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商用厨房的功(gōng)能特点及通风系统要求
发布时间:2020/5/21 10:58:26浏览量:
1厨房功能特(tè)点概述
餐饮业餐馆、饮食店和食堂的厨房根据性质大致分(fèn)为以下若干类:中餐厨房、西餐厨房(fáng)、员(yuán)工食堂厨房及美食广场(chǎng)厨房等。中餐厨房烹饪温度高,油(yóu)烟多,污染严重;员工(gōng)食堂油烟(yān)量大,而且集中;美(měi)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。
商用厨房设备一般以厚度为0.5~1.5mm的(de)不锈钢304板为主材制作,主要产品有各种炉灶(zào),星盆(水池),蒸饭箱(车),工作台,工作柜,保温台柜,四层货架,油网(wǎng)烟罩,运水烟罩,通风管道等。还包括各(gè)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(zhì)冰机,咖啡机,搅拌机等(děng)。
各(gè)厨房根据具体经营性质及协作组合关系等的实际需要,有选(xuǎn)择性地(dì)加以设置主食品仓(cāng)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(miàn)点间(jiān)、备餐间、冷菜间、烧腊间和洗碗间等各功能间(jiān)。
1.2 厨(chú)房主要功能间的特点和具体通风需求
厨房各功能间的特点和具体通风需(xū)求见表2-1所示。从中可以看出:厨房的烹饪(rèn)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(yù)。
烹饪间作为商(shāng)用厨房的(de)核心部分(fèn),是进行炒、炸、煎(jiān)、烹烤等烹饪活动的主要场所,会产生大量烹调油烟和散发(fā)大量热量,是厨房污染物的集(jí)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(zhōng),室内热舒适性和空气质(zhì)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(zhè)些设备也会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(xǐ)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(bú)必配置油烟净化器。
2 商用厨房通风的主要组成部分(fèn)
中餐厨房(fáng)污染严重、环境恶劣,除了油烟的严重(chóng)威(wēi)胁外,还有灶火高温辐射的侵害。这都直(zhí)接(jiē)影响到(dào)工业(yè)人员的情绪,进而影响烹调质量和工作效率。1996年(nián)Wyon[67]调研分析指出,厨(chú)房温度每高出热舒适温(wēn)度5.5 ℃,工作效率就(jiù)将下降高达30%。即如果在恰好达到热舒适(shì)的厨房环境中(zhōng)一定时间完成某项工作需要7个人,则当(dāng)厨房温度升高5.5℃后,就需要多出(chū)3个人来在(zài)同样时间完成同样的工作。所以厨房通风系统(tǒng)、油烟净化效果的好坏也直接关系到社会(huì)效益及餐饮业公(gōng)司企(qǐ)业(yè)的经(jīng)济效益。
如图(tú)2-1所示,厨房中所(suǒ)有灶具释放的热量都以(yǐ)辐射和对流的方式(shì)传至厨房空间。厨房(fáng)油烟和高温空气(qì)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(de)来源有三方(fāng)面:空调送风(supply air)、邻室餐(cān)厅渗透补风(fēng)(transfer air)和室外自然风补风(makeup air)[16]。所以,厨房通风系统总(zǒng)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(yān)罩可能(néng)会由(yóu)于各种原因不能很有效地收集油烟和高(gāo)温空气,出于节能考(kǎo)虑,空调(diào)负荷的设计经常会出现偏小的情况,再(zài)加上所有热源辐(fú)射出的热量,最终厨房会很容易(yì)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(què)与否(fǒu)等非常关键,直接决定(dìng)了厨房的热舒(shū)适性。
