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商业餐饮排油烟与空调进气通风设计

发表时间: 2023-10-13 20:34:15 文章出处:杏彩平台登录官网/案例

  1)原则上餐饮尽量多布置在顶层,便于排油烟、补风、燃气等设施的设计与实施;

  2)每一层餐饮尽量沿竖向布置,以便于竖向土建管井的布置,同时节省建筑面积;

  3)地下设置的餐饮,应为非燃气餐饮,且每个餐饮面积较小,可合用一套排油烟系统,并可不设置补风系统;

  5)坚持每个餐饮铺位设置一套排油烟系统,受到建筑布局限制,没办法实现一铺一套系统,可多家合用一套排油烟系统(如地下一层的多家小型餐饮可合用一个井道);

  施工图阶段,排油烟井道的设计应结合商管公司和建筑规划设计对所有餐饮铺位进行划分与编号,确定每个餐饮商铺的面积和编号后,对应设计相应的土建排油烟井道、补风井道、事故排风井道,并在屋顶和每一层相应编写每个餐饮商铺对应的排油烟管道,土建井道的设置应和建筑、结构专业的梁柱楼板相对应,设置的原则为:每个餐饮商铺的排油烟井道从竖直方向转到水平方向时,水平管道应在该餐饮的商铺内穿越,直到进入该餐饮的厨房内,规避水平排油烟管道进入公共区域,实在没办法避免进入公共区域的水平管道,设计院应绘制出相应的管道尺寸,并及时与业主取得认同,并纳入到公共区域综合管线的范畴。

  4)确认上屋面总燃气立管的位置,及地面调压箱(锅炉房调压箱、餐饮燃气调压箱)可能的位置。

  从地下一层到顶层,排油烟土建井道能合用的尽量合用,土建井道内可根据每个餐饮商铺计算的金属排油烟井道面积合理分配它们所占据的空间。

  补风井道拟靠近排油烟井道布置,设置原则是每个补风系统和每套排油烟系统一一对应。

  燃气餐饮事故排风井道可以合用设置:即可设置一个竖向井道,在此竖向范围内的燃气餐饮可共用此土建井道,通过此竖向井道将泄漏燃气排至屋面,井道尺寸按照此竖向范围内的最大餐饮事故排风量确定其井道尺寸。

  2. 出租商铺油烟净化系统的设计原则:出租商铺面积大小不等,拟采用一铺一排油烟系统,大于100m2

  1)在招商尚未进行时,拟按照餐饮商铺面积的20-30%确定厨房面积,按照换气次数对排油烟量进行估算确定,计算高度依据板下净高来确定。对于轻型餐饮按照≥40次/h换气次数计算,对于重餐饮,按照≥60次/h计算。各类餐饮单位厨房排油烟风量及管道、进化设施占用面积如下表:

  其中S为厨房面积m2;h为厨房结构板下净高;G1为排油烟风机的排风量m3/h。

  2)水平管路风速按照8-10m/s计算,垂直管道风速按照≤12m/s计算。静电油烟处理设备通过风速控制在2.5m/s,如设置消声器,消声器(阻力按照50Pa计算)通过风速控制在≤7m/s。

  3)现代商业屋面较复杂,本身有高低差,有运动活动场地、屋面钢架、绿化地面,设备繁多:一般有冷却塔、风冷VRV外机、冷库外机、排风风机、排烟风机、新风机组、全热交换新风机组、太阳能集热板、消防及太阳能水箱、强弱电桥架、燃气管道等。屋面防水工程一直是建筑质量验收的重中之重,油烟进化设施及风机应提前考虑布置,距离目标敏感设备设施(新风机组、冷却塔、VRV外机)应≥10m间距布置,且布置在靠屋面女儿墙位置为佳,排风口应向高空排放;

  1)选择某特定餐饮的厨房,按照该厨房位于屋顶风机最远端,靠近外墙且最不利处为厨房烟罩最不利处来计算。

  L--风管总长度,指从最不利烟罩点至屋面风机出口直至屋面排油烟口的总长度;

  k--管网局部阻力和沿程阻力的比值;弯头和配件阻力较少时,k=1.5;较多时k=2.5;

