大型商用廚房通風系統設計研究

潘尤貴，何婧涵，賀潤洲

中國聯合工程有限公司，浙江杭州 310056

0 引言

目前餐飲業態在商業中所占比例不斷提高，商用廚房的通風空調能耗較高，廚房通風空調系統一次設計往往只根據設計經驗計算確定風量和壓頭，對于氣流的合理組織和送風參數的確定并不重視，且對于實際運行時室內空氣品質和熱舒適性也無法準確預估。由于熱加工區的油煙中包含著大量顆粒物和余熱余濕，而且熱源處非對稱性熱輻射強，為達到排除余熱余濕，控制污染物擴散，保障操作人員舒適性的目的，在控制能耗的前提下，確定合理的送排風參數、氣流組織和系統形式，顯得尤為重要。

1 商用廚房通風空調系統設計要點

1.1 商用廚房暖通設計內容

大型廚房通常包括熱廚區和輔助區，其中熱廚區包括烹飪間、蒸煮間、面點間、燒臘間等，輔助區包括粗加工間、涼菜間、洗碗間、主食庫、副食庫等。商用廚房的通風系統主要包括局部排風、全面通風和事故通風，對熱舒適性要求較高的應設置空調。

局部排風系統，用于及時排出廚房灶臺區域、蒸煮區域、洗碗區域工作時產生的大量油煙和蒸汽，控制油煙中有害物質和余熱、余濕等就地排出，不向其他區域擴散。

烹飪區除用于排油煙的局部排風外，還應設置全面通風系統，在非烹飪時進行通風換氣；對于粗加工區、冷庫、主副食品庫等未設置局部排風的區域應設置全面通風系統；對于采用燃氣灶具的烹飪區，還需設置事故通風系統。

局部排風、全面排風、事故排風，均應設置對應的補風系統，當沒有條件采用自然補風時應設置機械補風。

由于廚房烹飪區油煙和水蒸氣較多，所以此區域空調系統不宜采用風機盤管系統，一般采用直流式新風系統。

1.2 通風量計算

1.2.1 局部排風量

目前廚房操作間的局部排風量計算方法主要有如下幾種：

1）根據熱平衡計算

通過排風的方式來消除室內產生的余熱時，通風量應根據式（1）進行計算［1］：

式（1）中：L為通風換氣量，m3/h；

Q為室內顯熱發熱量，W；

tp為室內排風計算溫度，℃；

ts為室內送風設計溫度，℃。

排風計算溫度一般冬季取15 ℃，夏季取35 ℃。若冬季補風設置預熱，可根據補風送風溫度相應提高冬季排風計算溫度。送風設計溫度以實際設計參數為準。室內顯熱發熱量Q根據式（2）進行計算［1］：

式（2）中：Q1為廚房設備發熱量，W；

Q2為操作人員散熱量，W；

Q3為照明燈具散熱量，W；

Q4為外圍護結構冷負荷，W。

式（2）中Q2、Q3、Q4應根據實際情況進行計算。Q1應由廚房工藝設計方提供。

2）根據排風罩尺寸計算

根據排風罩尺寸計算時有兩種計算方法：一種是根據罩口與灶面之間吸風面的吸風速度進行計算；另一種是根據排風罩罩口吸風速度進行計算。

根據罩口與灶面之間吸風面的吸風速度進行計算時，排風罩的最小排風量可按式（3）計算［2］：

式（3）中：P為罩口的周邊長（靠墻的邊不計），m；

H為罩口距灶面距離，m。

根據排風罩罩口吸風速度進行計算時，排風罩的最小排風量應該按式（4）計算［1］：

式（4）中：v0為罩口平均風速，m/s；

F為罩口面積，m2。

對于排油煙罩，應控制式（4）中的罩口平均風速不小于0.5 m/s；對于洗碗間，應控制罩口平均風速不小于0.2 m/s。

根據排氣罩尺寸計算最小排風量時應該取兩種計算方法計算結果中的較大值。

3）用換氣次數進行估算

在設計早期，往往不具備準確計算條件，無法采用前文兩種方法進行計算，此時只能根據廚房使用性質選用不同換氣次數進行估算?！度珖裼媒ㄖこ淘O計技術措施暖通空調·動力》（2009）中對以下三種不同的廚房類型給出了換氣次數的參考值：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。當按吊頂下的房間體積計算風量時，換氣次數取上限；當按樓板以下的房間體積計算風量時，換氣次數取下限。

