商用廚房室內(nèi)通空調(diào)設(shè)計(jì)

商用廚房室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)1商用廚房的功能特點(diǎn)和通風(fēng)系統(tǒng)要求1.1廚房功能特點(diǎn)概述餐飲業(yè)餐館、飲食店和食堂的廚房根據(jù)性質(zhì)大致分為以下假設(shè)干類：中餐廚房、西餐廚房、員工食堂廚房及美食廣場(chǎng)廚房等。中餐廚房烹飪溫度高，油煙多，污染嚴(yán)重；員工食堂油煙量大，而且集中；美食廣場(chǎng)油煙較少，比擬分散；西餐廚房油煙相對(duì)少些。中餐廚房對(duì)送排風(fēng)要最高的[10]。商用廚房設(shè)備一般以厚度為0.5～1.5mm的不銹鋼304板為主材制作，主要產(chǎn)品有各種爐灶，星盆(水池)，蒸飯箱〔車〕，工作臺(tái)，工作柜，保溫臺(tái)柜，四層貨架，油網(wǎng)煙罩，運(yùn)水煙罩，通風(fēng)管道等。還包括各種進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的西餐設(shè)備，吧臺(tái)設(shè)備,冰箱，熱水器，消毒柜，洗碗機(jī)，烤箱，制冰機(jī)，咖啡機(jī)，攪拌機(jī)等。各廚房根據(jù)具體經(jīng)營(yíng)性質(zhì)及協(xié)作組合關(guān)系等的實(shí)際需要，有選擇性地加以設(shè)置主食品倉(cāng)庫(kù)、副食品倉(cāng)庫(kù)、冷庫(kù)、檢驗(yàn)室、粗加工間、切配間、烹飪間、蒸飯間〔主食加工〕、面點(diǎn)間、備餐間、冷菜間、燒臘間和洗碗間等各功能間。1.2廚房主要功能間的特點(diǎn)和具體通風(fēng)需求廚房各功能間的特點(diǎn)和具體通風(fēng)需求見表2-1所示。從中可以看出：廚房的烹飪間、面點(diǎn)間、蒸煮間、洗碗間、燒臘間是油煙和蒸汽產(chǎn)生的重點(diǎn)區(qū)域。烹飪間作為商用廚房的核心局部，是進(jìn)展炒、炸、煎、烹烤等烹飪活動(dòng)的主要場(chǎng)所，會(huì)產(chǎn)生大量烹調(diào)油煙和散發(fā)大量熱量，是廚房污染物的集中產(chǎn)出區(qū)，污染物的排放是最嚴(yán)重的,需通過油煙凈化器處理前方可排放到大氣中，室熱舒適性和空氣質(zhì)量品質(zhì)也是最差的。燒臘間的烤鴨爐、烤豬爐和面點(diǎn)間的烤箱、小炒爐等，這些設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生大量的油煙污染物和熱量輻射。另外蒸煮間的蒸爐和蒸飯車及洗碗間的洗碗機(jī)等則會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽和熱量，需要及時(shí)排出，但因油煙較少，可以不必配置油煙凈化器。2商用廚房通風(fēng)的主要組成局部中餐廚房污染嚴(yán)重、環(huán)境惡劣，除了油煙的嚴(yán)重威脅外，還有灶火高溫輻射的侵害。這都直接影響到工業(yè)人員的情緒，進(jìn)而影響烹調(diào)質(zhì)量和工作效率。1996年Wyon[67]調(diào)研分析指出，廚房溫度每高出熱舒適溫度5.5

℃，工作效率就將下降高達(dá)30%。即如果在恰好到達(dá)熱舒適的廚房環(huán)境中一定時(shí)間完成*項(xiàng)工作需要7個(gè)人，則當(dāng)廚房溫度升高5.5℃后，就需要多出3個(gè)人來在同樣時(shí)間完成同樣的工作。所以廚房通風(fēng)系統(tǒng)、油煙凈化效果的好壞也直接關(guān)系到社會(huì)效益及餐飲業(yè)公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如圖2-1所示，廚房中所有灶具釋放的熱量都以輻射和對(duì)流的方式傳至廚房空間。廚房油煙和高溫空氣通過排煙罩，乃至整個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)排至廚房外，廚房形成負(fù)壓，同時(shí)就需要室外的空氣再補(bǔ)充進(jìn)來，該局部空氣的來源有三方面：空調(diào)送風(fēng)〔supplyair〕、鄰室餐廳滲透補(bǔ)風(fēng)〔transferair〕和室外自然風(fēng)補(bǔ)風(fēng)〔makeupair〕[16]。