2.1 商用厨房送风系统
(1)室外自然风补风(也称为室外(wài)新风)
室外新风通过送风柜或送风机(jī)经风管直接送入厨房的(de)各个功能区域,起到补风作用。风柜或风机前安装新(xīn)风过(guò)滤器,风管需设70℃熔断防火阀,并安装风量调节阀。
(2)邻室餐厅渗透补风
在厨房负(fù)压作用下,室外和邻室餐厅的(de)气(qì)流会通过门窗或缝隙自然进入厨房(fáng)。
(3)空调送风
空(kōng)调(diào)风来源于新风机组或组合式空调器,作用(yòng)有:改(gǎi)善厨师工作岗位空气质量(liàng);调节厨房温(wēn)度;同时也起到补风作用。送风位置根据厨(chú)房具体(tǐ)情(qíng)况合理布置。
在(zài)厨房通风空调系(xì)统设计过程中,室外和邻室(shì)餐厅渗透补风常被省略(luè),一般影响不大,所以厨房送风系统通常被认为(wéi)是:室外新风+空调送风。
表2-2和表2-3为《饮(yǐn)食建筑设计规范》(JGJ64-89)的规定。
2.2 商用厨房排风系(xì)统
商用厨房排风系统(tǒng)的基本原理如图1-3所示。具体组成包括(kuò)以下四部分:
(1) 脱排烟(yān)罩(zhào)(也称为集烟(yān)罩)
脱排(pái)烟罩(zhào)分(fèn)为运(yùn)水烟罩、油网烟罩、集气罩等,如图2-2。脱(tuō)排烟罩应根据厨房(fáng)工艺要求统一考虑(lǜ),根据炉灶或烤箱等设备的摆放位置来进行合理设计和制作。烟罩一般用厚度为1.0~1.5mm不锈钢304板材制(zhì)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(hán)有送岗位新风(fēng)的和不送岗位新风两种,是目前(qián)厨房(fáng)配置(zhì)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(rán)烧产生的油烟通过油烟净化器、抽油(yóu)烟机(jī)排后(hòu)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(dào)和烟罩内积油过多,影响排油烟效果、卫生难(nán)以清(qīng)理。
集气罩主要用于蒸饭间和洗碗间,将由蒸(zhēng)饭车,洗(xǐ)碗机(jī)等设备(bèi)产生的蒸汽通(tōng)过风机直接排放到室外,一般不必配(pèi)置净化器。
运水烟罩则如第一(yī)章所述,是将脱排烟罩和油烟净化装置(zhì)集于一(yī)体,采用(yòng)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。
(2)风管、变径管(也(yě)称为排风管道)
排风管道最好采用厚0.5~2.0mm不锈钢304或(huò)201板(bǎn)制作,其次是镀锌板(白铁皮)和土建砖砌。如采用镀(dù)锌板(bǎn)制作,应在排油烟风管内外表面刷(shuā)防锈底漆两遍,再在内表面(miàn)刷耐酸漆两遍,外表面(miàn)刷灰色磁漆(qī)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(yǒu)4.5倍直径(或当量直径)的平直管段,其朝向应(yīng)避开受影响的建(jiàn)筑物[1]。
(3)抽油烟机
主要有厨房专用的低噪(zào)音风柜(图2-3),混流风机(jī),离(lí)心风机和轴流风(fēng)机等,如(rú)表2-4所示。
(4)油烟净化器
油烟净化主(zhǔ)要有惯性分离法,洗涤法,过滤法,静电沉积法(fǎ)以及(jí)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(yòng)下被(bèi)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(shōu)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(fú)油滴粘性,长期稳定运行。目(mù)前,静电油烟净(jìng)化器(qì)(图2-4)在国内采用比较普遍。
排放油烟的饮食业(yè)单位(wèi)必须安装油烟净化设施,并保证操作期间按要求运行。油烟无组(zǔ)织排放视同超标[1]。饮食业油(yóu)烟的最高允许排放浓度和油(yóu)烟净化(huà)设施最低去(qù)除效率(lǜ)按表(biǎo)2-5的规定执行。
(5)通(tōng)风系统常用辅助设备
