商业建筑中餐饮排油烟系统设计分析

　　摘要商业建筑中餐饮比例越来越大，排油烟系统的合理设计非常重要。对商业建筑中餐饮排油烟系统在设计中可能存在的问题，进行了设计分析，根据现有规范以及自身的设计体会，对排油烟量、排油烟管路、油烟净化和风机选型等方面进行了总结。

　　关键词排油烟;净化;风机选型;防火

　　0引言

　　随着经济的发展和人们消费方式的变化，不论是新建的还是改建的商业建筑，餐饮业态比例比较大，厨房工作时会产生大量的油、烟、汽等对人体有害的物质，据研究，其主要成分有醛、酮、脂肪酸、醇、芳香族化合物等有害物质，以及一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有害气体，还有一些强致癌物质，比如苯并芘、挥发性亚硝胺、杂环胺类化合物等。这些污染物需要通过厨房的排油烟系统排出。由于排油烟系统需要大量的管井和设备空间，如何合理布置是商业综合体的一项重要设计。

　　1厨房通风量的计算

　　厨房通风一般包括全面通风(房间换气)、局部通风(油烟罩)、事故通风以及补风等。根据《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》(2009版)4.2.1[1]的要求，“(1)当自然补风不能满足室内环境要求时，应设置全面通风的机械排风;(2)厨房炉灶间应设置局部机械排风;(3)当自然补风无法满足厨房室内温度或通风要求时，应设置机械补风。”设计排油烟系统，首先要确定厨房的通风量，在计算厨房的通风量时，主要有3种计算方法，即：热平衡计算法、换气次数法和油烟灶尺寸计算法。

　　1.1热平衡计算法

　　当厨房具备详细计算的条件时，可采用热平衡计算法。热平衡计算法需要计算室内显热发热量，显热发热量主要包括厨房设备发热量、操作人员散热量、照明灯具散热量、外围护结构冷负荷。Q=Qଵ+Qଶ+Qଷ+Qସ(1)式中：Q为室内显热发热量(W)，按工艺数据提供;Qଵ为厨房设备发热量(W);Qଶ为操作人员散热量(W);Qଷ为照明灯具散热量(W);Qସ为外围护结构冷负荷(W)。L=୕଴ଷଷ଻×(୲౦ି୲౩)(2)式中：L为通风换气量(m3/h);t୮为厨房排风设计温度，夏季取35℃，冬季取15℃;tୱ为送风温度，取夏季通风室外计算温度。

　　1.2换气次数法

　　当厨房不具备详细计算的条件时，根据《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》(2009版)4.2.8[1]的要求，可采用换气次数法进行估算。中餐厨房：40次/h~60次/h;西餐厨房：30次/h~40次/h;职工餐厅厨房：25次/h~35次/h。需要注意的是，在采用换气次数法计算排风量时，应注意房间高度和面积的选取，即：(1)当按吊顶下的房间体积计算风量时，换气次数取上限值;当按楼板下的房间体积计算风量时，换气次数取下限值;(2)以上厨房为有炉灶的房间。在热平衡计算和换气次数计算风量的基础上，根据《饮食建筑设计规范》(JGJ64-2017)[2]，其65%可认为是局部通风，需要通过油烟罩，并经过油烟净化后排至室外，其35%为全面通风，直接排至室外即可，无需通过油烟净化处理。对于某些商业地产开发商，在采用换气次数法计算厨房的排油烟量时，他们往往积累了丰富的经验，总结了符合自身招商需求的设计标准。

　　1.3油烟罩尺寸计算法

　　当厨房排油烟罩尺寸、安装高度等参数确定后，可根据油烟罩的周边长、罩口距灶面的距离等参数经过计算确定。L୷=1000×P×H(3)式中：Ly为排油烟量(m3/h);P为罩子的周边长(靠墙侧的边不计)(m);H为罩口距灶面的距离，H≤1.0m。对于公式(3)，以排烟罩至灶台可以吸入空气的面积进行计算，选取固定的计算参数，计算参数和考虑因素较为单一，无选择余地，计算精度有限。根据《现代餐饮业厨房设计规划》，对该公式进行了修正。L୷=K×P×H×u×3600(4)式中：K为考虑沿高度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4;P为罩子的周边长(靠墙的边长不计)，m;H为罩口至灶面的距离，m;u为排烟罩控制范围的等速面要保持的风速，一般取0.2m/s~0.5m/s。

