大型商用廚房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

潘尤貴，何婧涵，賀潤(rùn)洲

中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，浙江杭州 310056

0 引言

目前餐飲業(yè)態(tài)在商業(yè)中所占比例不斷提高，商用廚房的通風(fēng)空調(diào)能耗較高，廚房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)往往只根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算確定風(fēng)量和壓頭，對(duì)于氣流的合理組織和送風(fēng)參數(shù)的確定并不重視，且對(duì)于實(shí)際運(yùn)行時(shí)室內(nèi)空氣品質(zhì)和熱舒適性也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估。由于熱加工區(qū)的油煙中包含著大量顆粒物和余熱余濕，而且熱源處非對(duì)稱性熱輻射強(qiáng)，為達(dá)到排除余熱余濕，控制污染物擴(kuò)散，保障操作人員舒適性的目的，在控制能耗的前提下，確定合理的送排風(fēng)參數(shù)、氣流組織和系統(tǒng)形式，顯得尤為重要。

1 商用廚房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 商用廚房暖通設(shè)計(jì)內(nèi)容

大型廚房通常包括熱廚區(qū)和輔助區(qū)，其中熱廚區(qū)包括烹飪間、蒸煮間、面點(diǎn)間、燒臘間等，輔助區(qū)包括粗加工間、涼菜間、洗碗間、主食庫(kù)、副食庫(kù)等。商用廚房的通風(fēng)系統(tǒng)主要包括局部排風(fēng)、全面通風(fēng)和事故通風(fēng)，對(duì)熱舒適性要求較高的應(yīng)設(shè)置空調(diào)。

局部排風(fēng)系統(tǒng)，用于及時(shí)排出廚房灶臺(tái)區(qū)域、蒸煮區(qū)域、洗碗?yún)^(qū)域工作時(shí)產(chǎn)生的大量油煙和蒸汽，控制油煙中有害物質(zhì)和余熱、余濕等就地排出，不向其他區(qū)域擴(kuò)散。

烹飪區(qū)除用于排油煙的局部排風(fēng)外，還應(yīng)設(shè)置全面通風(fēng)系統(tǒng)，在非烹飪時(shí)進(jìn)行通風(fēng)換氣；對(duì)于粗加工區(qū)、冷庫(kù)、主副食品庫(kù)等未設(shè)置局部排風(fēng)的區(qū)域應(yīng)設(shè)置全面通風(fēng)系統(tǒng)；對(duì)于采用燃?xì)庠罹叩呐腼儏^(qū)，還需設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)。

局部排風(fēng)、全面排風(fēng)、事故排風(fēng)，均應(yīng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)沒(méi)有條件采用自然補(bǔ)風(fēng)時(shí)應(yīng)設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)。

由于廚房烹飪區(qū)油煙和水蒸氣較多，所以此區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)不宜采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)，一般采用直流式新風(fēng)系統(tǒng)。

1.2 通風(fēng)量計(jì)算

1.2.1 局部排風(fēng)量

目前廚房操作間的局部排風(fēng)量計(jì)算方法主要有如下幾種：

1）根據(jù)熱平衡計(jì)算

通過(guò)排風(fēng)的方式來(lái)消除室內(nèi)產(chǎn)生的余熱時(shí)，通風(fēng)量應(yīng)根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算［1］：

式（1）中：L為通風(fēng)換氣量，m3/h；

Q為室內(nèi)顯熱發(fā)熱量，W；

tp為室內(nèi)排風(fēng)計(jì)算溫度，℃；

ts為室內(nèi)送風(fēng)設(shè)計(jì)溫度，℃。

排風(fēng)計(jì)算溫度一般冬季取15 ℃，夏季取35 ℃。若冬季補(bǔ)風(fēng)設(shè)置預(yù)熱，可根據(jù)補(bǔ)風(fēng)送風(fēng)溫度相應(yīng)提高冬季排風(fēng)計(jì)算溫度。送風(fēng)設(shè)計(jì)溫度以實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)為準(zhǔn)。室內(nèi)顯熱發(fā)熱量Q根據(jù)式（2）進(jìn)行計(jì)算［1］：