常用的辅助设备主要有防火阀(fá)(图2-5)、消音器(图2-6)、风量(liàng)调节阀(图2-7)、减震器、风(fēng)口、风帽等。
2.3 厨房送排风系统的主要形式
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(jī)械排风,不具(jù)备机械排风时,应设置出屋面的(de)排风竖井或设有挡风板的天窗(chuāng)等有效自然通风措施。
餐饮业厨(chú)房送(sòng)排风系统(tǒng)的通风形式具体(tǐ)表现为表2-6所示的四种。
2.4 商用厨房通风系(xì)统的设计(jì)
2.4.1 混合通风设计的(de)原理(lǐ)和基本方法
目前(qián)商用厨房的通风系(xì)统大多采用混合通风MV(MixingVentilation)方(fāng)式,这是传(chuán)统的气流组织(zhī)形式,其以稀释理论为基础,气流组织大多为上送上回。混合(hé)通风方(fāng)式气流组织原理如图2-8所示。将一(yī)定量处理过的空气由设在房间上部(bù)的送风口送入,基于射(shè)流原理新鲜空气在整个房(fáng)间内回(huí)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(rǎn)物排出室外,最终形成了与排风状态接近的室内空气(qì)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(wù)排放(fàng)效率有限。在实际(jì)工程应用中,由于送风位置(zhì)、送风方式、送风比例、操作区风(fēng)速等的设计不(bú)合(hé)理诸多因(yīn)素,造成室内污染物排放效率(lǜ)较低,厨房工作人员工作环境恶劣,因而有(yǒu)必要对该种通风方式进行系统(tǒng)的研究,实(shí)现设计的最优(yōu)化(huà),以尽可(kě)能从设计的角度来进一步提高厨房室内污染物排放效率,改善工作人员的工作环境[69,70]。
图2-8混合通风(fēng)原理(lǐ)
同时,商用厨(chú)房独特的建筑室内环境,在设计过程中,不同的烹调方式(shì)对环境质量的要求自(zì)然不同。表2-7为国内外餐饮业厨房(fáng)空调设计标准[71,72]。从表2-7中可以看出,国内外在商用(yòng)厨房建筑暖通空调设计上使用的设计标准(zhǔn)有些差异,这是由于各地区气(qì)候条件不同,人对热环境的要求与可接受性(xìng)也不同,因而各自(zì)对应的适用范围有一定差(chà)别。
2.4.2 置换通风基本原理和相关设计
(1)置换通风基本原理及特点(diǎn)
虽然良好的设计可以从一定程(chéng)度上(shàng)改进(jìn)厨房混合通风(fēng)的效率,但由于(yú)混合通风原理如前所述自身的一些局限性,有必(bì)要对厨房通风系统做进一步研究,探索(suǒ)适合厨房的(de)新的通风(fēng)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能(néng)效果(guǒ)于近些年日益受到设计人员和业主的关注,并在(zài)很多建筑领域得到广泛的应用[61~64]。
置换通风是一种污染(rǎn)物排放效率高的通风方式,其气流组织(zhī)原理及流态(tài)如图2-9所示(shì)[73]。新鲜空气以极低的流速从房间下部的(de)置换通风器流出,通常送风温度低于室温(wēn)2~4℃。送风的密(mì)度大(dà)于室内空气的密(mì)度(dù),在重力(lì)作用下送风下沉(chén)到地面并蔓延到全室。地板上形成一薄薄(báo)的冷空(kōng)气层称(chēng)之(zhī)为空气湖。空气湖中(zhōng)的(de)新鲜空气受热源(yuán)上升气流的卷吸作用、后续(xù)新风的推动作用及排(pái)风口的抽吸作(zuò)用而(ér)缓慢上升,形成类似活塞流的向上单向流动,因此(cǐ)室内热浊(zhuó)的空气被后续的新(xīn)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(wán)全受送风(fēng)的动(dòng)量控制而主要受热源的热浮(fú)升力作用,热污染源(yuán)形成的烟羽因密度低于周围空气而上(shàng)升。烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。如果烟(yān)羽流量(liàng)在近顶棚处大(dà)于送风量,根据连(lián)续性原理,必将有一部分热浊气流下降返回。因(yīn)此在顶部形成一个热浊空气层(céng)。