厨房通风空调系统设计新思路_蔡芬

蔡 芬，董茂盛
（中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 ４３００６４）
摘要：针对已有厨房空调通风系统设计中存在 的问题，提出了新的设计思路：划分空调控制和 非控制区；以空气幕送风方式将室外新风直接 送到炉灶周围，并利用风幕的空气动力控制污 染物溢出；采用主、副送排风系统，以满足厨房 在不同工作时段下空调系统节能的需要。 关键词：风幕；节能；厨房通风；空调系统
４ 总结 以上设计思路的出发点主要基于厨房工作人员热 舒适的要求和空调通风系统节能的需要，提出了进行 空调与通风分区，应用上送风空气幕送风，设置局部 排风的建议。 ■
参考文献： ［１］ 端木琳．公共厨房空气品质的控制［Ｊ］．沈阳建筑工程学院学 报，２００１（１）：５０－５２ ［２］ 全国民用建筑Ｔ程设计技术措施．暖通空调·动力［Ｍ］，北京： 中国计划出版社，２００１ ［３］ 李先瑞．办公楼厨房空调的改造［Ｊ］．节能与环保，２００３（１）： ４２－４３
排烟罩的平面尺寸应比灶台边尺寸大１００ｍｍ，罩 口下沿距灶台面的距离不宜大于１ｍ，排烟罩四周设集 油、集水沟槽。并在沟槽最低处排管排入下水道。排 烟罩内设置油烟过滤器，并应易于更换及清洗，以免 长期运行后油烟进入排烟风机影响其正常使用。 （２）排烟罩的最小排风量按下式计算： Ｌ＝１０００×Ｐ×Ｈ 式中：Ｌ——排烟罩排风量（ｍ３／ｈ），即等于Ｌｐ２； Ｐ——罩子的周边长（靠墙的边长不计）（ｍ）； Ｈ——罩口至灶面的距离（ｍ）。 ３．３ 空气幕 （１）空气幕一方面作为开式炉灶的补风，另一方 面起到控制污染物扩散的作用，因此空气幕出口处平 均风速的选取很重要。这是因为：出口风速越大，补 风效果就越差，而风幕的动力特性就越好，从而较好 的控制污染物溢出；反之，出口风速越小，新鲜空气补 风的效果就越好，而风幕的动力也会随之衰减很快，控 制污染物溢出的效果并不明显，查阅类似情况的空气幕 出口风速确定的资料，建议其取值范围为２～３ｍ／ｓ。 （２）空气幕布置在灶面四周边缘，则其长度方向 尺寸已知，空气幕的送风量公式为： Ｌ＝ν×Ｆ 式中： ν——空气幕出口风速（ｍ／ｓ）； Ｆ——空气幕平面面积。 根据Ｆ就可计算空气幕风口的宽度，从而确定空气 幕尺寸。
JIE NENG YU HUAN BAO 厨房洗蒸 Nhomakorabea碗
机柜
空气幕
自然渗透风
室外新风
补风机
图 １ 厨房空调通风系统
１．１ 划分空调控制区与非空调控制区 在以往的厨房空调通风系统设计中，我们的控制区域 通常是整个厨房。由于厨房会产生大量的燃气排气、各种 烟熏、蒸汽和油雾的扩散，为及时排出这些污染物，在基 于依靠室外新风稀释室内污染物浓度的通风设计思想上， 我们需要给出较大的新风量，从而排风量也随之增加。但 这也使系统的能耗增大。同时有调查表明，这种情况下厨 师呼吸区（炉灶附近高度１ ０ ０ ０ ～１ ５ ０ ０ ｍ ｍ）各位置Ｃ Ｏ ２浓度 还是超标严重。事实上，我们所关心的只是厨房工作人员