  ∆pm--单位长度风管沿程压力损失,根据假定流速法,先初选风管尺寸,风管尺寸确定后,结合实际流速、风管尺寸选定;

  ∆P1--油烟净化器的阻力(根据目前市场上的油烟净化器一般取100Pa);

  按此公式计算出的风机全压一般少许偏大,抽力偏大对提高排油烟系统净化效果有利。

  油烟净化器的通过风量按照排油烟风机风量适配,油烟净化器的阻力控制在≤100Pa。

  补风机的风量取排油烟风机风量的80-90%,补风管道内的风速控制在≤8m/s,补风机的全压按照补风能送入厨房为准。补风风机的计算公式为:

  1)事故排风应和排油烟及补风系统同步设计,通过用井道排至屋面。事故排风量就计算如下:G3≥12×s×h

  其中s为厨房面积m2;h为厨房结构板下净高;G3为事故排风风机的事故排风量m3/h。风管风速控制在≤15m/s,吸风口速度控制在≤10m/s。

  1)排油烟风机须采用外置电机风机;事故排风风机采用防爆电机;排油烟风机、补风风机优先采用离心式风机箱,风机采用国产优质产品;

  2)油烟净化器采用高压静电模块式,净化效率达到冷却多普勒效率>93%,排放浓度<2mg/m3,排放时目测无烟;

  电离与收集器为独立结构,电离器为不锈钢材料质地,收集器为铝合金构建,收集器极板的间距不大于8.6mm;

  以保证收集面积;每层收集构建都有独立的排污盘,以免污物溢流到下层收集组件表面;

  为有效过滤油烟与气味粒子,每个配电盒至少能提供12KV电压,给收集器提供6KV电压;

  高档优质项目管井内的垂直管道、屋面管道采用采用奥氏体307不锈钢或奥氏体304不锈钢,一般项目管井内的垂直管道、屋面管道采用奥氏体201不锈钢,不锈钢风管管材采用≥1.5mm厚,连接方式选用手工钨极氩弧焊。水平方向的风管采用镀锌铁皮制作。

  1)合用排油烟系统的餐饮,应设计屋面远程集中控制管理系统,远程控制排油烟系统的启停;

  2)独立排油烟的餐饮,从该商铺自用配电箱的开关柜自行控制各自的设备启停。

  1)应赶在土建分包砌筑风井前,合理的安排排油烟风管的施工,避免墙体事先砌筑造成不必要的返工。

  2)在屋面防水保温实施之前,需事先确定好所有屋面排油烟设施的设备的设计,并及时提供给土建实施工程单位付诸实施,设备基础的设计应具有通用性,以应对可能的设备变更;

  3)排油烟风机、补风风机、事故排风风机(如有)、油烟净化器风机、消声器(如有)均应设置设备基础。

  在商家入驻,排油烟系统已经实施,通电后,开启排油烟风机和补风风机,采用风速仪,测试厨房门口风速≤1m/s判定为系统设置合理。为避免整个商业风量平衡失衡,应监督餐饮商铺在厨房作业时,开启补风系统。

  餐饮业餐馆、饮食店和食堂的厨房根据性质大致分为以下若干类:中餐厨房、西餐厨房、员工食堂厨房及美食广场厨房等。中餐厨房烹饪温度高,油烟多,污染严重;员工食堂油烟量大,而且集中;美食广场油烟较少,比较分散;西餐厨房油烟相对少些。中餐厨房对送排风要求是最高的。

  商用厨房设施一般以厚度为 0.5~1.5mm 的不锈钢 304 板为主材制作,基本的产品有各种炉灶,星盆(水池),蒸饭箱(车),工作台,工作柜,保温台柜,四层货架,油网烟罩,运水烟罩,通风管道等。还包括各种进口或国产的西餐设备,吧台设备,冰箱,热水器,消毒柜,洗碗机,烤箱,制冰机,咖啡机,搅拌机等。

