大型商用厨房通风系统设计研究

潘尤贵，何婧涵，贺润洲

中国联合工程有限公司，浙江杭州 310056

0 引言

目前餐饮业态在商业中所占比例不断提高，商用厨房的通风空调能耗较高，厨房通风空调系统一次设计往往只根据设计经验计算确定风量和压头，对于气流的合理组织和送风参数的确定并不重视，且对于实际运行时室内空气品质和热舒适性也无法准确预估。由于热加工区的油烟中包含着大量颗粒物和余热余湿，而且热源处非对称性热辐射强，为达到排除余热余湿，控制污染物扩散，保障操作人员舒适性的目的，在控制能耗的前提下，确定合理的送排风参数、气流组织和系统形式，显得尤为重要。

1 商用厨房通风空调系统设计要点

1.1 商用厨房暖通设计内容

大型厨房通常包括热厨区和辅助区，其中热厨区包括烹饪间、蒸煮间、面点间、烧腊间等，辅助区包括粗加工间、凉菜间、洗碗间、主食库、副食库等。商用厨房的通风系统主要包括局部排风、全面通风和事故通风，对热舒适性要求较高的应设置空调。

局部排风系统，用于及时排出厨房灶台区域、蒸煮区域、洗碗区域工作时产生的大量油烟和蒸汽，控制油烟中有害物质和余热、余湿等就地排出，不向其他区域扩散。

烹饪区除用于排油烟的局部排风外，还应设置全面通风系统，在非烹饪时进行通风换气；对于粗加工区、冷库、主副食品库等未设置局部排风的区域应设置全面通风系统；对于采用燃气灶具的烹饪区，还需设置事故通风系统。

局部排风、全面排风、事故排风，均应设置对应的补风系统，当没有条件采用自然补风时应设置机械补风。

由于厨房烹饪区油烟和水蒸气较多，所以此区域空调系统不宜采用风机盘管系统，一般采用直流式新风系统。

1.2 通风量计算

1.2.1 局部排风量

目前厨房操作间的局部排风量计算方法主要有如下几种：

1）根据热平衡计算

通过排风的方式来消除室内产生的余热时，通风量应根据式（1）进行计算［1］：

式（1）中：L为通风换气量，m3/h；

Q为室内显热发热量，W；

tp为室内排风计算温度，℃；

ts为室内送风设计温度，℃。

排风计算温度一般冬季取15 ℃，夏季取35 ℃。若冬季补风设置预热，可根据补风送风温度相应提高冬季排风计算温度。送风设计温度以实际设计参数为准。室内显热发热量Q根据式（2）进行计算［1］：

式（2）中：Q1为厨房设备发热量，W；

Q2为操作人员散热量，W；

Q3为照明灯具散热量，W；

Q4为外围护结构冷负荷，W。

式（2）中Q2、Q3、Q4应根据实际情况进行计算。Q1应由厨房工艺设计方提供。

2）根据排风罩尺寸计算

根据排风罩尺寸计算时有两种计算方法：一种是根据罩口与灶面之间吸风面的吸风速度进行计算；另一种是根据排风罩罩口吸风速度进行计算。

根据罩口与灶面之间吸风面的吸风速度进行计算时，排风罩的最小排风量可按式（3）计算［2］：

式（3）中：P为罩口的周边长（靠墙的边不计），m；

H为罩口距灶面距离，m。

根据排风罩罩口吸风速度进行计算时，排风罩的最小排风量应该按式（4）计算［1］：

式（4）中：v0为罩口平均风速，m/s；

F为罩口面积，m2。

对于排油烟罩，应控制式（4）中的罩口平均风速不小于0.5 m/s；对于洗碗间，应控制罩口平均风速不小于0.2 m/s。

根据排气罩尺寸计算最小排风量时应该取两种计算方法计算结果中的较大值。

3）用换气次数进行估算

在设计早期，往往不具备准确计算条件，无法采用前文两种方法进行计算，此时只能根据厨房使用性质选用不同换气次数进行估算。《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力》（2009）中对以下三种不同的厨房类型给出了换气次数的参考值：中餐厨房：40～60 次/h；西餐厨房：30～40 次/h；职工餐厅厨房：25～35次/h；洗碗间：30～40次/h。当按吊顶下的房间体积计算风量时，换气次数取上限；当按楼板以下的房间体积计算风量时，换气次数取下限。