1.2.2 全面排風量

在非烹飪時段，廚房中儲藏有各類食材，且有人員在廚房中活動，都會有少量的散熱散濕，廚房若采用自然通風，通風開口有效面積不應小于該房間地板面積的10%，并不得小于0.60 m2，當自然通風無法滿足要求時應設置機械通風，全面排風通常按照6 次/h的換氣次數進行計算。粗加工區和庫房的通風量通?？砂磽Q氣次數1～3 次/h進行計算。

對于使用燃氣灶具的商用廚房，《城鎮燃氣設計規范（GB 50028—2006）》中也對全面通風量提出了要求：商業用氣設備設置在地下室、半地下室和地上密閉房間內時，應單獨設置機械送排風系統，通風量除滿足前文中提到的排除余熱和補充燃燒所需氧氣的兩個條件外，還需要滿足以下條件：正常工作時，換氣次數不應小于6 次/h；不工作時，換氣次數不應小于3 次/h。

廚房冷庫利用通風來排除制冷系統產生的余熱時，可根據余熱量按照式（1）計算通風量。

1.2.3 補風量

為防止廚房與其他區域串味，應控制補風量小于排風量，保持廚房負壓，同時還應注意若廚房負壓過高可能導致爐膛脫火甚至火苗被吸入排風罩，引起排油煙風道著火，應控制廚房負壓不超過5 Pa。廚房的補風量應與排風量相匹配，宜為排風量的80%～90%，因排風系統按照局部排風和全面排風分別設置，故其補風也應該對應分別設置，與不同工況下的排風量相匹配。

對于熱適應性強、熱舒適性要求不高的廚房，夏熱冬冷地區補風可使用直接從室外引入的新風，嚴寒、寒冷地區冬季補風應預熱后送入，為提高廚師在烹飪時的熱舒適性，可將補風量的20%～30%經過冷熱處理后以崗位送風的形式送至操作區。若廚房對熱舒適性要求較高時（如星級酒店），應對所有的補風都進行冷熱處理。為降低廚房通風能耗，可將與廚房相鄰的餐廳排風作為廚房補風的一部分。

2 大型商用廚房通風空調系統案例分析

2.1 實際運行通風量總結

對杭州地區4個不同類型商用廚房最終由廚房顧問深化設計后的通風量進行了對比歸納，見表1。

表1 廚房主要區域面積與局部排風量

根據表1可知，表中4個項目烹飪間的排油煙的換氣次數通常為80～100 次/h，遠大于文獻［1］建議的40～60 次/h。其中蒸煮間和燒臘間由于設備散熱量大，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域，房間內設備布置密度大，蒸煮間和燒臘間的排風換氣次數為150～180次/h，遠高于烹飪間。洗碗間由于洗碗機會產生大量熱量、水蒸氣大量蒸發，洗碗間排風量主要取決于洗碗機的布置密度。4個項目中除了職工食堂洗碗間排布過于寬松，換氣次數遠小于其他幾個廚房外，基本在45～60次/h。

根據本文1.2.1 節中不同的局部排風量計算方法，對4個項目中烹飪間局部排風量進行計算，并與廚房顧問深化設計的排風量進行對比，見表2。

表2 各類廚房不同方法算得烹飪間局部排風量對比

根據表2可知，各個不同計算方法與廚房顧問公司提供實際所需排風量都存在一定差距，其中根據排風罩尺寸中式（4）的方法計算結果差距最小，根據發熱量（排風溫度35 ℃）方法計算結果差距最大。通過廚房顧問深化設計的排風量和發熱量，對4個項目進行反算得知，實際排風溫度為37 ℃～40 ℃。對于杭州地區商業廚房，若根據發熱量進行局部排風量計算，應取排風溫度37 ℃～40 ℃。

由于實際項目在一次設計階段往往廚房區域功能劃分尚未明確，無法完全按照表1中總結歸納的換氣次數進行計算，對4個不同類型項目廚房的熱廚區（包含烹飪區、蒸煮間、燒臘間等）、烹飪區面積占比和局部排風量數據收集整理，見表3。

表3 不同廚房各區域面積比例與換氣次數對比

根據表3中可知，熱廚區面積通常占廚房區域總面積約30%～50%，烹飪區面積通常占廚房區域總面積約20%～40%，廚房面積越小，占比越大；熱廚區換氣次數約為100～120次/h，烹飪區排油煙的換氣次數約為80～100 次/h，在廚房區域功能劃分尚未明確時，可根據此面積占比和換氣次數對廚房的排油煙量、排風量進行估算。