  各厨房根据具体经营性质及协作组合关系等的实际要,有选择性地加以设置主食品仓库、副食品仓库、冷库、检验室、粗加工间、切配间、烹饪间、蒸饭间(主食加工)、面点间、备餐间、冷菜间、烧腊间和洗碗间等各功能间。

  厨房各功能间的特点和具体通风需求见表1所示。从中能够准确的看出:厨房的烹饪间、面点间、蒸煮间、洗碗间、烧腊间是油烟和蒸汽产生的重点区域。

  烹饪间作为商用厨房的核心部分,是进行炒、炸、煎、烹烤等烹饪活动的主要场所,会产生大量烹调油烟和散发大量热量,是厨房污染物的集中产出区,污染物的排放是最严重的,需通过油烟净化器处理后方可排放到大气中,室内热舒适性和空气质量品质也是最差的。烧腊间的烤鸭炉、烤猪炉和面点间的烤箱、小炒炉等,这些设备也会产通过产生大量的油烟污染物和热量辐射。另外蒸煮间的蒸炉和蒸饭车及洗碗间的洗碗机等则会产生大量的蒸汽和热量,需要及时排出,但因油烟较少,可以不必配置油烟净化器。

  中餐厨房污染严重、环境恶劣,除了油烟的严重威胁外,还有灶火高温辐射的侵害。这都直接影响到工业人员的情绪,进而影响烹调质量和工作效率。1996年 Wyon调研分析指出,厨房温度每高出热舒适温度5.5℃,工作效率就将下降高达 30%。即如果在恰好达到热舒适的厨房环境中一段时间完成某项工作需要7 个人,则当厨房温度上升5.5℃后,就需要多出3个人来在同样时间完成同样的工作。所以厨房通风系统、油烟净化效果的好坏也必然的联系到社会效益及餐饮业公司企业的经济效益。

  如图6所示,厨房中所有灶具释放的热量都以辐射和对流的方式传至厨房空间。厨房油烟和高温空气通过排烟罩,乃至整个排风系统排至厨房外,厨房形成负压,同时就需要室外的空气再补充进来,该部分空气的来源有三方面:空调送风(supply air)、邻室餐厅渗透补风(transfer air)和室外自然风补风(makeup air)。所以,厨房通风系统总的来说分为送风系统和排风系统两大部分。夏季,室外自然补风温度会很高,排烟罩可能会由于种种原因不能很有效地收集油烟和高温空气,出于节能考虑,空调负荷的设计经常会出现偏小的情况,再加上所有热源辐射出的热量,最终厨房或非常容易常处于过热状态。所以厨房通风方式的设计、通风设计相关参数计算的准确与否等最重要,直接决定了厨房的热舒适性。

  室外新风通过送风柜或送风机经风管直接送入厨房的各个功能区域,起到补风作用。风柜或风机前安装新风过滤器,风管需设 70 ℃熔断防火阀,并安装风量调节阀。

  空调风来源于新风机组或组合式空调器,作用有:改善厨师工作岗位空气质量;调节厨房温度;同时也起到补风作用。送风位置根据厨房详细情况合理布置。

  在厨房通风空调系统模块设计过程中,室外和邻室餐厅渗透补风常被省略,一般影响不大,所以厨房送风系统通常被认为是:室外新风+空调送风。

  6 空调及机械送风系统应设空气过滤装置,送风系统过滤器对大于或等于2μm的大气尘计数效率不应低于50%,空调系统终极过滤器对于大于或等于0.5μm的大气尘计数效率不应低于40%;

  1除厨房专间外的厨房区域加工制作区(间)的空气压力应维持负压,房间负压值宜为5Pa~10Pa,以防止油烟等污染餐厅及公共区域;

  2热加工区(间)宜采用机械排风,当措施可靠时,也可采用出屋面的排风竖井或设有挡风板的天窗等有效自然通风措施;

  3产生油烟的设备,应设机械排风系统,且应设油烟净化装置,排放的气体应满足国家相关排放标准的要求,排油烟系统不应采用土建风道;