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第三步：厨房空调风量Ｌｋ应能满足以下要求： （１）卫生要求：按照每人每小时新风量为３０ｍ３的 标准，则：Ｌ ｂ２＝３ ０ Ｍ 式中：Ｍ ——厨房工作人员人数。 （２）通风换气要求：在补风风机停止工作，厨房 进行清洗、打扫时，满足厨房通风用。则其风量为： Ｌｋ＝αＬ α的取值应根据工作人员密度、工作区面积、厨 房热设备同时使用数量和时间等因素来确定，其取值 范围为０～１。 为同时满足上述要求，厨房空调风量Ｌｋ应为按上 述公式计算得到的最大值。 第四步：局部排风量Ｌｐ１根据局部排风设备（洗碗 机、蒸柜）的说明书提供。则排烟罩排风量：Ｌｐ２＝Ｌ －Ｌｐ。 第五步：由风量平衡原则，厨房渗透风量：Ｌｓ＝Ｌ －（Ｌ ｂ＋Ｌ ｋ） 通过上述计算，应保证Ｌ ｓ的值不超过总风量的 １０％，否则应考虑厨房通风换气次数取值是否合适，重 新计算。
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节能环保技术
气幕气流引射方向与污染物受热浮升力影响流动的方 向一致，可使污染物尽快到达排烟罩排风口，增加了 排烟罩的效率。 １．３ 设置主、副通风系统 目前，大多数厨房空调通风都采用定风量通风系 统，且只依靠排烟罩排风，使得系统风量是按照厨房 满负荷工作时的状态设定的。当厨房炉灶不工作，仅 仅只有洗碗机、蒸柜等设备需要排风时，系统并不具 备这样的调节能力，势必造成能量的浪费，因而建议 根据设备的需要设置各自局部的排风机，在厨房不加 工食物时，给炉灶补风用的送风机以及作为主要排风 的排烟罩可以停止工作，仅仅依靠新风机组送风，以 及洗碗机、蒸柜等设备的局部排风来达到厨房通风换 气的需要。
表１
符号
名称
Ｌｋ（ ｍ ３／ ｈ ） 厨房空调风 Ｌｓ（ｍ３／ｈ） 厨房渗透风 Ｌｂ（ｍ ３／ｈ ） 厨房补风 Ｌｂ１（ｍ ３／ｈ ） 闭式炉灶补风 Ｌｂ２（ｍ ３／ｈ ） 空气幕补风 Ｌｐ１（ｍ ３／ｈ ） 局部排风 Ｌｐ２（ｍ ３／ｈ ） 排烟罩排风
图中各符号名称如表１ 所示。 ２．１ 通风系统 ２．１．１ 送风系统 厨房送风包括两部分： 厨房空调风和厨房补风。 （１ ）厨房空调风Ｌ ｋ ： 室外新风经新风机组处理
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在工作区内的热舒适和空气品质，对于炉灶及其上 方空间区域的环境，我们完全可以不予考虑。由 此，根据厨房内热设备位置和厨房工作人员活动的 工作范围，确定出空调控制区和非空调控制区。 １．２ 空气幕的应用 在炉灶四周设置上送式空气幕，将室外空气直 接引到炉灶附近，补充炉灶燃气燃烧所需的氧气， 这样很大程度上避免了由于房间的负压而造成燃气 的不完全燃烧，从而也减少了因燃气不完全燃烧而 产生的Ｃ Ｏ 、燃气等有害气体的浓度 ； 同 时 ， 其 应 用有助于稀释炉灶周围厨师呼吸区污染物浓度， 并借助风幕的空气动力抑制食品加工过程中污染 物的溢出，而且从空气流动的角度分析，由于空
２ 空调通风系统风量的确定 关于厨房空调系统的设计，国内并没有相应的设 计规范。关于系统风量的确定，就收集的国内外资 料，其方法也不尽相同。在此，根据上述的空调通风 系统图及风量平衡原理，提出系统风量的确定方法， 参见图２。
新风机组
Ｌｋ
ＬＰ１
ＬＰ２
Ｌｓ
Ｌｂ１
Ｌｂ２
Ｌｂ
图 ２ 厨房通风系统风量示意图