所以，廚房通風(fēng)系統(tǒng)總的來說分為送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)兩大局部。夏季，室外自然補(bǔ)風(fēng)溫度會(huì)很高，排煙罩可能會(huì)由于各種原因不能很有效地收集油煙和高溫空氣，出于節(jié)能考慮，空調(diào)負(fù)荷的設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)偏小的情況，再加上所有熱源輻射出的熱量，最終廚房會(huì)很容易常處于過熱狀態(tài)。所以廚房通風(fēng)方式的設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確與否等非常關(guān)鍵，直接決定了廚房的熱舒適性。2.1商用廚房送風(fēng)系統(tǒng)〔1〕室外自然風(fēng)補(bǔ)風(fēng)〔也稱為室外新風(fēng)〕室外新風(fēng)通過送風(fēng)柜或送風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)管直接送入廚房的各個(gè)功能區(qū)域，起到補(bǔ)風(fēng)作用。風(fēng)柜或風(fēng)機(jī)前安裝新風(fēng)過濾器，風(fēng)管需設(shè)70℃熔斷防火閥，并安裝風(fēng)量調(diào)節(jié)閥?！?〕鄰室餐廳滲透補(bǔ)風(fēng)在廚房負(fù)壓作用下，室外和鄰室餐廳的氣流會(huì)通過門窗或縫隙自然進(jìn)入廚房。〔3〕空調(diào)送風(fēng)空調(diào)風(fēng)來源于新風(fēng)機(jī)組或組合式空調(diào)器，作用有：改善廚師工作崗位空氣質(zhì)量；調(diào)節(jié)廚房溫度；同時(shí)也起到補(bǔ)風(fēng)作用。送風(fēng)位置根據(jù)廚房具體情況合理布置。在廚房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，室外和鄰室餐廳滲透補(bǔ)風(fēng)常被省略，一般影響不大，所以廚房送風(fēng)系統(tǒng)通常被認(rèn)為是：室外新風(fēng)+空調(diào)送風(fēng)。表2-2和表2-3為"飲食建筑設(shè)計(jì)規(guī)"〔JGJ64-89〕的規(guī)定。2.2商用廚房排風(fēng)系統(tǒng)商用廚房排風(fēng)系統(tǒng)的根本原理如圖1-3所示。具體組成包括以下四局部：(1)脫排煙罩〔也稱為集煙罩〕脫排煙罩分為運(yùn)水煙罩、油網(wǎng)煙罩、集氣罩等,如圖2-2。脫排煙罩應(yīng)根據(jù)廚房工藝要求統(tǒng)一考慮，根據(jù)爐灶或烤箱等設(shè)備的擺放位置來進(jìn)展合理設(shè)計(jì)和制作。煙罩一般用厚度為1.0~1.5mm不銹鋼304板材制作。油網(wǎng)煙罩設(shè)置油煙過濾網(wǎng)，可拆卸、清洗和更換。油網(wǎng)煙罩含有送崗位新風(fēng)的和不送崗位新風(fēng)兩種，是目前廚房配置中較為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和常用的油煙捕集設(shè)備。它是將廚房中爐灶燃燒產(chǎn)生的油煙通過油煙凈化器、抽油煙機(jī)排后到室外。這種煙罩雖經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但不利于消防環(huán)保和衛(wèi)生達(dá)標(biāo)要求，且時(shí)間一長(zhǎng)就出現(xiàn)油煙管道和煙罩積油過多，影響排油煙效果、衛(wèi)生難以清理。集氣罩主要用于蒸飯間和洗碗間，將由蒸飯車，洗碗機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽通過風(fēng)機(jī)直接排放到室外，一般不必配置凈化器。運(yùn)水煙罩則如第一章所述，是將脫排煙罩和油煙凈化裝置集于一體，采用液體洗滌法的油煙凈化方法，能有效解決油煙污染問題，并具備防火功能的一種集煙罩，近些年應(yīng)用逐漸廣泛?！?〕風(fēng)管、變徑管〔也稱為排風(fēng)管道〕排風(fēng)管道最好采用厚0.5~2.0mm不銹鋼304或201板制作，其次是鍍鋅板〔白鐵皮〕和土建磚砌。如采用鍍鋅板制作，應(yīng)在排油煙風(fēng)管外外表刷防銹底漆兩遍，再在外表刷耐酸漆兩遍，外外表刷灰色磁漆兩遍。