1.2.2 全面排风量

在非烹饪时段，厨房中储藏有各类食材，且有人员在厨房中活动，都会有少量的散热散湿，厨房若采用自然通风，通风开口有效面积不应小于该房间地板面积的10%，并不得小于0.60 m2，当自然通风无法满足要求时应设置机械通风，全面排风通常按照6 次/h的换气次数进行计算。粗加工区和库房的通风量通常可按换气次数1～3 次/h进行计算。

对于使用燃气灶具的商用厨房，《城镇燃气设计规范（GB 50028—2006）》中也对全面通风量提出了要求：商业用气设备设置在地下室、半地下室和地上密闭房间内时，应单独设置机械送排风系统，通风量除满足前文中提到的排除余热和补充燃烧所需氧气的两个条件外，还需要满足以下条件：正常工作时，换气次数不应小于6 次/h；不工作时，换气次数不应小于3 次/h。

厨房冷库利用通风来排除制冷系统产生的余热时，可根据余热量按照式（1）计算通风量。

1.2.3 补风量

为防止厨房与其他区域串味，应控制补风量小于排风量，保持厨房负压，同时还应注意若厨房负压过高可能导致炉膛脱火甚至火苗被吸入排风罩，引起排油烟风道着火，应控制厨房负压不超过5 Pa。厨房的补风量应与排风量相匹配，宜为排风量的80%～90%，因排风系统按照局部排风和全面排风分别设置，故其补风也应该对应分别设置，与不同工况下的排风量相匹配。

对于热适应性强、热舒适性要求不高的厨房，夏热冬冷地区补风可使用直接从室外引入的新风，严寒、寒冷地区冬季补风应预热后送入，为提高厨师在烹饪时的热舒适性，可将补风量的20%～30%经过冷热处理后以岗位送风的形式送至操作区。若厨房对热舒适性要求较高时（如星级酒店），应对所有的补风都进行冷热处理。为降低厨房通风能耗，可将与厨房相邻的餐厅排风作为厨房补风的一部分。

2 大型商用厨房通风空调系统案例分析

2.1 实际运行通风量总结

对杭州地区4个不同类型商用厨房最终由厨房顾问深化设计后的通风量进行了对比归纳，见表1。

表1 厨房主要区域面积与局部排风量

根据表1可知，表中4个项目烹饪间的排油烟的换气次数通常为80～100 次/h，远大于文献［1］建议的40～60 次/h。其中蒸煮间和烧腊间由于设备散热量大，且蒸煮间和烧腊间通常不像烹饪间配有较大面积占比的切配区域，房间内设备布置密度大，蒸煮间和烧腊间的排风换气次数为150～180次/h，远高于烹饪间。洗碗间由于洗碗机会产生大量热量、水蒸气大量蒸发，洗碗间排风量主要取决于洗碗机的布置密度。4个项目中除了职工食堂洗碗间排布过于宽松，换气次数远小于其他几个厨房外，基本在45～60次/h。

根据本文1.2.1 节中不同的局部排风量计算方法，对4个项目中烹饪间局部排风量进行计算，并与厨房顾问深化设计的排风量进行对比，见表2。

表2 各类厨房不同方法算得烹饪间局部排风量对比

根据表2可知，各个不同计算方法与厨房顾问公司提供实际所需排风量都存在一定差距，其中根据排风罩尺寸中式（4）的方法计算结果差距最小，根据发热量（排风温度35 ℃）方法计算结果差距最大。通过厨房顾问深化设计的排风量和发热量，对4个项目进行反算得知，实际排风温度为37 ℃～40 ℃。对于杭州地区商业厨房，若根据发热量进行局部排风量计算，应取排风温度37 ℃～40 ℃。

由于实际项目在一次设计阶段往往厨房区域功能划分尚未明确，无法完全按照表1中总结归纳的换气次数进行计算，对4个不同类型项目厨房的热厨区（包含烹饪区、蒸煮间、烧腊间等）、烹饪区面积占比和局部排风量数据收集整理，见表3。

表3 不同厨房各区域面积比例与换气次数对比

根据表3中可知，热厨区面积通常占厨房区域总面积约30%～50%，烹饪区面积通常占厨房区域总面积约20%～40%，厨房面积越小，占比越大；热厨区换气次数约为100～120次/h，烹饪区排油烟的换气次数约为80～100 次/h，在厨房区域功能划分尚未明确时，可根据此面积占比和换气次数对厨房的排油烟量、排风量进行估算。