  4产生大量蒸汽的设备,应设机械排风系统,且应有防止结露或凝结水排放的措施;

  6厨房区域加工制作区(间)宜设岗位送风,夏热冬冷和夏热冬暖地区夏季的送风温度不宜高于26℃,严寒和寒冷地区冬季的送风温度不宜低于20℃。

  脱排烟罩分为运水烟罩、油网烟罩、集气罩等,如图8。脱排烟罩应根据厨房工艺技术要求统一考虑,根据炉灶或烤箱等设备的摆放位置来做到合理设计和制作。烟罩一般用厚度为 1.0~1.5mm 不锈钢 304 板材制作。

  油网烟罩内设置油烟过滤网,可拆卸、清洗和更换。油网烟罩含有送岗位新风的和不送岗位新风两种,是目前厨房配置中较为简单、经济和常用的油烟捕集设备。它是将厨房中炉灶燃烧产生的油烟通过油烟净化器、抽油烟机排后到室外。这种烟罩虽经济实用,但不利于消防环保和卫生达标要求,且时间一长就出现油烟管道和烟罩内积油过多,影响排油烟效果、卫生难以清理。

  集气罩大多数都用在蒸饭间和洗碗间,将由蒸饭车,洗碗机等设备产生的蒸汽通过风机直接排放到室外,一般不必配置净化器。

  运水烟罩是将脱排烟罩和油烟净化装置集于一体,采用液体洗涤法的油烟净化方法,能有效解决油烟污染问题,并具备防火功能的一种集烟罩,近些年应用逐渐广泛。

  排风管道最好采用厚 0.5~2.0mm不锈钢 304 或201板制作,其次是镀锌板(白铁皮)和土建砖砌。如采用镀锌板制作,应在排油烟风管内外表面刷防锈底漆两遍,再在内表面刷耐酸漆两遍,外表面刷灰色磁漆两遍。

  水平排风风道要有2%以上的坡度坡向烟罩,水平管道末端采用活法兰连接,以便拆卸清理油烟污垢。排气筒出段的长度至少应有4.5倍直径(或当量直径) 的平直管段,其朝向应避开受影响的建筑物。

  主要有厨房专用的低噪音风柜(图9-1),混流风机,离心式风机和轴流风机等。

  油烟净化主要有惯性分离法,洗涤法,过滤法,静电沉积法以及以上两种或以上合并在一起的复合法。静电沉积法是利用电场使油雾颗粒荷电,并在电场力作用下被收集到极板上,从而得到净化。过滤法有滤布过滤和纤维过滤。洗涤法是用吸收液吸收烟气中的污染物,通过气液接触使污染物从气相向液相转移。能克服油滴粘性,长期稳定运行。目前,静电油烟净化器(图9-2)在国内采取了比较普遍。

  常用的辅助设备主要有防火阀(图10-1)、消音器(图10-2)、风量调节阀(图10-3)、减震器、风口、风帽等。

  厨房的各加工间应处理好通风排气,并应防止厨房油烟污染餐厅。热加工间应采取机械排风,不具备机械排风时,应设置出屋面的排风竖井或设有挡风板的天窗等有效自然通风措施。

  目前商用厨房的通风系统大多采用混合通风 MV(Mixing Ventilation)方式,这是传统的气流组织形式,其以稀释理论为基础,气流组织大多为上送上回。混合通风方式气流组织原理如图11所示。将一定量处理过的空气由设在房间上部的送风口送入,基于射流原理新鲜空气在整个房间内回旋运动,厨房内的浑浊空气充分混合,并通过排风口将部分污染物排出室外,最终形成了与排风状态接近的室内空气环境,因此也可称其为稀释通风。从混合通风的原理可知,其污染物排放效率有限。在实际工程应用中,由于送风位置、送风方式、送风比例、操作区风速等的设计不合理诸多因素,造成室内污染物排放效率较低,厨房工作人员工作环境恶劣,因而有必要对该种通风方式来进行系统的研究,实现设计的最优化,以尽可能从设计的角度来进一步提升厨房室内污染物排放效率,改善工作人员的工作环境。

