某公共建筑廚房通風(fēng)設(shè)計分析

李曉亮，熊橋捷

（中國核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430050）

隨著社會現(xiàn)代化的推進(jìn)，公共建筑體量不斷增加，對應(yīng)配套的廚房的面積與容量逐漸加大，廚房的功能與設(shè)備越來越多樣化，廚房空間環(huán)境需求也越來越高。公共廚房的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不再只是簡單的送排風(fēng)設(shè)計，往往還需要結(jié)合空調(diào)、新風(fēng)、排油煙、補(bǔ)風(fēng)等多種形式以保證廚房空間空氣質(zhì)量與溫濕度滿足工程需要[1-3]。胡磊等[4]結(jié)合公共廚房的特點，對廚房的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計注意要點進(jìn)行了探討和分析。陳步超[5]對酒店廚房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行探討，并比較了不同地區(qū)廚房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計方案的運(yùn)行特點。對于公共建筑廚房空間，尤其是地下空間的廚房設(shè)施，由于廚房爐灶的排風(fēng)量比較大，廚房空調(diào)又多采用全新風(fēng)，其空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計比較復(fù)雜，因此高效節(jié)能的廚房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)尤為重要?；诖?，文章對某公共建筑地下室廚房空間的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，給出了公共建筑廚房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計方法。

1 公共建筑廚房通風(fēng)需求

與一般公共建筑其他功能房間相比，廚房環(huán)境高溫、高濕，存在局部高油煙區(qū)域，而且由于食用油等物質(zhì)在高溫環(huán)境下的揮發(fā)，氣流組織對工作人員的影響較大，廚房區(qū)域需要維持微負(fù)壓以保證廚房空氣不向外部空間滲漏[6]。因此，廚房的通風(fēng)系統(tǒng)一般包括全面排風(fēng)、局部排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)以及空調(diào)送風(fēng)等。

廚房排風(fēng)系統(tǒng)主要包括全面排風(fēng)和局部排風(fēng)，全面排風(fēng)排除室內(nèi)異味和可能存在的燃?xì)庑孤?，局部排風(fēng)只排除爐灶產(chǎn)生的油煙和水蒸氣。需注意的是，廚房空調(diào)系統(tǒng)不宜采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，因為廚房內(nèi)油煙、水蒸氣較多，長期循環(huán)室內(nèi)污濁空氣勢必使油煙附著在盤管表面，使其傳熱系數(shù)大大降低，冷卻及加熱效果越來越差。此外，對于有燃?xì)庠罹叩牡叵率覐N房，室內(nèi)應(yīng)設(shè)置煙氣的一氧化碳濃度檢測報警器，與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動。廚房內(nèi)應(yīng)設(shè)置獨立的機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)，保證正常工作時通風(fēng)量換氣次數(shù)不少于6次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不少于12次/h，送風(fēng)量為排風(fēng)量的80%～90%[7]。

2 廚房概況及通風(fēng)系統(tǒng)概述

為確保空氣不相互接觸發(fā)生串味，且能在工作時間上獨立控制，該工程廚房和餐廳設(shè)置獨立的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。案例廚房位于某公共建筑的地下一層，建筑面積為120m2，精裝修后吊頂標(biāo)高為3m；主要設(shè)計為中式廚房，內(nèi)有鍋灶、開水器、冰柜、保鮮臺等多種廚房用具，其通風(fēng)系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 廚房通風(fēng)系統(tǒng)原理示意圖

該通風(fēng)系統(tǒng)主要包括空調(diào)崗位送風(fēng)系統(tǒng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)（全面通風(fēng)）與局部排風(fēng)系統(tǒng)（排油煙），其通風(fēng)量應(yīng)滿足系統(tǒng)總送風(fēng)量（補(bǔ)風(fēng)量+空調(diào)新風(fēng)）約為系統(tǒng)總排風(fēng)量80%～90%的要求，以保持室內(nèi)微負(fù)壓。系統(tǒng)運(yùn)行模式如下：廚房休息時，采用機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面通風(fēng)，排除室內(nèi)異味和可能存在的燃?xì)庑孤粡N房工作時，局部排風(fēng)開啟（排油煙），并補(bǔ)充室外新風(fēng)和空調(diào)風(fēng)以維持室內(nèi)空氣平衡。