式（2）中：Q1為廚房設(shè)備發(fā)熱量，W；

Q2為操作人員散熱量，W；

Q3為照明燈具散熱量，W；

Q4為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷，W。

式（2）中Q2、Q3、Q4應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。Q1應(yīng)由廚房工藝設(shè)計(jì)方提供。

2）根據(jù)排風(fēng)罩尺寸計(jì)算

根據(jù)排風(fēng)罩尺寸計(jì)算時(shí)有兩種計(jì)算方法：一種是根據(jù)罩口與灶面之間吸風(fēng)面的吸風(fēng)速度進(jìn)行計(jì)算；另一種是根據(jù)排風(fēng)罩罩口吸風(fēng)速度進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)罩口與灶面之間吸風(fēng)面的吸風(fēng)速度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，排風(fēng)罩的最小排風(fēng)量可按式（3）計(jì)算［2］：

式（3）中：P為罩口的周邊長(zhǎng)（靠墻的邊不計(jì)），m；

H為罩口距灶面距離，m。

根據(jù)排風(fēng)罩罩口吸風(fēng)速度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，排風(fēng)罩的最小排風(fēng)量應(yīng)該按式（4）計(jì)算［1］：

式（4）中：v0為罩口平均風(fēng)速，m/s；

F為罩口面積，m2。

對(duì)于排油煙罩，應(yīng)控制式（4）中的罩口平均風(fēng)速不小于0.5 m/s；對(duì)于洗碗間，應(yīng)控制罩口平均風(fēng)速不小于0.2 m/s。

根據(jù)排氣罩尺寸計(jì)算最小排風(fēng)量時(shí)應(yīng)該取兩種計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果中的較大值。

3）用換氣次數(shù)進(jìn)行估算

在設(shè)計(jì)早期，往往不具備準(zhǔn)確計(jì)算條件，無(wú)法采用前文兩種方法進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)只能根據(jù)廚房使用性質(zhì)選用不同換氣次數(shù)進(jìn)行估算?！度珖?guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施暖通空調(diào)·動(dòng)力》（2009）中對(duì)以下三種不同的廚房類型給出了換氣次數(shù)的參考值：中餐廚房：40～60 次/h；西餐廚房：30～40 次/h；職工餐廳廚房：25～35次/h；洗碗間：30～40次/h。當(dāng)按吊頂下的房間體積計(jì)算風(fēng)量時(shí)，換氣次數(shù)取上限；當(dāng)按樓板以下的房間體積計(jì)算風(fēng)量時(shí)，換氣次數(shù)取下限。

1.2.2 全面排風(fēng)量

在非烹飪時(shí)段，廚房中儲(chǔ)藏有各類食材，且有人員在廚房中活動(dòng)，都會(huì)有少量的散熱散濕，廚房若采用自然通風(fēng)，通風(fēng)開(kāi)口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的10%，并不得小于0.60 m2，當(dāng)自然通風(fēng)無(wú)法滿足要求時(shí)應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)，全面排風(fēng)通常按照6 次/h的換氣次數(shù)進(jìn)行計(jì)算。粗加工區(qū)和庫(kù)房的通風(fēng)量通?？砂磽Q氣次數(shù)1～3 次/h進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)于使用燃?xì)庠罹叩纳逃脧N房，《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50028—2006）》中也對(duì)全面通風(fēng)量提出了要求：商業(yè)用氣設(shè)備設(shè)置在地下室、半地下室和地上密閉房間內(nèi)時(shí)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)量除滿足前文中提到的排除余熱和補(bǔ)充燃燒所需氧氣的兩個(gè)條件外，還需要滿足以下條件：正常工作時(shí)，換氣次數(shù)不應(yīng)小于6 次/h；不工作時(shí)，換氣次數(shù)不應(yīng)小于3 次/h。

廚房冷庫(kù)利用通風(fēng)來(lái)排除制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱時(shí)，可根據(jù)余熱量按照式（1）計(jì)算通風(fēng)量。

