商用廚房的功能特點(diǎn)及通風(fēng)系統(tǒng)要求
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)大致分為以下若干類：中餐廚房、西餐廚房、員工食堂廚房及美食廣場廚房等。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；美食廣場油煙較少，比較分散；西餐廚房油煙相對(duì)少些。中餐廚房對(duì)送排風(fēng)要求是最高的。
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)置主食品倉庫、副食品倉庫、冷庫、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。
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部分，是進(jìn)行炒、炸、煎、烹烤等烹飪活動(dòng)的主要場所，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后方可排放到大氣中，室內(nèi)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。
表1 餐飲業(yè)廚房各功能間的通風(fēng)需求
名稱
作用
主要設(shè)備配置
通風(fēng)系統(tǒng)說明
通風(fēng)系統(tǒng)需求
新風(fēng)
補(bǔ)風(fēng)
換氣
排風(fēng)
空調(diào)
主食品倉庫
儲(chǔ)藏大米、面粉等。
放米架、放面架、散米柜、散面粉柜、磅秤等。
密封空間，可通過機(jī)械通風(fēng)保證糧食儲(chǔ)存的最佳問濕度，最佳溫度5~15℃ 最佳濕度45%～75%
副食品倉庫
儲(chǔ)藏蔬菜、水果、調(diào)料等。
四層貨架、儲(chǔ)物柜等。
一般，常溫。
冷庫
分冷藏庫和冷凍庫。
四層貨架、吊柜等。
要及時(shí)散熱，保持庫外空氣流通。
檢驗(yàn)室
對(duì)采購回來的貨物進(jìn)行質(zhì)量、數(shù)量、品質(zhì)檢查。
磅秤、留驗(yàn)盒、電子秤等。
一般，常溫。
粗加工間
分為葷加工區(qū)，素加工區(qū)，初步的干凈處理。
主要設(shè)備 工作臺(tái)、水斗、貨架、砧板架等。
一般，常溫。
切配間
進(jìn)一步細(xì)加工，切菜和配菜。
主 砧板工作臺(tái)、水斗、貨架、冰箱雪柜、食品機(jī)械如切菜機(jī)、絞肉機(jī)、真空包裝機(jī)等。
一般，常溫。
烹飪間
廚房核心區(qū)域，主要有炒、煮、煲、蒸、煎、炸等，也是油煙集中產(chǎn)出區(qū)。
炒灶、蒸柜、煲仔爐、矮仔爐、萬能蒸烤箱、炸爐、扒爐、輔助設(shè)施還有抽油煙罩、調(diào)理工作臺(tái)、平臺(tái)雪柜、貨架、調(diào)料車等。
油煙最為集中，也是廚房污染物集中產(chǎn)出區(qū)，需通過凈化器凈化后方可排放到空氣中，另局部抽風(fēng)最為集中，需合理補(bǔ)新風(fēng)和送空調(diào)風(fēng)。
蒸飯間
蒸米飯、蒸饅頭和包子等主食，是蒸汽集中產(chǎn)出區(qū)。
蒸飯車，分燃?xì)庹麸堒嚭碗娬麸堒嚒?br />
對(duì)新風(fēng)的要求較低，排出的主要是水蒸氣，可以不采用凈化裝置，直接排出。
面點(diǎn)間
分面點(diǎn)制作間和面點(diǎn)烘焙間。制作如面包、饅頭、蛋糕、甜點(diǎn)等，進(jìn)行烘烤、煎、炸等，是油煙產(chǎn)出區(qū)之一。
烤箱、蒸爐、醒發(fā)箱，和面機(jī)、攪拌機(jī)、打蛋機(jī)、饅頭機(jī)、壓面機(jī)、木面案板臺(tái)、水斗、貨架、冰箱、速凍柜。
對(duì)于新風(fēng)要求較低，排氣量較小，但產(chǎn)生的氣體含有油煙有害物質(zhì)，需通過凈化。
備餐間
廚房和餐廳的連接部位，熱菜暫存區(qū)，供應(yīng)熱水及冰塊等。
工作柜， 茶葉柜、吊柜、制冰機(jī)、熱水器、紫外線滅菌燈等。應(yīng)設(shè)有二次更衣及相應(yīng)的消毒設(shè)施。
設(shè)獨(dú)立空調(diào)。
冷菜間
相對(duì)封閉的區(qū)域，制作各式?jīng)霾?、冷盤。
平臺(tái)雪 柜 冰箱、紫外線消毒燈、滅蠅燈等，單獨(dú)設(shè)立更衣間。
設(shè)獨(dú)立空調(diào)。
燒臘間
制作各式鹵味。
主要有 烤豬爐和烤鴨爐,烤鴨爐分京式烤鴨爐和廣式烤鴨爐，還有掛臘架，鹵味星盆，凍豬柜等。
對(duì)于新風(fēng)要求較低，排氣量較小，但產(chǎn)生的氣體含有油煙有害物質(zhì)，需通過凈化。
洗碗間
含碗碟洗滌消毒間與食具存放區(qū)。
主要設(shè)施 洗碗機(jī)、水斗、消毒柜、入機(jī)臺(tái)、出機(jī)臺(tái)、花灑龍頭、碗碟柜、貨架等。
對(duì)新風(fēng)的要求較低，排出的主要是水蒸氣，可以不采用凈化裝置，直接排出。
商用廚房通風(fēng)的主要組成部分