  同时,商用厨房独特的建筑室内环境,在设计过程中,不同的烹调方式对环境质量的要求自然不同。表7为国内外餐饮业厨房空调设计标准。从表7中能够准确的看出,国内外在商用厨房建筑暖通空调设计上使用的设计标准有些差异,这是由于各地区天气特征情况不同,人对热环境的要求与可接受性也不同,因而各自对应的适合使用的范围有一定差别。

  虽然良好的设计可以从某些特定的程度上改进厨房混合通风的效率,但由于混合通风原理如前所述自身的一些局限性,有必要对厨房通风系统做进一步研究,探索适合厨房的新的通风方式。其中,置换通风方式以其良好的热舒适性、优良的空气品质和明显的节约能源的效果于近些年日益受到设计人员和业主的关注,并在很多建筑领域得到普遍的应用。

  置换通风是一种污染物排放效率高的通风方式,其气流组织原理及流态如图12 所示。新鲜空气以极低的流速从房间下部的置换通风器流出,通常送风温度不高于室温 2~4℃。送风的密度大于室内空气的密度,在重力作用下送风下沉到地面并蔓延到全室。地板上形成一薄薄的冷空气层称之为空气湖。空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷吸作用、后续新风的推动作用及排风口的抽吸作用而缓慢上升,形成类似活塞流的向上单向流动,因此室内热浊的空气被后续的新鲜空气抬升到房间顶部并被设置在上部的排风口所排出。

  这种通风形式不再完全受送风的动量控制而主要受热源的热浮升力作用,热污染源形成的烟羽因密度低于周围空气而上升。烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。如果烟羽流量在近顶棚处大于送风量,根据连续性原理,必将有一部分热浊气流下降返回。因此在顶部形成一个热浊空气层。根据连续性原理,在任一个标高平面上的上升气流流量Qp等于送风量Qs与回返气流流量 Qr之和。因此必 将在某一个平面上烟羽流量Qp正好等于送风量Qs,在该平面上回返空气量等于 零。在稳定状态时,这个界面将室内空气在流态上分成两个区域,即上部紊流混合区和下部单向流动清洁区。空气温度场和浓度场在这两个区域有很明显的不同特性,下部单向流动区存在一明显垂直温度梯度和浓度梯度,而上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀,接近排风的温度和污染物浓度。因此,从理论上讲,只要保证分层高度在工作区以上,首先由于送风速度极小且送风紊流度低,即可保证在工作区大部分区域风速低于0.15m/s,不产生吹风感;其次,新鲜清洁空气直接送入工作区,先经过人体,这样就能够保证人体处于一个相对清洁的空气环境中,从而有效地提高了工作区的空气品质。而上部区域空气中污染物浓度可以超过工作区的容许浓度,从而对人体无妨,见图13所示。

  另外,该通风方式,室内无交叉气流,排风罩也能更有效地捕捉油烟气,以提供更好的室内空气品质。

  置换通风与混合通风方式在通风原理上有本质区别,因此在设计目标、气流动力、气流分布特性、技术措施等方面存在一系列差异。

  置换通风方式优于传统混合通风。混合通风方式工作区紊流强度较高,存在吹风危险,而置换通风工作区紊流强度较低,以此来降低了吹风危险。在将置换通风引入厨房通风系统后,厨房工作人员的热舒适性及所呼吸到的空气质量也将大大改善,如图14所示。置换通风为侧下送风,室内气流分布存在垂直温差,呈下冷上热趋势,会引起人足踝处不适,有吹冷风感。设计时候要控制温度场、速度场以避免该问题。

  传统混合通风在厨房设计时送风温差需要8℃~10℃,而置换通风送风温度不能过低。若送风温差过大,当厨房工作人员在风口附近工作时,就会感到不适。由于置换通风的送风温度有所提高,就可优先考虑将送风口位置设计在临近厨房操作区,一方面直接把新鲜空气送入工作人员附近;另一方面,送风温度的提高使得制冷机组内制冷剂的蒸发温度上升,增加了单位制冷量,制冷机组制冷效率随之增大,运行效率得到提高。