水平排風(fēng)風(fēng)道要有2%以上的坡度坡向煙罩，水平管道末端采用活法蘭連接，以便拆卸清理油煙污垢。排氣筒出段的長(zhǎng)度至少應(yīng)有4.5倍直徑〔或當(dāng)量直徑〕的平直管段，其朝向應(yīng)避開受影響的建筑物[1]?！?〕抽油煙機(jī)主要有廚房專用的低噪音風(fēng)柜〔圖2-3〕，混流風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)等，如表2-4所示?！?〕油煙凈化器油煙凈化主要有慣性別離法，洗滌法，過濾法，靜電沉積法以及以上兩種或以上合并在一起的復(fù)合法。靜電沉積法是利用電場(chǎng)使油霧顆粒荷電，并在電場(chǎng)力作用下被收集到極板上，從而得到凈化。過濾法有濾布過濾和纖維過濾。洗滌法是用吸收液吸收煙氣中的污染物，通過氣液接觸使污染物從氣相向液相轉(zhuǎn)移。能克制油滴粘性，長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。目前，靜電油煙凈化器(圖2-4)在用比擬普遍。排放油煙的飲食業(yè)單位必須安裝油煙凈化設(shè)施，并保證操作期間按要求運(yùn)行。油煙無組織排放視同超標(biāo)[1]。飲食業(yè)油煙的最高允許排放濃度和油煙凈化設(shè)施最低去除效率按表2-5的規(guī)定執(zhí)行?！?〕通風(fēng)系統(tǒng)常用輔助設(shè)備常用的輔助設(shè)備主要有防火閥(圖2-5)、消音器(圖2-6)、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥〔圖2-7〕、減震器、風(fēng)口、風(fēng)帽等。3廚房送排風(fēng)系統(tǒng)的主要形式廚房的各加工間應(yīng)處理好通風(fēng)排氣，并應(yīng)防止廚房油煙污染餐廳。熱加工間應(yīng)采取機(jī)械排風(fēng)，不具備機(jī)械排風(fēng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置出屋面的排風(fēng)豎井或設(shè)有擋風(fēng)板的天窗等有效自然通風(fēng)措施。餐飲業(yè)廚房送排風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)形式具體表現(xiàn)為表2-6所示的四種。4商用廚房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1混合通風(fēng)設(shè)計(jì)的原理和根本方法目前商用廚房的通風(fēng)系統(tǒng)大多采用混合通風(fēng)MV〔Mi*ingVentilation〕方式，這是傳統(tǒng)的氣流組織形式，其以稀釋理論為根底，氣流組織大多為上送上回。混合通風(fēng)方式氣流組織原理如圖2-8所示。將一定量處理過的空氣由設(shè)在房間上部的送風(fēng)口送入，基于射流原理新鮮空氣在整個(gè)房間盤旋運(yùn)動(dòng)，廚房的渾濁空氣充分混合，并通過排風(fēng)口將局部污染物排出室外，最終形成了與排風(fēng)狀態(tài)接近的室空氣環(huán)境，因此也可稱其為稀釋通風(fēng)。從混合通風(fēng)的原理可知，其污染物排放效率有限。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于送風(fēng)位置、送風(fēng)方式、送風(fēng)比例、操作區(qū)風(fēng)速等的設(shè)計(jì)不合理諸多因素，造成室污染物排放效率較低，廚房工作人員工作環(huán)境惡劣，因而有必要對(duì)該種通風(fēng)方式進(jìn)展系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，以盡可能從設(shè)計(jì)的角度來進(jìn)一步提高廚房室污染物排放效率，改善工作人員的工作環(huán)境[69,70]。同時(shí)，商用廚房獨(dú)特的建筑室環(huán)境，在設(shè)計(jì)過程中，不同的烹調(diào)方式對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求自然不同。表2-7為國(guó)外餐飲業(yè)廚房空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[71,72]。