3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計計算

3.1 廚房排風(fēng)量計算與風(fēng)機(jī)選型

廚房排風(fēng)包括全面排風(fēng)與局部排風(fēng)，其排風(fēng)量可按二者取大值確定。當(dāng)局部排風(fēng)無法滿足衛(wèi)生需求時，可采用或輔以全面通風(fēng)[8]。

對于中餐廚房，其排風(fēng)量可按換氣次數(shù)進(jìn)行估算，房間換氣次數(shù)可取40～60次/h進(jìn)行估計（文章取60次/h）。排風(fēng)量L可按下式計算：

式中：A為廚房面積，m2；h為房間高度（至吊頂），m，取3m。

對于排風(fēng)罩局部排風(fēng)量，可利用排風(fēng)罩的尺寸、距灶面的距離與最小斷面風(fēng)速，采用兩種方式計算局部排風(fēng)量[7]，如下式所示。

式中：L1與L2為采用不同方法計算的局部排風(fēng)量，m3/h；P為排風(fēng)罩的周長，m，取21.2m；H為排風(fēng)罩距灶面的距離，m，取0.95m；v為排風(fēng)罩?jǐn)嗝骘L(fēng)速，m/s，最小風(fēng)速不小于0.5m/s；Apf為排風(fēng)罩總的斷面面積，m2，取 17.6m2。

結(jié)合該工程廚房參數(shù)，采用換氣次數(shù)計算得到廚房排風(fēng)量為21600m3/h；采用兩種方式利用排風(fēng)罩尺寸計算，得到局部排風(fēng)量L1、L2分別為20140m3/h與31680m3/h；三者取最大值，得到該廚房的需求排風(fēng)量為31680m3/h。根據(jù)風(fēng)量進(jìn)一步對排風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型，選用額定風(fēng)量為32000m3/h的高效新型油煙凈化箱（內(nèi)含高溫離心風(fēng)機(jī)，全壓為760Pa，額定功率為15kW），該凈化箱內(nèi)部裝有獨特油吸單元與凈化器，可進(jìn)一步凈化油煙、祛除異味、達(dá)標(biāo)排放。

此外，廚房設(shè)置獨立的機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)，可承擔(dān)廚房平時的全面通風(fēng)及事故通風(fēng)，其設(shè)計計算見下文。

3.2 送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計計算

（1）空調(diào)崗位送風(fēng)。為保證廚房工作人員的熱舒適性，該廚房需要設(shè)計空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)余熱以及房間的新風(fēng)需求。廚房采用全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量LAC可根據(jù)室內(nèi)顯熱量進(jìn)行計算，如下式所示[7]。

式中：Qheat為室內(nèi)顯熱發(fā)熱量，W；tp為廚房排風(fēng)溫度，℃，夏季取35℃；ts為廚房空調(diào)送風(fēng)溫度，一般可取18℃。

室內(nèi)顯熱的熱量可根據(jù)室內(nèi)設(shè)備、人員、燈光、圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱進(jìn)行計算，如下式所示。

式中：Q1為室內(nèi)設(shè)備散熱量；Q2為室內(nèi)人員散熱量；Q3為室內(nèi)燈具散熱量；Q4為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量（由于廚房位于地下室，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱遠(yuǎn)小于室內(nèi)設(shè)備得熱，可忽略）。

對于廚房設(shè)備散熱量，可根據(jù)下式進(jìn)行計算。

式中：N為設(shè)備安裝功率，W；n1為電機(jī)容量利用系數(shù)，可取0.7～0.9，文章取0.8；n2為負(fù)荷系數(shù)，可取0.6；n3為同時使用系數(shù)；η為電機(jī)效率，取0.87。

廚房設(shè)備類型、功率等相關(guān)參數(shù)如表1所示，其設(shè)備總散熱量為39.66kW，室內(nèi)人員散熱量以及燈具散熱量分別為1kW與1.8kW。因此，廚房總顯熱量為42.46kW。