　　1.4面积指标法

　　在项目设计时，某些类型的开发商，根据自身的项目特点，采用面积指标法计算排油烟量。

　　1.5厨房补风量的计算

　　厨房补风方式包括自然补风、机械补风、空调送风、排烟罩集成补风(不包括厨房内取风)、邻室补风。当自然补风不能满足商用厨房补风要求时，可采用其它补风方式。由于厨房工作时会产生大量的油、烟、汽等对人体有害的物质，为了保证厨房产生的有害物质不至于扩散到厨房以外的房间，应保证厨房处于微负压状态。因此，厨房的补风量宜为排风量的80%~90%，且应采用直流式系统。需要注意的是，当厨房有一定的温湿度要求时，夏季补风宜做冷却处理，冬季补风宜做加热处理。

　　若餐饮厨房补风全部进行预处理，厨房的补风量极大，其处理的空调冷热负荷量也是极大的。由于厨房的通风系统为直流系统，厨房的补风需要经全部处理后再排出，这样会造成巨大的耗能。为此，通过对已运行项目的厨房工作环境的调研，发现餐饮企业对厨房补风送至厨师工作区有要求，其余补充油烟的补风基本可以不做处理。

　　小的餐饮对补风预处理不做要求。由于冬季温差较大，厨师普遍要求冬季能够对补风进行预处理，以提高舒适性。设计可按照40%的厨房补风进行预冷处理、100%的厨房补风进行热处理，厨房补风夏季处理到28℃，冬季处理到8℃;并对每个租户的厨房补风实施计量，避免租户使用时过度浪费。

　　2厨房排油烟管路

　　在商业建筑中，功能复杂，管线复杂，而排油烟管路又是比较大的，在设计的过程中，选择合适的油烟风速，合理的系统服务范围是非常重要的。由于油烟同时含有气、固、液三态物质，且具有粘性和腐蚀性。故在油烟系统的管道设计时，不仅对管材、还对管道内的排风速度、管道坡度都有一定的要求，即：(1)排油烟管宜采用不锈钢板焊接制作，厚度根据风管直径或长边尺寸确定，一般可按不小于1.2mm厚度设计。(2)为了有效地排除油烟，其水平管段应尽可能短，且风管应设不小于2%的坡度坡向油烟罩;对于水平干管坡向垂直的油烟管井。

　　(3)风管内的风速不能太小，一般控制在10m/s为宜;油烟罩接风管的喉部风速取4m/s~5m/s。(4)由于油烟风管的油烟温度较高，为防止管道结露，室外设置的排油烟管应采取防止结露的保温措施。由于商业建筑店铺非常多，面积也不一样，每个餐饮店铺均独立设置一套排油烟系统，各个店铺独立管理互不干扰，但存在管井多，屋顶设备多，对建筑的屋面影响大，故一般不采用此种方式。

　　在商业建筑中，对于大型餐饮店铺(>500m2)宜独立设置排油烟系统;对于中型餐饮店铺(>200m2，但<500m2)，可就近考虑合用排油烟井，建议不超过4家;对于小型餐饮店铺，建议不超过5家合用。合用排油烟系统，各个店铺宜设置电动阀或止回阀，避免串味。商业建筑餐饮的排油烟系统是分铺独立设置还是多铺合用设置，由于涉及到排油烟管井的设置、配电、平面管线的布置等，在设计前期就应该确定好。