根据连续性原理,在任一个标高平面上的(de)上升气流流量Qp等于送风量(liàng)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(hǎo)等于送风量Qs,在该平面上回返空(kōng)气(qì)量等于零。在稳定状态时,这个界(jiè)面将室内空气在流态上分成两个区域,即上部紊流(liú)混合区和(hé)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(yǒu)非常明显的不同特性,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(shàng)部(bù)紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀,接近排风(fēng)的温度和污染物浓度。因此,从理论上讲,只要保证(zhèng)分层高度在工作区以上,首先由于送风速度极(jí)小且送风紊流度低,即可保证在工(gōng)作区大部分区域风(fēng)速低于(yú)0.15m/s,不产生吹风感;其次,新鲜清洁空气直接送入(rù)工作区,先经过人体,这样就可(kě)以保证人体处于一个相对清(qīng)洁的空(kōng)气环境中,从而有效地(dì)提高了工作区的空气品质。而上(shàng)部区域空气中污染物浓度可以超(chāo)过工作区的容许浓度,从而对人体无妨,见图2-10所示。
(a) 混合通风 (b)置换(huàn)通风
图2-10厨房置换通风和混合通风室内污染物浓度分(fèn)布示意图
另外,该通风方式,室内无交叉气流,排风(fēng)罩也能更有效地捕捉油烟气,以提供更(gèng)好的室内空气品质。
置换通风与(yǔ)混合通风方式在通风原(yuán)理上有(yǒu)本质(zhì)区别,因此(cǐ)在设计目标、气(qì)流动力、气流(liú)分布特性、技术措施等(děng)方面存在一系(xì)列差异[74]。两种通风方式的系统比较如表2-8所示。
从表2-8中可知,置(zhì)换通风方式优于传统混合通风。混合通风方式工作区紊(wěn)流强(qiáng)度(dù)较高,存在吹风危险,而置换通风工作区紊(wěn)流强度较低(dī),从而降低了吹风危险。在将置换通风引入厨房通风系统后,厨房工作人员的热舒(shū)适性及所呼吸到的空气(qì)质量也将大大改善,如图2-11所示。置(zhì)换通风为侧下送(sòng)风(fēng),室内气流分布(bù)存在垂直温差,呈(chéng)下冷上热趋势,会(huì)引起人足踝处不适,有吹冷风感。设计(jì)时候要控制温度场、速度场以避免该问题(tí)。
(a) 混合通风 (b)置换通风
图2-11厨房置(zhì)换(huàn)通风和混合通风室内热舒适性示意图
(2)送风(fēng)温度(dù)设计
传统混合通风在厨房设(shè)计时送风温差需要8度~10度,而置(zhì)换通(tōng)风送风温度不(bú)能过低。若送风温差过大,当厨(chú)房工作人员在风口(kǒu)附近工作时,就会感到不(bú)适。由于置换通风的送风温度有所提高,就可以考虑将送风口位置(zhì)设计在临近厨房操作区,一(yī)方面直接把新鲜空气送入工作人员附近;另一(yī)方面,送风(fēng)温度的提高使得制冷机组内制冷剂的(de)蒸发温度升高,增加了单位制冷量,制冷机(jī)组制冷效率随之增大,运行效率得到提高(gāo)[75]。
因此,置换通(tōng)风送风温度的提高不但(dàn)可以改善(shàn)厨房室内环境,还能够降低(dī)
系统(tǒng)运行(háng)能耗
(3)通风气流效果设计
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(wū)染物浓度梯度,室内气(qì)流由此(cǐ)分为下部单向流动区和上部混合区。厨房置换通风与混合(hé)通风室内气流分布如图2-12所示。
从图2-12中可以看出,传统混合通风厨房室(shì)内气(qì)流(liú)分布紊乱、污染物弥漫于整(zhěng)个空间。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(shàng),使得(dé)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(chú)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。
图(tú)2-12 两种通风(fēng)方(fāng)式厨房室内气流分(fèn)布示意图