  因此,置换通风送风温度的提高不仅能改善厨房室内环境,还能够降低系统运行能耗。

  置换通风进入厨房的送风气流流动类似活塞流,整个房间存在温度和污染物浓度梯度,室内气流由此分为下部单向流动区和上部混合区。厨房置换通风与混合通风室内气流分布如图15所示。

  从图15中能够准确的看出,传统混合通风厨房室内气流分布紊乱、污染物弥漫于整体空间。而置换通风是将厨房内的污染物和余热置换于人员操作区之上,使得厨房人员的呼吸区域处于新风的良好环境中。因此,与混合通风比,采用置换通风方式能够为厨房工作人员操作区提供更好的气流分布形式以提高空气品质。

  商用厨房的功能分区大致为储藏区、初加工区、加工切配区、烹饪区、面点区、备餐区和洗碗区等等,且每个区域都有相应的设施设备。烹调区是餐饮业厨房的核心区域,一般配置炉灶、调理台、冰箱、星盆和包括脱排油烟罩在内的通风排烟装置等等。商用厨房室内热源散热主要有:烹饪灶台区和室内工作人员、照明以及制冷和制热等辅助设备的散热。

  传统混合通风在负荷计算时是以整个厨房空间为设计对象,计算负荷大。置换通风技术仅以厨房工作人员的操作区为主要对象,只需考虑保证工作人员头部呼吸带范围的舒适性,满足该区域的要求就可以。通常商用厨房排烟罩高约2.0m, 灶台高一般为0.8m,加上炉围和锅的高度后约为0.95m,厨师为男性较多,平均身高为1.75m。因此,设计时将灶台与排风罩0.95m~2.0m之间的区域作为置换通风设计时的工作区范围,见图16。

  式中,Q为室内总负荷;Qp、Qk、Qf分别表示人体、厨房设施和饭菜散热形成的负荷;Qs、Ql分别表示围护结构和照明散热形成的负荷,在置换通风设计中代表其散发至厨房工作人员操作区的负荷;Hair为室内空气与新风的焓差。显然,两种通风设计时人体Qp、厨房设施Qk及饭菜Qf的散热形成的负荷相同,但是在置换通风设计中,围护结构和照明的散热Qs和Ql仅需计算散发辐射到工作区的部分。若以上标“×”表示置换通风数值,则

  Q*s<Qs,Q*l<Ql,另外,置换通风送风温差小于混合通风,也即H*air<Hair。因而,置换通风计算室内负荷小于混合通风,即Q*<Q,这也是置换通风节能的一项关键因素。

  在置换通风设计过程中,作为关键设备的置换通风末端装置——置换通风器的选型和布置直接影响置换通风效果。其选型主要是以出口风速为关键指标:

  根据厨房工作特点分析,其出口风速v可在0.3m/s附近取值。一般根据送风量和出口风速v=0.2~0.5 m/s确定置换通风器的数量。

  置换通风的出口风速低,送风温差小的特点导致置换通风系统的送风量大,置换通风器体积相对来说也较大。其结构通常有圆柱型、半圆柱型、1/4圆柱型、扁平型及壁型5种,如图17所示。

  通常在民用建筑中置换通风器均为落地安装,如图18(a)所示。当某地高级办公大楼采用夹层地板时,置换通风器也可在地面上,见图18(b)。在工业生产厂房中由于地面上有机械设备及产品零件的运输,置换通风器可架空布置, 如图18(c)所示。地平安装时置换通风器的作用是将出口空气向地面扩散,使其形成空气湖。架空安装时该置换通风器的作用是引导出口空气下降到地面,然后再扩散到全室并形成空气湖。落地安装是使用得最广泛的一种形式。1/4圆柱型可布置在墙角内,易与建筑配合;半圆柱型及扁平型用于靠墙安装;圆柱型用于大风量的场合并可布置在房间的中央。厨房间可结合实际空间情况,选择落地安装或架空布置,其中图18(b)中则为架空安装。