　　3厨房油烟的净化要求

　　为了探讨厨房油烟的排放标准及除味要求，在《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)4.1条[3]，将饮食业单位的油烟净化设施的最低去除效率限值按规模分为大、中、小三级，规模按基准灶头数划分，基准灶头数按灶的总发热功率或排气罩灶面投影总面积折算。每个基准灶头对应的发热功率为1.67×108J/h，对应的排气罩灶面投影面积为1.1m2。

　　3.1厨房油烟的排放标准

　　为贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，防治饮食业油烟对大气环境和居住环境的污染，国家标准、以及山东省、上海市等地方标准均对饮食业单位油烟的最高允许排放浓度和油烟净化设备的最低去除效率作了规定，可以看出，上海市对油烟的最高允许排放浓度和净化设施的最低去除效率，不管饮食业单位规模大小，作了统一规定，而国家标准、山东省地方标准均根据饮食业规模大小的不同而限定不同的数值。

　　与国家标准相比，上海地标、山东地标均要严格地多。由于国家标准《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)于2001年11月12日发布，并于2002年1月1日实施;山东省《饮食业油烟排放标准》(DB37/597-2006)于2006年1月4日发布，并于2006年1月10日实施;上海市《饮食业油烟排放标准》(DB31/844-2014)于2014年11月24日发布，并于2015年5月1日实施。

　　由此可以看出，随着标准制定时间及实施时间延后，最高允许排放浓度和净化设施的最低去除效率的要求，均大幅提高。可以预见的是，随着环保概念的深入人心，以及大家对美好生活环境的追求和向往，在相关标准的制定过程中，最高允许排放浓度和净化设施的最低去除效率的限值，只会越来越严格。

　　3.2厨房油烟的除味要求

　　在《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)[2]、山东省《饮食业油烟排放标准》[4](DB37/597-2006)、上海市《饮食业油烟排放标准》(DB31/844-2014)[5]等标准中，均对厨房油烟的除味进行了规定。如《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)“饮食业产生特殊气味时，参照《恶臭污染物排放标准》臭气浓度指标执行”。

　　山东省《饮食业油烟排放标准》(DB37/597-2006)“饮食业单位排气筒排放的油烟，所产生的恶臭污染物，用臭气浓度表示。其排气筒臭气浓度排放限值为70(无量纲)”。上海市《饮食业油烟排放标准》(DB31/844-2014)“餐饮服务企业产生特殊气味并对周边环境敏感目标造成影响时，应采取有效的除味措施，排放的臭气浓度不得超过60(无量纲)”。

　　3.3厨房油烟净化设备

　　在上文中提到，油烟同时含有气、固、液三态物质，而目前国内提供的油烟净化设备，大多数是针对颗粒物的去除，对于油烟中的气味，则很少涉及。厨房油烟的净化设备，根据不同的净化方法，主要分为织物过滤式油烟净化设备、液体洗涤式油烟净化设备、机械式油烟净化设备和静电式油烟净化设备。

　　3.3.1织物过滤式油烟净化设备

　　过滤式油烟净化设备采用吸油性能强的高分子复合材料作为滤网，当油烟通过滤网时，颗粒物由于扩散、截留、碰撞、筛分等作用而被脱除。据羌宁[6]等采用有机高分子材料作为滤料，有效地净化了厨房排放的烹饪油烟气。此外，根据该文研究，采用一次性滤料的过滤方式，可以避免某些净化装置需要定期清洗的麻烦。据张楷[7]介绍，过滤式油烟净化设备的优点是净化效率高，通常可以达到90%以上，运行稳定可靠，但由于纤维垫捕集的颗粒物粘度较高，靠通常的重力自流或挤压清除都很难实现，且压降较大。这些问题的存在，使织物过滤法的应用受到了一定的限制。因此，理想的织物过滤材料，应具有持油能力强、单层压降小、纳污性能高的特性。