2.2 某项目厨房实地调研

实地调研的厨房为某写字楼的职工食堂厨房，该厨房主要包括大烹饪间、小烹饪间、蒸煮间、洗碗间、粗加工间、冷菜间、餐具储藏间等。该厨房大烹饪间、小烹饪间、蒸煮间、洗碗间均设置了局部排风，其余区域设置了全面排风，烹饪间补风的30%经过新风机组预处理送至灶台处的厨师工作区，其余补风均不设置预处理直接送入。该厨房区域的暖通风管平面见图1。

该厨房已经投入使用5年，与厨房工作人员进行交流，工作人员反映主要存在以下一些问题：

1）由于只有岗位送风为空调风，其余的补风为室外新风，夏季开启炉灶时烹饪间温度偏高，热舒适性差。

2）厨师操作区域的岗位送风虽然能达到一定降温作用，但在高温的工作环境中，低温的岗位送风高速拍打在工作人员的脑后方会带来强烈不适感，这让大部分工作人员都表示难以长时间在此环境中停留，需经常离开操作区休息。

3）洗碗间、蒸煮间产生蒸汽量大，工作时段室内温度极高，而且洗碗间的闷热比烹饪区的高温环境带来的不适感更强。

4）冬季厨房内厨师操作区域的热舒适性尚可，相对于夏季有明显改善；但由于冬季补风没有进行预热，造成切配区域温度过低，只能关闭补风系统，通过走廊进行补风。

针对厨房工作人员反馈的问题和项目暖通空调系统的设计和运行情况，发现该项目存在以下问题：

1）实测炉灶区岗位送风口出口风速约10 m/s，到2.0 m 高度处的风速约6 m/s，与原设计的送风口出口风速4.42 m/s存在较大差别，风速过高，且岗位送风口的气流吹向人后脑区域，造成厨师的强烈不适感。

2）复核设计图纸，发现洗碗间未设置相应的补风系统，蒸煮间送、排风口距离过近，造成洗碗间和蒸煮间室内温湿度均过高，热舒适性比烹饪间更差。

3）由于通风量大，且补风预处理量较小，造成厨房的烹饪区夏季温度偏高，切配区冬季温度过低。

对于实地调研进行总结，在设计过程中还应注意以下问题：

1）在设置岗位送风时应控制岗位送风到人员处的风速，降低人员的吹风感，减小人体不同位置的体感温差；岗位送风应尽量避开人员头部区域，可调整风口位置和气流方向，避开人体脑部区域并严格控制送风风速在到达人体躯体时为1～2 m/s。

2）蒸煮间和洗碗间等在工作时在设备处有大量蒸汽产生的区域，高温潮湿的环境造成工作人员的不适感更强，设计时应注意保证其局部排风量和补风量，并避免送、排风口的气流短路。

3）在严寒、寒冷地区和夏热冬冷地区中冬季通风室外计算温度较低的区域冬季，应将补风预热之后再送入厨房。

3 结论

本文对商用厨房暖通设计的内容和要点进行了介绍，结合实际落地的项目案例进行了总结和复盘，得出以下结论：

1）厨房各功能区的换气次数建议按照表4估算。

表4 厨房各区域风量参数

2）一次设计时若厨房的功能分区尚未确定，可按照厨房总面积来估算各系统风量，一般热厨区占总面积的30%～50%，总排风量按照换气次数100～120次/h估算。烹饪区（包含烧腊间）占厨房总面积约为20%～40%，其排风为排油烟，换气次数为80～100次/h，需要经过净化处理后再排至大气，剩余区域（面包房、洗碗间、蒸煮间等）为蒸汽等排风，不需要净化可以直接排至大气，但是需要预留相应的排风井道或排风百叶；厨房辅助区一次设计时往往被忽视，若后期风井或百叶无法增加会导致不满足厨房的使用要求，可按照辅助区面积3～4次换气（3m层高）来预留新风、排风系统的风井或百叶。

3）设置排风（全面或者局部）的区域均应设置相应的补风措施。为改善厨师的工作环境，烹饪区宜设置岗位送风，岗位送风可采用球形可调角度的风口，且风口的布置宜避开厨师的头部，风口风速在到达人员躯体时控制在1～2 m/s，防止对厨师造成不适。