(4)负(fù)荷计算
商用厨房的功(gōng)能分区大致为储(chǔ)藏区、初加工区、加(jiā)工切配区、烹饪区(qū)、面点区、备餐区(qū)和洗(xǐ)碗区等等,且每个区域都有相应的设施(shī)设备。烹调区是餐饮业厨房的核心区域,一般配置炉灶、调(diào)理台、冰箱(xiāng)、星盆和包括脱排油(yóu)烟罩(zhào)在内的通风排烟装置等等。商用厨房室内热源(yuán)散热(rè)主要有:烹饪灶台区(qū)和室内工(gōng)作人员、照明以及制冷(lěng)和制热等辅助设备的(de)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(xiàng),计算负荷大[76]。置换通风技术仅以(yǐ)厨房工作人员的操作区为主要(yào)对象,只需(xū)考虑保(bǎo)证工作人员头部呼吸带范围的舒适性,满足该区域的(de)要求即(jí)可。通(tōng)常(cháng)商用厨房排烟罩高约2.0m,灶台高一般为0.8m,加上炉围(wéi)和锅的高度(dù)后约为0.95m,厨师为男性较多(duō),平均身(shēn)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(jì)时的工作区范围,见图2-13。
图2-13厨房工作灶台(tái)操作高(gāo)度尺寸
厨房间室内总负荷计算为:
式(shì)中,Q为室内总负荷;Qp、Qk、Qf分别(bié)表示人(rén)体、厨房设备和饭菜散热形成的负荷;Qs、Q1分别表示围护结构(gòu)和照明散热形(xíng)成的负(fù)荷(hé),在置换通风设计中代表其散发至厨(chú)房工(gōng)作人员(yuán)操作区的负荷;Hair为室内空气(qì)与新风的焓差。显(xiǎn)然,两种通风设计时(shí)人体Qp、厨房设备Qk及饭菜的散热形成的负荷相同,但是在置换通风设(shè)计中,围护结构和照(zhào)明的散热(rè)Qs和Q1仅需计算(suàn)散发辐(fú)射到工作区的部分。若以(yǐ)上标“×”表示置换通风数值(zhí),则,
。另外,置换通风送风温差小于混合通风,也即
因而,置换通(tōng)风计算(suàn)室内负荷小于混合通风,即
这也是置换通风节能的一项关键因素[75]。
(5)置换通风器的选型和安装布置
在置换(huàn)通风设计(jì)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(yǐng)响置换通风效果。其选型主要是以出口风速为(wéi)关(guān)键指标:
① 工业建筑,出口风速v取0.5 m/s;
② 高级办公室(shì),出口风速v取0.2 m/s;
根据厨房工作特点(diǎn)分析,其出口风速v可在0.3m/s附近取(qǔ)值。一般根据送风(fēng)量和出口风速v=0.2~0.5 m/s确定置换(huàn)通风(fēng)器的数(shù)量。
置换通风的出口风速低,送风温差小的(de)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(xíng)及(jí)壁型5种,如图2-14所示。
置换通风器(qì)的布置,原则上要(yào)考虑以下因素:
①置换(huàn)通风器附近不应该出现大的障碍物;
②置换通(tōng)风器宜靠(kào)外墙或外窗;
③圆柱形置换通风器可布置在房间中部;
④冷负荷高时,宜(yí)布置多个置换通风器;
⑤置换通风器布置应与室内空间协调。
通常在民用建筑中(zhōng)置换(huàn)通(tōng)风器均为落地安(ān)装,如图2-15(a)所示。当某地高级办公大楼采用夹层地板时,置(zhì)换(huàn)通风器也可在地面上,见图2-15(b)。在工业厂房中(zhōng)由于地面上有机械设(shè)备及产品零件的运输,置(zhì)换通风器可架空布置,如图2-15(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(xíng)成空气湖。架空安装时该置换通风器的作用是引导出口空(kōng)气下降(jiàng)到地面,然(rán)后再扩散(sàn)到全室并形(xíng)成空气湖。落地安(ān)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(hé);半圆柱型及扁平型用于靠墙安装;圆(yuán)柱型用(yòng)于大风量(liàng)的场合并可布置在房间的中央。厨房间可根据实际空间情况,选择落(luò)地安装或架空布置,其中图2-15(b)中则为架空安装。