　　3.3.2液体洗涤式油烟净化设备

　　液体洗涤式油烟净化设备是利用油烟与吸收液接触，将油烟中的颗粒物从气相中脱除到液体中的一种设备。通常采用的设备游筛板塔、冲击式水膜除尘器等。郑展飞[8]将冲击除尘和筛板除尘两种机理结合在一起，采用液体洗涤法治理厨房的油烟，取得较好的效果。据杨纯华[9]报道，采用一种CP型水幕净化式油烟净化装置，不仅可以去除油烟，同时还具有一定的去除异味的效果，当在水幕中加入一定的乳化剂时，净化效率可达93%以上。

　　液体洗涤式油烟净化设备的优点在于改变洗涤液的性质，可在去除油烟中颗粒物的同时，去除油烟中的异味，且净化效率高。但受湿式除尘器性能的限制，对亚微米级的颗粒物净化效率较低，洗涤废液排入城市下水道，易产生二次污染问题。另外，由于经常要更换洗涤液，导致运行费用较高。

　　3.3.3机械式油烟净化设备

　　机械式油烟净化设备的原理是通过强制使烟气气流运动方向发生强烈转折，使油烟气中的颗粒物在惯性作用下达到沉积面而从气体中分离出来。该方法具有设备简单，压降较小的优点。但油烟去除效率低，清洗维护工作量大。据杨纯华[9]报道，滤网式油烟罩，采用过滤网格，捕集效率约为40%~50%。据林晔[10]研究，其设计了六层百叶窗作为惯性油烟净化器，每层作为一个整体，试验测定平均净化效率为70%左右。

　　3.3.4静电式油烟净化设备

　　静电式油烟净化设备的原理是将油烟引入高压电场，油烟气中颗粒物荷电，在电场力作用下向集尘级运动，并沉积下来从油烟中脱除。其基本过程包括气体分子电离、油污粒子荷电、荷电粒子在高压电场力作用下向极板运动并最终到达极板从而与气体相分离的目的。据李冠文[11]介绍，该方法的主要特点是设备紧凑、占地面积小、净化效率高，通常可达90%以上，压降较小。

　　但由于集尘极上油烟冷凝物粘度较高，常造成集尘极清洗困难，使维护工作量增大，且用清洗法清除集尘极上的颗粒物时又易产生废液的二次污染问题;另外，对中小型餐饮业而言，静电沉积型油烟净化器设备投资费用较高。另据张楷[7]等介绍，静电技术对亚微米颗粒物有很高的捕集效率，可有效去除细微的油雾颗粒;同时，气体放电过程中产生的臭氧对于气味的去除也有一定的效果。但带有粘性的油滴附着在电极和集尘板上，会使电除尘器在运行一段时间后效果明显劣化，特别是对于所收集油雾流动性差的情况，这个问题更为突出。为了解决这个问题，必须要经常清洗，维护工作量可能很大。

　　3.3.5上述四种油烟净化设备性能比较

　　为了比较织物过滤式油烟净化设备、液体洗涤式油烟净化设备、机械式油烟净化设备和静电式油烟净化设备的性能，分别从净化效率、设备布置要求、运行维护三个方面做了比较分析。

　　3.3.6其它油烟净化设备

　　除了织物过滤式油烟净化设备、液体洗涤式油烟净化设备、机械式油烟净化设备和静电式油烟净化设备等常用的油烟净化设备外，尚有采用热氧化焚烧法、自净化催化剂法、催化氧化净化法、超声波雾化等原理的油烟净化设备，可谓根据不同的原理，设备丰富多彩，在性能上，也是各有优缺点。

　　3.3.7油烟净化设备的去除效率

　　在《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)中，采用计重法进行衡量。所谓计重法，是指油烟经净化设施处理后，被去除的油烟与净化之前的油烟的质量的百分比，即：P=ୡభ×୕భିୡమ×୕మୡభ×୕భ×100%(6)式中：P为油烟去除效率，%;cଵ为未经过油烟净化器前的油烟浓度，mg/m3;Qଵ为未经过油烟净化器前的排风量，mg/m3;cଶ为经过油烟净化器处理后的油烟浓度，mg/m3;Qଶ为经过油烟净化器处理后的排风量，mg/m3。