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%。即如果在恰好達(dá)到熱舒適的廚房環(huán)境中一定時(shí)間完成某項(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，該部分空氣的來源有三方面：空調(diào)送風(fēng)（supply air）、鄰室餐廳滲透補(bǔ)風(fēng)（transfer air）和室外自然風(fēng)補(bǔ)風(fēng)（makeup air）[。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)兩大部分。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。
餐飲業(yè)典型廚房的通風(fēng)示意圖
商用廚房通風(fēng)的主要組成部分
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。
（2）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和表3為《飲食建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 64-89）的規(guī)定。
表2冬季采暖餐廳廚房室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度
餐廳、廚房功能間名稱
室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度
餐廳、飲食廳
18℃～20℃
廚房和飲食制作間（冷加工間）
16℃
廚房和飲食制作間（熱加工間）
10℃
干菜庫、飲料庫
8℃～10℃
蔬菜庫
5℃
洗滌間
16℃～20℃
表3夏季餐廳廚房室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)
房間名稱
夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度(℃)
夏季室內(nèi)相對(duì)濕度(%)
噪聲標(biāo)準(zhǔn)
(db)
新風(fēng)量
(m3/h·人)
工作地帶風(fēng)速(m/s)
一級(jí)餐廳
24～26
＜65
NC40
25
＜0.25
二級(jí)餐廳
25～28
＜65
NC50
20
＜0.3
2 商用廚房排風(fēng)系統(tǒng)
商用廚房排風(fēng)系統(tǒng)的基本原理如圖2所示。具體組成包括以下四部分：
(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)行合理設(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)煙罩內(nèi)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)間一長就出現(xiàn)油煙管道和煙罩內(nèi)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。
（2）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)管內(nèi)外表面刷防銹底漆兩遍，再在內(nèi)表面刷耐酸漆兩遍，外表面刷灰色磁漆兩遍。
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。
（3）抽油煙機(jī)
主要有廚房專用的低噪音風(fēng)柜（圖3），混流風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)等，如表4所示。
表4 各種抽油煙機(jī)性能
風(fēng)機(jī)種類
主要特性
造價(jià)情況
噪音
震動(dòng)
風(fēng)量
壓力
軸流風(fēng)機(jī)
大
低
造價(jià)低
80~85dB(A) 較大
較大
離心風(fēng)機(jī)
小
高
造價(jià)中
85~95dB(A) 大
大
混流風(fēng)機(jī)
中
較高
造價(jià)中
75~85dB(A) 中
中
低噪音風(fēng)柜
較大
中
造價(jià)較高
70~80dB(A) 較小
低
（4）油煙凈化器
油煙凈化主要有慣性分離法，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使油霧顆粒荷電，并在電場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。能克服油滴粘性，長期穩(wěn)定運(yùn)行。目前，靜電油煙凈化器在國內(nèi)采用比較普遍。
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)。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5的規(guī)定執(zhí)行。
表5 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
規(guī) 模
小 型
中 型
大 型