３ 空调通风系统主要设备选择 ３．１ 新风机组 （１）新风机组处理的风量为Ｌｋ，则新风机组所处 理的热负荷为： Ｑ＝ｐｃ（ｔｎ－ｔｆ）Ｌｋ 式中：ｔｎ——厨房的空调温度（℃）； ｔｆ——厨房新风的送风温度（℃）。 根据新风量Ｌｋ和新风机组热负荷Ｑ选择合适的新风 机组。 （２）当系统所需的空调风Ｌｋ和补风Ｌｂ较小时，在 经过经济比较或厨房风机室较小，通风空调设备布置 有限时，可以将新风机组和厨房补风风机合并为组合 式空调机组（带空气旁通通路）。 ３．２ 排烟罩 （１）排烟罩应根据厨房工艺要求统一考虑，一般 做成整体式，而不是单灶单罩。但在每个炉灶上方均 设排烟口，这样做的好处是：排烟效果好，若单灶单 罩，油烟易从两罩缝隙处弥漫到整个厨房空间；外形 统一、美观，易于清理。
节能环保技术
厨房作为一个较为特殊的处所，由于其自身的特点， 其通风空调形式的研究一直是暖通空调人士所探讨的话题。
１ 空调通风系统方案的设计 已有的厨房通风空调，一般采用全新风定风量系统负压 设计，送风口位置在房间上方均匀布置，排风口为排烟罩。 通常排风量要比机械送风量略大。这种通风方式设计的出发 点主要是基于厨房通风换气的需要，而并没有过多的考虑厨 房内工作区的空气品质和厨房空调通风系统的节能。
后，通过风管送入远离炉灶处的工作区，用于满足工 作人员所需的新风量，调节厨房内温度，同时起到稀 释室内污染物浓度和厨房补风的作用。 （２）厨房补风Ｌｂ：用于厨房补风的室外新风不需 进行空调处理。在多种炉灶形式的厨房，对闭式炉灶 补风，可采取直接由风管送风的方式；对开式炉灶补 风，可通过风管将风引至炉灶四周布置的空气幕，通 过空气幕送风将室外新风直接引到炉台附近用于燃气 燃烧，同时依靠空气幕气流的空气动力控制污染物扩 散。考虑到炉灶温度较高，如果室外新风的湿度较 大，直接送风可能会出现凝露的情况，这时可以考虑 将用于补风的室外新风先与排烟罩的排风进行热交 换，然后再送至空气幕。 ２．１．２ 渗透风 为防止厨房气味串入周围房间，厨房应保持负 压。一般情况下，厨房负压值不大于５Ｐａ。渗透风即为 厨房周围环境的空气通过厨房门、窗缝隙渗透，或门 开启时侵入等方式进入厨房，其风量大小与厨房负压 值、房间密闭情况有关。 ２．１．３ 排风系统 （１）排烟罩排风：炉灶工作时，将食物加工过程 中产生的大量油烟、蒸汽等污染物排出房间。 （２）局部排风：在排烟罩排风停止工作后，满足 还需要排风的设备排风。 ２．２ 通风量的确定 第一步：根据厨房工作时的实际情况，如加热设 备的密度、厨房的层高、食物的加热方法等，确定厨 房通风的换气次数，则厨房内总通风量大小为： Ｌ＝Ｎ × Ｖ 式中：Ｎ——厨房通风换气次数，取值可参考标准； Ｖ ——厨房总容积（ｍ ３）。 第二步：确定厨房补风量，即为炉灶内燃气充分 燃烧时所需的新鲜空气量： Ｌ ｂ＝Ｇ × Ｒ × Ｏ１／（Ｏ２－Ｏ１） 式中：Ｇ ——厨房每小时燃气消耗量（ｍ ３／ｈ ）； Ｒ——１ｍ３燃气完全燃烧生成的燃烧产物（ｍ３）； Ｏ１——满足燃气充分燃烧的空气含氧量要求； Ｏ２——室外新鲜空气含氧量。 对于闭式炉灶的通风量Ｌｂ１可由设备提供商提供。 则用于空气幕补风的通风量：Ｌｂ２＝Ｌｂ－Ｌｂ１。
厨房通风空调系统 设计新思路
考虑到厨房内油烟、水蒸气较多，长期循环，室内污 浊空气造成油烟附着在盘管表面，使其传热系数降低，冷 却效果越来越差，以致不能使用。厨房空调系统一般采用 直流式空调系统。综合以上考虑，厨房空调通风系统设计 方案如图 １ 所示。
新风机组
空调供回水 室外新风
局部排风机 排烟罩排风机