從表2-7中可以看出，國(guó)外在商用廚房建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)上使用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有些差異，這是由于各地區(qū)氣候條件不同，人對(duì)熱環(huán)境的要求與可承受性也不同，因而各自對(duì)應(yīng)的適用圍有一定差異。4.2置換通風(fēng)根本原理和相關(guān)設(shè)計(jì)〔1〕置換通風(fēng)根本原理及特點(diǎn)雖然良好的設(shè)計(jì)可以從一定程度上改良廚房混合通風(fēng)的效率，但由于混合通風(fēng)原理如前所述自身的一些局限性，有必要對(duì)廚房通風(fēng)系統(tǒng)做進(jìn)一步研究，探索適合廚房的新的通風(fēng)方式。其中，置換通風(fēng)方式以其良好的熱舒適性、優(yōu)良的空氣品質(zhì)和明顯的節(jié)能效果于近些年日益受到設(shè)計(jì)人員和業(yè)主的關(guān)注，并在很多建筑領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[61~64]。置換通風(fēng)是一種污染物排放效率高的通風(fēng)方式，其氣流組織原理及流態(tài)如圖2-9所示[73]。新鮮空氣以極低的流速?gòu)姆块g下部的置換通風(fēng)器流出，通常送風(fēng)溫度低于室溫2~4℃。送風(fēng)的密度大于室空氣的密度，在重力作用下送風(fēng)下沉到地面并蔓延到全室。地板上形成一薄薄的冷空氣層稱之為空氣湖?？諝夂械男迈r空氣受熱源上升氣流的卷吸作用、后續(xù)新風(fēng)的推動(dòng)作用及排風(fēng)口的抽吸作用而緩慢上升，形成類似活塞流的向上單向流動(dòng)，因此室熱濁的空氣被后續(xù)的新鮮空氣抬升到房間頂部并被設(shè)置在上部的排風(fēng)口所排出。這種通風(fēng)形式不再完全受送風(fēng)的動(dòng)量控制而主要受熱源的熱浮升力作用，熱污染源形成的煙羽因密度低于周圍空氣而上升。煙羽沿程不斷卷吸周圍空氣并流向頂部。如果煙羽流量在近頂棚處大于送風(fēng)量，根據(jù)連續(xù)性原理，必將有一局部熱濁氣流下降返回。因此在頂部形成一個(gè)熱濁空氣層。根據(jù)連續(xù)性原理，在任一個(gè)標(biāo)高平面上的上升氣流流量Qp等于送風(fēng)量Qs與回返氣流流量Qr之和。因此必將在*一個(gè)平面上煙羽流量Qp正好等于送風(fēng)量Qs，在該平面上回返空氣量等于零。在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，這個(gè)界面將室空氣在流態(tài)上分成兩個(gè)區(qū)域，即上部紊流混合區(qū)和下部單向流動(dòng)清潔區(qū)?？諝鉁囟葓?chǎng)和濃度場(chǎng)在這兩個(gè)區(qū)域有非常明顯的不同特性，下部單向流動(dòng)區(qū)存在一明顯垂直溫度梯度和濃度梯度，而上部紊流混合區(qū)溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)則比擬均勻，接近排風(fēng)的溫度和污染物濃度。因此，從理論上講，只要保證分層高度在工作區(qū)以上，首先由于送風(fēng)速度極小且送風(fēng)紊流度低，即可保證在工作區(qū)大局部區(qū)域風(fēng)速低于0.15m/s，不產(chǎn)生吹風(fēng)感；其次，新鮮清潔空氣直接送入工作區(qū)，先經(jīng)過人體，這樣就可以保證人體處于一個(gè)相對(duì)清潔的空氣環(huán)境中，從而有效地提高了工作區(qū)的空氣品質(zhì)。而上部區(qū)域空氣中污染物濃度可以超過工作區(qū)的容許濃度，從而對(duì)人體無妨，見圖2-10所示。另外，該通風(fēng)方式，室無穿插氣流，排風(fēng)罩也能更有效地捕捉油煙氣，以提供更好的室空氣品質(zhì)。置換通風(fēng)與混合通風(fēng)方式在通風(fēng)原理上有本質(zhì)區(qū)別，因此在設(shè)計(jì)目標(biāo)、氣流動(dòng)力、氣流分布特性、技術(shù)措施等方面存在一系列差異[74]。兩種通風(fēng)方式的系統(tǒng)比擬如表2-8所示。從表2-8中可知，置換通風(fēng)方式優(yōu)于傳統(tǒng)混合通風(fēng)。