最高允許排放濃度（mg/m3 ）
2.0
凈化設(shè)施最低去除效率（％）
60
75
85
（5）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5)、消音器(圖6)、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥（圖7）、減震器、風(fēng)口、風(fēng)帽等。
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6所示的四種。
表6 廚房送排風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)形式
序號(hào)
通風(fēng)形式
特點(diǎn)
適用場合
1
僅有局部排油煙，而無任何送風(fēng)。
通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)出風(fēng)量不能平衡，如果不能補(bǔ)足足夠的外部空氣，則排風(fēng)量也不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使得室內(nèi)的污染空氣不能有效排出室外，從而降低廚房室內(nèi)的空氣品質(zhì)。
小餐館
小飲食店
小食堂
2
有局部排油煙，僅有崗位送新風(fēng)，無全面通風(fēng)。
新風(fēng)：室外新風(fēng)，有補(bǔ)風(fēng)作用，送至近爐灶處。
三級(jí)餐館
二級(jí)飲食店
一般食堂
3
有局部排油煙和崗位送新風(fēng)，還有全面通風(fēng)。
新風(fēng)位置要適當(dāng)，送風(fēng)不可在廚師頭頂或頸后直吹，否則會(huì)造成不舒適，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起廚師職業(yè)病。送風(fēng)口距廚師頭部約1.5米較合適。
二級(jí)餐館
一級(jí)飲食店
中級(jí)食堂
4
有局部通風(fēng)和全面通風(fēng)，送新風(fēng)和空調(diào)風(fēng)。
空調(diào)風(fēng)來源于新風(fēng)機(jī)組或組合式空調(diào)器，通過風(fēng)管送入遠(yuǎn)離爐灶處，調(diào)節(jié)廚房內(nèi)的溫度，同時(shí)起到補(bǔ)風(fēng)作用。送風(fēng)口可根據(jù)廚房具體情況合理布置。
一級(jí)餐館
高級(jí)食堂
商用廚房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1 混合通風(fēng)設(shè)計(jì)的原理和基本方法
目前商用廚房的通風(fēng)系統(tǒng)大多采用混合通風(fēng)MV（MixingVentilation）方式，這是傳統(tǒng)的氣流組織形式，其以稀釋理論為基礎(chǔ)，氣流組織大多為上送上回?；旌贤L(fēng)方式氣流組織原理如圖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)房間內(nèi)回旋運(yùn)動(dòng)，廚房內(nèi)的渾濁空氣充分混合，并通過排風(fēng)口將部分污染物排出室外，最終形成了與排風(fēng)狀態(tài)接近的室內(nèi)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，造成室內(nèi)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)行系統(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)一步提高廚房室內(nèi)污染物排放效率，改善工作人員的工作環(huán)境。
混合通風(fēng)原理
同時(shí)，商用廚房獨(dú)特的建筑室內(nèi)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7為國內(nèi)外餐飲業(yè)廚房空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從表7中可以看出，國內(nèi)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)境的要求與可接受性也不同，因而各自對(duì)應(yīng)的適用范圍有一定差別。
表7 國內(nèi)外餐飲業(yè)廚房空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
比較
室內(nèi)環(huán)境
送風(fēng)系統(tǒng)
送風(fēng)要求
送排風(fēng)比
溫度
濕度
溫度
風(fēng)速
位置
中國
小等于28
小等于80%
室外新風(fēng)+
空調(diào)送風(fēng)
無特殊要求
小于0.3m/s
頂棚送風(fēng)
0.85~0.9：1
歐洲
18~26
35%~65%
19
0.2m/s
頂部送風(fēng)
1：1
美國
小等于26
小等于60%
10~18
0.25m/s
