоксида азота , которые могут превышать стандарты безопасности на открытом воздухе. [43] Отчет RMI 2020 года показал, что загрязнение от газовых плит вызывает обострение симптомов астмы у детей. [9]
Люди взаимодействуют со своей плитой более непосредственно , чем с другими газовыми приборами, что увеличивает потенциальное воздействие любых компонентов природного газа и соединений, образующихся при сгорании, включая формальдегид ( CH2O ) , оксид углерода ( CO ) и оксиды азота (NOx). Среди всех газовых приборов плита уникальна тем, что побочные продукты сгорания выбрасываются непосредственно в воздух дома без необходимости отвода выхлопных газов на улицу. [13] Приготовление пищи, особенно жарка на сильном огне, выделяет дым (измеряемый как мелкие твердые частицы ), акролеин и полициклические ароматические углеводороды . [44] [2] Для уменьшения загрязнения воздуха в помещении твердыми частицами можно включить вытяжку, открыть окно на кухне и включить очиститель воздуха . [44] Вытяжки более эффективно улавливают и удаляют загрязнения на задних конфорках, чем на передних. [2] [21] В Калифорнии требуется, чтобы газовые плиты имели более высокий уровень вентиляции, чем электрические плиты, из-за риска образования диоксида азота. [21] Вытяжки можно включать на 15 минут после приготовления пищи, чтобы уменьшить загрязнение. [45] Комиссия по безопасности потребительских товаров США изучает вопрос снижения воздействия газовых плит на здоровье, включая стандарты выбросов и вентиляции. [46] [47]
Исследование 2023 года показало, что бензол , известный канцероген , накапливается в домах до нездоровых уровней, когда используются газовые или пропановые плиты, особенно когда не используются вытяжки. Исследователи из Стэнфорда определили, что бензол выделяется из кухонного газа, а не из готовящейся пищи. [11] [48] Воздействие бензола вызывает как раковые, так и нераковые последствия для здоровья. Краткосрочное воздействие бензола подавляет выработку клеток крови, а хроническое воздействие бензола увеличивает риск лейкемии и лимфомы . [1] Исследование трубопроводов в Бостоне, проведенное в 2002 году, показало, что природный газ содержит неметановые примеси, включая гептан , гексан , циклогексан , бензол и толуол . [49]
После того, как в 2020-х годах проблемы со здоровьем, связанные с газовыми плитами, стали более заметными, и американские населенные пункты стали регулировать установку газовых плит в новых зданиях, Республиканская партия в Соединенных Штатах протолкнула законодательные законопроекты, чтобы «спасти газовые плиты». [50] [51] В июне 2023 года законопроект в контролируемой республиканцами Палате представителей провалился с небольшим перевесом, поскольку дюжина законодателей-республиканцев проголосовала против законопроекта из-за разногласий с руководством республиканцев по не связанным с ним вопросам. [52]
Газовые плиты часто работают на природном газе. Добыча и потребление природного газа вносят основной и растущий вклад в изменение климата . [53] [54] [55] Как сам газ (в частности, метан ), так и углекислый газ , который выделяется при сжигании природного газа, являются парниковыми газами . [56] [57] В 2022 году исследовательская группа исследовала утечку в 53 домах в Калифорнии и подсчитала, что выбросы метана от газовых плит в Соединенных Штатах за 20-летний период были эквивалентны выбросам парниковых газов от 500 000 автомобилей. [12] Около 80% выбросов метана происходят, когда плиты выключены, в результате утечек в газовых линиях и фитингах. [58] [14]
В некоторых местах, таких как Австралийская столичная территория и штат Нью-Йорк , была ограничена установка газовых плит и приборов в новых зданиях по соображениям охраны здоровья, качества воздуха в помещениях и защиты климата . [59] [60] [61] [62] С 2023 года законность запрета на газовые плиты в Соединенных Штатах является предметом активных судебных исков. [63] [64] Европейский союз и некоторые города Канады могут запретить газовые плиты в новых зданиях. [65]
Многие кодексы электрификации исключают коммерческие кухни. [66]
Они также подвергают пользователей воздействию загрязняющих веществ, таких как диоксид азота, которые могут вызывать респираторные заболевания.