1.2.3 補(bǔ)風(fēng)量

為防止廚房與其他區(qū)域串味，應(yīng)控制補(bǔ)風(fēng)量小于排風(fēng)量，保持廚房負(fù)壓，同時(shí)還應(yīng)注意若廚房負(fù)壓過(guò)高可能導(dǎo)致?tīng)t膛脫火甚至火苗被吸入排風(fēng)罩，引起排油煙風(fēng)道著火，應(yīng)控制廚房負(fù)壓不超過(guò)5 Pa。廚房的補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)與排風(fēng)量相匹配，宜為排風(fēng)量的80%～90%，因排風(fēng)系統(tǒng)按照局部排風(fēng)和全面排風(fēng)分別設(shè)置，故其補(bǔ)風(fēng)也應(yīng)該對(duì)應(yīng)分別設(shè)置，與不同工況下的排風(fēng)量相匹配。

對(duì)于熱適應(yīng)性強(qiáng)、熱舒適性要求不高的廚房，夏熱冬冷地區(qū)補(bǔ)風(fēng)可使用直接從室外引入的新風(fēng)，嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)冬季補(bǔ)風(fēng)應(yīng)預(yù)熱后送入，為提高廚師在烹飪時(shí)的熱舒適性，可將補(bǔ)風(fēng)量的20%～30%經(jīng)過(guò)冷熱處理后以崗位送風(fēng)的形式送至操作區(qū)。若廚房對(duì)熱舒適性要求較高時(shí)（如星級(jí)酒店），應(yīng)對(duì)所有的補(bǔ)風(fēng)都進(jìn)行冷熱處理。為降低廚房通風(fēng)能耗，可將與廚房相鄰的餐廳排風(fēng)作為廚房補(bǔ)風(fēng)的一部分。

2 大型商用廚房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)案例分析

2.1 實(shí)際運(yùn)行通風(fēng)量總結(jié)

對(duì)杭州地區(qū)4個(gè)不同類型商用廚房最終由廚房顧問(wèn)深化設(shè)計(jì)后的通風(fēng)量進(jìn)行了對(duì)比歸納，見(jiàn)表1。

表1 廚房主要區(qū)域面積與局部排風(fēng)量

根據(jù)表1可知，表中4個(gè)項(xiàng)目烹飪間的排油煙的換氣次數(shù)通常為80～100 次/h，遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)［1］建議的40～60 次/h。其中蒸煮間和燒臘間由于設(shè)備散熱量大，且蒸煮間和燒臘間通常不像烹飪間配有較大面積占比的切配區(qū)域，房間內(nèi)設(shè)備布置密度大，蒸煮間和燒臘間的排風(fēng)換氣次數(shù)為150～180次/h，遠(yuǎn)高于烹飪間。洗碗間由于洗碗機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量熱量、水蒸氣大量蒸發(fā)，洗碗間排風(fēng)量主要取決于洗碗機(jī)的布置密度。4個(gè)項(xiàng)目中除了職工食堂洗碗間排布過(guò)于寬松，換氣次數(shù)遠(yuǎn)小于其他幾個(gè)廚房外，基本在45～60次/h。

根據(jù)本文1.2.1 節(jié)中不同的局部排風(fēng)量計(jì)算方法，對(duì)4個(gè)項(xiàng)目中烹飪間局部排風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，并與廚房顧問(wèn)深化設(shè)計(jì)的排風(fēng)量進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表2。

表2 各類廚房不同方法算得烹飪間局部排風(fēng)量對(duì)比

根據(jù)表2可知，各個(gè)不同計(jì)算方法與廚房顧問(wèn)公司提供實(shí)際所需排風(fēng)量都存在一定差距，其中根據(jù)排風(fēng)罩尺寸中式（4）的方法計(jì)算結(jié)果差距最小，根據(jù)發(fā)熱量（排風(fēng)溫度35 ℃）方法計(jì)算結(jié)果差距最大。通過(guò)廚房顧問(wèn)深化設(shè)計(jì)的排風(fēng)量和發(fā)熱量，對(duì)4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行反算得知，實(shí)際排風(fēng)溫度為37 ℃～40 ℃。對(duì)于杭州地區(qū)商業(yè)廚房，若根據(jù)發(fā)熱量進(jìn)行局部排風(fēng)量計(jì)算，應(yīng)取排風(fēng)溫度37 ℃～40 ℃。