排煙罩一體型頂棚送風(fēng)
0.85~0.9：1
日本
小等于25
小等于80%
無特殊要求
壁面送風(fēng)
頂棚送風(fēng)
0.85~0.9：1
2 置換通風(fēng)基本原理和相關(guān)設(shè)計(jì)
（1）置換通風(fēng)基本原理及特點(diǎn)（點(diǎn)擊見南社百科相關(guān)課件）
雖然良好的設(shè)計(jì)可以從一定程度上改進(jìn)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。
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9所示。新鮮空氣以極低的流速從房間下部的置換通風(fēng)器流出，通常送風(fēng)溫度低于室溫2~4℃。送風(fēng)的密度大于室內(nèi)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)，因此室內(nèi)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。
置換通風(fēng)流態(tài)示意圖
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，必將有一部分熱濁氣流下降返回。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。因此必將在某一個(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)界面將室內(nèi)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)?？諝鉁囟葓龊蜐舛葓鲈谶@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)溫度場和濃度場則比較均勻，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)大部分區(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10所示。
廚房置換通風(fēng)和混合通風(fēng)室內(nèi)污染物濃度分布示意圖
另外，該通風(fēng)方式，室內(nèi)無交叉氣流，排風(fēng)罩也能更有效地捕捉油煙氣，以提供更好的室內(nèi)空氣品質(zhì)。
表8 置換通風(fēng)與混合通風(fēng)方式比較
比較
通風(fēng)方式
置換通風(fēng)
混合通風(fēng)
設(shè)計(jì)目的
工作區(qū)環(huán)境滿足要求
全室內(nèi)環(huán)境均勻
通風(fēng)動(dòng)力源
密度差浮力控制
機(jī)械通風(fēng)為主流動(dòng)控制
通風(fēng)機(jī)理
氣流擴(kuò)散浮力上升
氣流強(qiáng)烈混合
送風(fēng)特性
下側(cè)送 上回
上送 下回
風(fēng)速低 溫差小
風(fēng)速高 溫差大
分層、擴(kuò)散性好
摻混性強(qiáng)
紊流系數(shù)小
紊流系數(shù)大
空氣品質(zhì)
工作區(qū)位于回流區(qū)
空氣品質(zhì)接近回風(fēng)
工作區(qū)位于送風(fēng)區(qū)
空氣品質(zhì)接近送風(fēng)
通風(fēng)負(fù)荷
工作區(qū)負(fù)荷
全室負(fù)荷
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。兩種通風(fēng)方式的系統(tǒng)比較如表8所示。
從表8中可知，置換通風(fēng)方式優(yōu)于傳統(tǒng)混合通風(fēng)?；旌贤L(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11所示。置換通風(fēng)為側(cè)下送風(fēng)，室內(nèi)氣流分布存在垂直溫差，呈下冷上熱趨勢，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、速度場以避免該問題。
廚房置換通風(fēng)和混合通風(fēng)室內(nèi)熱舒適性示意圖
（2）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。若送風(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)組內(nèi)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。
因此，置換通風(fēng)送風(fēng)溫度的提高不但可以改善廚房室內(nèi)環(huán)境，還能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗。
（3）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，室內(nèi)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)室內(nèi)氣流分布如圖12所示。