表1 廚房室內(nèi)設(shè)備功率及發(fā)熱量

進(jìn)一步利用公式（4）計算得到廚房空調(diào)崗位送風(fēng)量為7410m3/h，按照10%的安全裕量，該工程選用額定風(fēng)量為8000m3/h的新風(fēng)機(jī)組（機(jī)外風(fēng)壓為320Pa）為廚房進(jìn)行空調(diào)崗位送風(fēng)。

（2）系統(tǒng)補(bǔ)風(fēng)。為滿足排風(fēng)需求，除用于平時通風(fēng)的機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)外，還需設(shè)置補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)總排風(fēng)量以及空調(diào)崗位送風(fēng)量可計算出系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量（總送風(fēng)量為總排風(fēng)量的90%）約為20000m3/h（選用混流式風(fēng)機(jī)，額定風(fēng)量為20000m3/h，全壓為400Pa，功率為4kW）。

3.3 獨立機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)

由于廚房位于地下室，應(yīng)設(shè)置獨立的機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)，以進(jìn)行廚房平時的全面通風(fēng)及事故通風(fēng)。其系統(tǒng)風(fēng)量可根據(jù)換氣次數(shù)n確定：正常工作時n取6次/h，事故通風(fēng)時n取12次/h，送風(fēng)量為排風(fēng)量的80%～90%。對于該工程而言，廚房機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)中排風(fēng)機(jī)選用雙速風(fēng)機(jī)，考慮10%的安全裕量，其送、排風(fēng)性能參數(shù)如表2所示。

表2 送、排風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

4 施工要點

4.1 防火閥的設(shè)計

根據(jù)防火需求，廚房通風(fēng)系統(tǒng)需設(shè)計并安裝防火閥。局部排風(fēng)系統(tǒng)防火閥動作溫度為150℃，獨立機(jī)械送排風(fēng)（全面通風(fēng)）、補(bǔ)風(fēng)及空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)防火閥的動作溫度為70℃。

4.2 風(fēng)管的設(shè)計與安裝

廚房通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管尺寸可根據(jù)風(fēng)速確定，局部排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管風(fēng)速應(yīng)在8～10m/s；空調(diào)送風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)及全面通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管風(fēng)速應(yīng)按以下原則選?。褐黠L(fēng)管5～8m/s，支風(fēng)管宜取3～5m/s。

由于廚房通風(fēng)功能差異，其風(fēng)管材質(zhì)與連接方式均有所不同。該工程空調(diào)崗位送風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)，獨立機(jī)械送排風(fēng)（全面通風(fēng)）的風(fēng)管采用鍍鋅鋼板制作，并用法蘭連接。而局部排風(fēng)系統(tǒng)由于排放油煙，含有較多水蒸氣以及腐蝕性氣體，其風(fēng)管材質(zhì)宜用不銹鋼板制作，并采用焊接方式連接，防止油煙泄露。對于風(fēng)管保溫，局部排風(fēng)管可采用帶鋁箔防潮層的玻璃棉[導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.042W/（m2·K）]材料進(jìn)行保溫，保溫厚度可為40～50mm。對于空調(diào)送風(fēng)管道則可采用防火橡塑板材或者鋁箔防潮層的玻璃棉進(jìn)行保溫，保溫厚度為20～30mm。補(bǔ)風(fēng)、獨立機(jī)械送排風(fēng)（全面通風(fēng)）的風(fēng)管可不進(jìn)行保溫。

此外，由于廚房吊頂內(nèi)機(jī)電管路復(fù)雜，通風(fēng)系統(tǒng)的管路鋪設(shè)應(yīng)該綜合考慮結(jié)構(gòu)梁高、裝修吊頂標(biāo)高及吊頂內(nèi)其他水電管路、橋架進(jìn)行合理布置，并按照機(jī)電綜合管線設(shè)計圖紙施工。

5 結(jié)束語

文章根據(jù)廚房特點總結(jié)了公共建筑地下廚房通風(fēng)要點，給出了地下廚房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括局部排風(fēng)、全面通風(fēng)、空調(diào)通風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)等多個系統(tǒng)的設(shè)計與設(shè)備選型計算。此外，還對廚房通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管設(shè)計與安裝要點進(jìn)行了簡單分析，總結(jié)了風(fēng)管施工的相關(guān)要求。