由于實(shí)際項(xiàng)目在一次設(shè)計(jì)階段往往廚房區(qū)域功能劃分尚未明確，無(wú)法完全按照表1中總結(jié)歸納的換氣次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)4個(gè)不同類型項(xiàng)目廚房的熱廚區(qū)（包含烹飪區(qū)、蒸煮間、燒臘間等）、烹飪區(qū)面積占比和局部排風(fēng)量數(shù)據(jù)收集整理，見(jiàn)表3。

表3 不同廚房各區(qū)域面積比例與換氣次數(shù)對(duì)比

根據(jù)表3中可知，熱廚區(qū)面積通常占廚房區(qū)域總面積約30%～50%，烹飪區(qū)面積通常占廚房區(qū)域總面積約20%～40%，廚房面積越小，占比越大；熱廚區(qū)換氣次數(shù)約為100～120次/h，烹飪區(qū)排油煙的換氣次數(shù)約為80～100 次/h，在廚房區(qū)域功能劃分尚未明確時(shí)，可根據(jù)此面積占比和換氣次數(shù)對(duì)廚房的排油煙量、排風(fēng)量進(jìn)行估算。

2.2 某項(xiàng)目廚房實(shí)地調(diào)研

實(shí)地調(diào)研的廚房為某寫(xiě)字樓的職工食堂廚房，該廚房主要包括大烹飪間、小烹飪間、蒸煮間、洗碗間、粗加工間、冷菜間、餐具儲(chǔ)藏間等。該廚房大烹飪間、小烹飪間、蒸煮間、洗碗間均設(shè)置了局部排風(fēng)，其余區(qū)域設(shè)置了全面排風(fēng)，烹飪間補(bǔ)風(fēng)的30%經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)組預(yù)處理送至灶臺(tái)處的廚師工作區(qū)，其余補(bǔ)風(fēng)均不設(shè)置預(yù)處理直接送入。該廚房區(qū)域的暖通風(fēng)管平面見(jiàn)圖1。

該廚房已經(jīng)投入使用5年，與廚房工作人員進(jìn)行交流，工作人員反映主要存在以下一些問(wèn)題：

1）由于只有崗位送風(fēng)為空調(diào)風(fēng)，其余的補(bǔ)風(fēng)為室外新風(fēng)，夏季開(kāi)啟爐灶時(shí)烹飪間溫度偏高，熱舒適性差。

2）廚師操作區(qū)域的崗位送風(fēng)雖然能達(dá)到一定降溫作用，但在高溫的工作環(huán)境中，低溫的崗位送風(fēng)高速拍打在工作人員的腦后方會(huì)帶來(lái)強(qiáng)烈不適感，這讓大部分工作人員都表示難以長(zhǎng)時(shí)間在此環(huán)境中停留，需經(jīng)常離開(kāi)操作區(qū)休息。

3）洗碗間、蒸煮間產(chǎn)生蒸汽量大，工作時(shí)段室內(nèi)溫度極高，而且洗碗間的悶熱比烹飪區(qū)的高溫環(huán)境帶來(lái)的不適感更強(qiáng)。

4）冬季廚房?jī)?nèi)廚師操作區(qū)域的熱舒適性尚可，相對(duì)于夏季有明顯改善；但由于冬季補(bǔ)風(fēng)沒(méi)有進(jìn)行預(yù)熱，造成切配區(qū)域溫度過(guò)低，只能關(guān)閉補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)走廊進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。

針對(duì)廚房工作人員反饋的問(wèn)題和項(xiàng)目暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目存在以下問(wèn)題：