2.2 某項目廚房實地調研

實地調研的廚房為某寫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、餐具儲藏間等。該廚房大烹飪間、小烹飪間、蒸煮間、洗碗間均設置了局部排風，其余區域設置了全面排風，烹飪間補風的30%經過新風機組預處理送至灶臺處的廚師工作區，其余補風均不設置預處理直接送入。該廚房區域的暖通風管平面見圖1。

該廚房已經投入使用5年，與廚房工作人員進行交流，工作人員反映主要存在以下一些問題：

1）由于只有崗位送風為空調風，其余的補風為室外新風，夏季開啟爐灶時烹飪間溫度偏高，熱舒適性差。

2）廚師操作區域的崗位送風雖然能達到一定降溫作用，但在高溫的工作環境中，低溫的崗位送風高速拍打在工作人員的腦后方會帶來強烈不適感，這讓大部分工作人員都表示難以長時間在此環境中停留，需經常離開操作區休息。

3）洗碗間、蒸煮間產生蒸汽量大，工作時段室內溫度極高，而且洗碗間的悶熱比烹飪區的高溫環境帶來的不適感更強。

4）冬季廚房內廚師操作區域的熱舒適性尚可，相對于夏季有明顯改善；但由于冬季補風沒有進行預熱，造成切配區域溫度過低，只能關閉補風系統，通過走廊進行補風。

針對廚房工作人員反饋的問題和項目暖通空調系統的設計和運行情況，發現該項目存在以下問題：

1）實測爐灶區崗位送風口出口風速約10 m/s，到2.0 m 高度處的風速約6 m/s，與原設計的送風口出口風速4.42 m/s存在較大差別，風速過高，且崗位送風口的氣流吹向人后腦區域，造成廚師的強烈不適感。

2）復核設計圖紙，發現洗碗間未設置相應的補風系統，蒸煮間送、排風口距離過近，造成洗碗間和蒸煮間室內溫濕度均過高，熱舒適性比烹飪間更差。

3）由于通風量大，且補風預處理量較小，造成廚房的烹飪區夏季溫度偏高，切配區冬季溫度過低。

對于實地調研進行總結，在設計過程中還應注意以下問題：

1）在設置崗位送風時應控制崗位送風到人員處的風速，降低人員的吹風感，減小人體不同位置的體感溫差；崗位送風應盡量避開人員頭部區域，可調整風口位置和氣流方向，避開人體腦部區域并嚴格控制送風風速在到達人體軀體時為1～2 m/s。

2）蒸煮間和洗碗間等在工作時在設備處有大量蒸汽產生的區域，高溫潮濕的環境造成工作人員的不適感更強，設計時應注意保證其局部排風量和補風量，并避免送、排風口的氣流短路。

3）在嚴寒、寒冷地區和夏熱冬冷地區中冬季通風室外計算溫度較低的區域冬季，應將補風預熱之后再送入廚房。

3 結論

本文對商用廚房暖通設計的內容和要點進行了介紹，結合實際落地的項目案例進行了總結和復盤，得出以下結論：

1）廚房各功能區的換氣次數建議按照表4估算。

表4 廚房各區域風量參數

2）一次設計時若廚房的功能分區尚未確定，可按照廚房總面積來估算各系統風量，一般熱廚區占總面積的30%～50%，總排風量按照換氣次數100～120次/h估算。烹飪區（包含燒臘間）占廚房總面積約為20%～40%，其排風為排油煙，換氣次數為80～100次/h，需要經過凈化處理后再排至大氣，剩余區域（面包房、洗碗間、蒸煮間等）為蒸汽等排風，不需要凈化可以直接排至大氣，但是需要預留相應的排風井道或排風百葉；廚房輔助區一次設計時往往被忽視，若后期風井或百葉無法增加會導致不滿足廚房的使用要求，可按照輔助區面積3～4次換氣（3m層高）來預留新風、排風系統的風井或百葉。

3）設置排風（全面或者局部）的區域均應設置相應的補風措施。為改善廚師的工作環境，烹飪區宜設置崗位送風，崗位送風可采用球形可調角度的風口，且風口的布置宜避開廚師的頭部，風口風速在到達人員軀體時控制在1～2 m/s，防止對廚師造成不適。