混合通風(fēng)方式工作區(qū)紊流強(qiáng)度較高，存在吹風(fēng)危險(xiǎn)，而置換通風(fēng)工作區(qū)紊流強(qiáng)度較低，從而降低了吹風(fēng)危險(xiǎn)。在將置換通風(fēng)引入廚房通風(fēng)系統(tǒng)后，廚房工作人員的熱舒適性及所呼吸到的空氣質(zhì)量也將大大改善，如圖2-11所示。置換通風(fēng)為側(cè)下送風(fēng)，室氣流分布存在垂直溫差，呈下冷上熱趨勢(shì)，會(huì)引起人足踝處不適，有吹冷風(fēng)感。設(shè)計(jì)時(shí)候要控制溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)以防止該問題?！?〕送風(fēng)溫度設(shè)計(jì)傳統(tǒng)混合通風(fēng)在廚房設(shè)計(jì)時(shí)送風(fēng)溫差需要8~10，而置換通風(fēng)送風(fēng)溫度不能過低。假設(shè)送風(fēng)溫差過大，當(dāng)廚房工作人員在風(fēng)口附近工作時(shí)，就會(huì)感到不適。由于置換通風(fēng)的送風(fēng)溫度有所提高，就可以考慮將送風(fēng)口位置設(shè)計(jì)在臨近廚房操作區(qū)，一方面直接把新鮮空氣送入工作人員附近；另一方面，送風(fēng)溫度的提高使得制冷機(jī)組制冷劑的蒸發(fā)溫度升高，增加了單位制冷量，制冷機(jī)組制冷效率隨之增大，運(yùn)行效率得到提高[75]。因此，置換通風(fēng)送風(fēng)溫度的提高不但可以改善廚房室環(huán)境，還能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗?！?〕通風(fēng)氣流效果設(shè)計(jì)置換通風(fēng)進(jìn)入廚房的送風(fēng)氣流流動(dòng)類似活塞流，整個(gè)房間存在溫度和污染物濃度梯度，室氣流由此分為下部單向流動(dòng)區(qū)和上部混合區(qū)。廚房置換通風(fēng)與混合通風(fēng)室氣流分布如圖2-12所示。從圖2-12中可以看出，傳統(tǒng)混合通風(fēng)廚房室氣流分布紊亂、污染物彌漫于整個(gè)空間。而置換通風(fēng)是將廚房的污染物和余熱置換于人員操作區(qū)之上，使得廚房人員的呼吸區(qū)域處于新風(fēng)的良好環(huán)境中。因此，與混合通風(fēng)比，采用置換通風(fēng)方式能夠?yàn)閺N房工作人員操作區(qū)提供更好的氣流分布形式以提高空氣品質(zhì)。〔4〕負(fù)荷計(jì)算商用廚房的功能分區(qū)大致為儲(chǔ)藏區(qū)、初加工區(qū)、加工切配區(qū)、烹飪區(qū)、面點(diǎn)區(qū)、備餐區(qū)和洗碗?yún)^(qū)等等，且每個(gè)區(qū)域都有相應(yīng)的設(shè)施設(shè)備。烹調(diào)區(qū)是餐飲業(yè)廚房的核心區(qū)域，一般配置爐灶、調(diào)理臺(tái)、冰箱、星盆和包括脫排油煙罩在的通風(fēng)排煙裝置等等。商用廚房室熱源散熱主要有：烹飪?cè)钆_(tái)區(qū)和室工作人員、照明以及制冷和制熱等輔助設(shè)備的散熱。傳統(tǒng)混合通風(fēng)在負(fù)荷計(jì)算時(shí)是以整個(gè)廚房空間為設(shè)計(jì)對(duì)象，計(jì)算負(fù)荷大[76]。置換通風(fēng)技術(shù)僅以廚房工作人員的操作區(qū)為主要對(duì)象，只需考慮保證工作人員頭部呼吸帶圍的舒適性，滿足該區(qū)域的要求即可。通常商用廚房排煙罩高約2.0m，灶臺(tái)高一般為0.8m，加上爐圍和鍋的高度后約為0.95m，廚師為男性較多，平均身高為1.75m。因此，設(shè)計(jì)時(shí)將灶臺(tái)與排風(fēng)罩0.95m~2.0m之間的區(qū)域作為置換通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)的工作區(qū)圍，見圖2-13。廚房間室總負(fù)荷計(jì)算為：〔5〕置換通風(fēng)器的選型和安裝布置在置換通風(fēng)設(shè)計(jì)過程中，作為關(guān)鍵設(shè)備的置換通風(fēng)末端裝置——置換通風(fēng)器的選型和布置直接影響置換通風(fēng)效果。其選型主要是以出口風(fēng)速為關(guān)鍵指標(biāo)：①