1）實(shí)測(cè)爐灶區(qū)崗位送風(fēng)口出口風(fēng)速約10 m/s，到2.0 m 高度處的風(fēng)速約6 m/s，與原設(shè)計(jì)的送風(fēng)口出口風(fēng)速4.42 m/s存在較大差別，風(fēng)速過(guò)高，且崗位送風(fēng)口的氣流吹向人后腦區(qū)域，造成廚師的強(qiáng)烈不適感。

2）復(fù)核設(shè)計(jì)圖紙，發(fā)現(xiàn)洗碗間未設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，蒸煮間送、排風(fēng)口距離過(guò)近，造成洗碗間和蒸煮間室內(nèi)溫濕度均過(guò)高，熱舒適性比烹飪間更差。

3）由于通風(fēng)量大，且補(bǔ)風(fēng)預(yù)處理量較小，造成廚房的烹飪區(qū)夏季溫度偏高，切配區(qū)冬季溫度過(guò)低。

對(duì)于實(shí)地調(diào)研進(jìn)行總結(jié)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1）在設(shè)置崗位送風(fēng)時(shí)應(yīng)控制崗位送風(fēng)到人員處的風(fēng)速，降低人員的吹風(fēng)感，減小人體不同位置的體感溫差；崗位送風(fēng)應(yīng)盡量避開(kāi)人員頭部區(qū)域，可調(diào)整風(fēng)口位置和氣流方向，避開(kāi)人體腦部區(qū)域并嚴(yán)格控制送風(fēng)風(fēng)速在到達(dá)人體軀體時(shí)為1～2 m/s。

2）蒸煮間和洗碗間等在工作時(shí)在設(shè)備處有大量蒸汽產(chǎn)生的區(qū)域，高溫潮濕的環(huán)境造成工作人員的不適感更強(qiáng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意保證其局部排風(fēng)量和補(bǔ)風(fēng)量，并避免送、排風(fēng)口的氣流短路。

3）在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)中冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度較低的區(qū)域冬季，應(yīng)將補(bǔ)風(fēng)預(yù)熱之后再送入廚房。

3 結(jié)論

本文對(duì)商用廚房暖通設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，結(jié)合實(shí)際落地的項(xiàng)目案例進(jìn)行了總結(jié)和復(fù)盤(pán)，得出以下結(jié)論：

1）廚房各功能區(qū)的換氣次數(shù)建議按照表4估算。

表4 廚房各區(qū)域風(fēng)量參數(shù)

2）一次設(shè)計(jì)時(shí)若廚房的功能分區(qū)尚未確定，可按照廚房總面積來(lái)估算各系統(tǒng)風(fēng)量，一般熱廚區(qū)占總面積的30%～50%，總排風(fēng)量按照換氣次數(shù)100～120次/h估算。烹飪區(qū)（包含燒臘間）占廚房總面積約為20%～40%，其排風(fēng)為排油煙，換氣次數(shù)為80～100次/h，需要經(jīng)過(guò)凈化處理后再排至大氣，剩余區(qū)域（面包房、洗碗間、蒸煮間等）為蒸汽等排風(fēng)，不需要凈化可以直接排至大氣，但是需要預(yù)留相應(yīng)的排風(fēng)井道或排風(fēng)百葉；廚房輔助區(qū)一次設(shè)計(jì)時(shí)往往被忽視，若后期風(fēng)井或百葉無(wú)法增加會(huì)導(dǎo)致不滿足廚房的使用要求，可按照輔助區(qū)面積3～4次換氣（3m層高）來(lái)預(yù)留新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)井或百葉。

3）設(shè)置排風(fēng)（全面或者局部）的區(qū)域均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)措施。為改善廚師的工作環(huán)境，烹飪區(qū)宜設(shè)置崗位送風(fēng)，崗位送風(fēng)可采用球形可調(diào)角度的風(fēng)口，且風(fēng)口的布置宜避開(kāi)廚師的頭部，風(fēng)口風(fēng)速在到達(dá)人員軀體時(shí)控制在1～2 m/s，防止對(duì)廚師造成不適。