從圖12中可以看出，傳統(tǒng)混合通風(fēng)廚房室內(nèi)氣流分布紊亂、污染物彌漫于整個(gè)空間。而置換通風(fēng)是將廚房內(nèi)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)。
兩種通風(fēng)方式廚房室內(nèi)氣流分布示意圖
（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內(nèi)的通風(fēng)排煙裝置等等。商用廚房室內(nèi)熱源散熱主要有：烹飪?cè)钆_(tái)區(qū)和室內(nèi)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。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范圍的舒適性，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)范圍，
圖13 廚房工作灶臺(tái)操作高度尺寸
廚房間室內(nèi)總負(fù)荷計(jì)算為：
式中， Q為室內(nèi)總負(fù)荷；Qp、Qk、Qf分別表示人體、廚房設(shè)備和飯菜散熱形成的負(fù)荷； Qs、Q1分別表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)和照明散熱形成的負(fù)荷，在置換通風(fēng)設(shè)計(jì)中代表其散發(fā)至廚房工作人員操作區(qū)的負(fù)荷；Hair為室內(nèi)空氣與新風(fēng)的焓差。顯然，兩種通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)人體Qp、廚房設(shè)備Qk及飯菜Qf的散熱形成的負(fù)荷相同，但是在置換通風(fēng)設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)和照明的散熱QS和Q1僅需計(jì)算散發(fā)輻射到工作區(qū)的部分。若以上標(biāo)“×”表示置換通風(fēng)數(shù)值，則Qs*<Qs，Q1*<Q1。另外，置換通風(fēng)送風(fēng)溫差小于混合通風(fēng)，也即Qair*<Qair 。因而，置換通風(fēng)計(jì)算室內(nèi)負(fù)荷小于混合通風(fēng)，即Q*<Q ，這也是置換通風(fēng)節(jié)能的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。
（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 工業(yè)建筑，出口風(fēng)速v取0.5 m/s；
② 高級(jí)辦公室，出口風(fēng)速v取0.2 m/s；
根據(jù)廚房工作特點(diǎn)分析，其出口風(fēng)速v可在0.3m/s附近取值。一般根據(jù)送風(fēng)量和出口風(fēng)速v=0.2~0.5 m/s確定置換通風(fēng)器的數(shù)量。
置換通風(fēng)的出口風(fēng)速低，送風(fēng)溫差小的特點(diǎn)導(dǎo)致置換通風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量大，置換通風(fēng)器體積相對(duì)來說也較大。其結(jié)構(gòu)通常有圓柱型、半圓柱型、1/4圓柱型、扁平型及壁型5種，如圖14所示。
置換通風(fēng)器的結(jié)構(gòu)類型
置換通風(fēng)器的布置，原則上要考慮以下因素：
① 置換通風(fēng)器附近不應(yīng)該出現(xiàn)大的障礙物；
② 置換通風(fēng)器宜靠外墻或外窗；
③ 圓柱形置換通風(fēng)器可布置在房間中部；
④ 冷負(fù)荷高時(shí)，宜布置多個(gè)置換通風(fēng)器；
⑤ 置換通風(fēng)器布置應(yīng)與室內(nèi)空間協(xié)調(diào)。
通常在民用建筑中置換通風(fēng)器均為落地安裝，如圖15（a）所示。當(dāng)某地高級(jí)辦公大樓采用夾層地板時(shí)，置換通風(fēng)器也可在地面上，見（b）。在工業(yè)廠房中由于地面上有機(jī)械設(shè)備及產(chǎn)品零件的運(yùn)輸，置換通風(fēng)器可架空布置，如圖15（c）所示。地平安裝時(shí)置換通風(fēng)器的作用是將出口空氣向地面擴(kuò)散，使其形成空氣湖。架空安裝時(shí)該置換通風(fēng)器的作用是引導(dǎo)出口空氣下降到地面，然后再擴(kuò)散到全室并形成空氣湖。落地安裝是使用得最廣泛的一種形式。1/4圓柱型可布置在墻角內(nèi)，易與建筑配合；半圓柱型及扁平型用于靠墻安裝；圓柱型用于大風(fēng)量的場合并可布置在房間的中央。廚房間可根據(jù)實(shí)際空間情況，選擇落地安裝或架空布置，其中圖15（b）中則為架空安裝。
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