　　在查阅某些厂家的油烟净化器样本时，有采用计数法、多普勒法DOP、红外分光光度法等方法对油烟净化效率进行测量。计数法：在每次发尘试验之前和之后，进行计数测量，并计数对各种颗粒物的过滤效率。我国采用自然界大气中的“大气尘”，测量值为大于等于某粒径的全部颗粒物个数。

　　多普勒(DOP)法：将0.30μm的邻苯二甲酸二辛酯液滴加热成蒸汽，在特定条件下冷凝成微小液滴，去掉过大和过小的液滴后留下0.3μm左右的雾状DOP进入风道然后测量过滤器前后气样的浊度。DOP法在欧美已有50多年的历史，这种方法是国际上测量高效过滤器最常用的方法。DOP法可应用于各类复杂的排烟环境，满足各种苛刻的排放要求，适合低空甚至超低空排放要求，目测无烟。

　　红外分光光度法：采样后将采样器内金属滤筒置于带盖的聚四氟乙烯套筒内，用四氟化碳溶剂进行超声清洗，移入比色管中定容，用红外分光光度法测定油烟含量。计重法效率：可满足国标、地标等基本的油烟排放要求，符合环保规范，适用于开阔地或高空排放。商场中的餐饮排油烟系统使用频繁，油烟量非常大，应选择高效率的油烟净化器，并注明油烟净化效率。同时，租户内宜设置一级油烟净化器，以满足油烟排放要求。

　　4排油烟风机的选型

　　厨房的排油烟风机一般应选用厨房专用低噪音风机，合用的排油烟系统可选择变频或变速调节，运行可根据实际需求设定，进行节能。电动机处于高温、高湿、高油污染的环境中运行，应采用高绝缘等级、高防护等级的电动机，以保证长期、安全、可靠。风机安装的位置应选定在空间够大，对周边环境影响小的地方，要求安装在净化器之后，以免风机箱内累积油烟，影响风机使用和留下安全隐患。在商业建筑中，排油烟风机宜设在屋顶上，这可以使风道处于负压状态，避免气味外溢，当无法设置在屋顶时，正压管道应避免穿其他商铺，宜设在后勤走道区域。

　　5排油烟系统的防火原则

　　厨房的排油烟系统宜遵循防火分区划分原则，尽量不穿过防火墙，如需穿过墙体时，风管要包减振材料并安装常开防火阀，当温度超过150℃时，应自动熔断关闭，且与风机连锁。排油烟管道通常采用不锈钢板焊接或角钢法兰连接，密封垫圈5mm，耐热橡胶板。由于排油烟管道内积存有大量的可燃物，参考《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB51251-2017)[12]，笔者认为，其管道设置应不低于排烟系统的要求，即：(1)竖向设置的排油烟管道应设置在独立的管道井内，排烟管道的耐火极限不应低于0.50h;(2)水平设置的排油烟管道应设置在吊顶内，其耐火极限不应低于0.50h;当直接设置在室内时，管道的耐火极限不应低于1.00h;(3)设置在走道部位吊顶内的排油烟管道和穿越防火分区的排油烟管道，其管道的耐火极限不应小于1.00h。

　　对于隔热要求，可参考《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)[13]9.3.10“排除和输送温度超过80℃的空气或其他气体以及易燃碎屑的管道，与可燃或难燃物体之间的间隙不应小于150mm，或采用厚度不小于50mm的不燃材料隔热;当管道上下布置时，表面温度较高者应布置在上面。”

　　6结语

　　在该文中，基于现行国家或地方规范、规程，主要探讨了商业建筑中餐饮排油烟系统的设计问题，包括餐饮排油烟量的计算、排油烟管路的设计、除味、油烟净化设备的选型以及防火要求等。在进行排油烟系统的设计时，不仅需要根据餐饮业态选择合理的排油烟量计算方法，还需要在多种油烟净化设备中，选择合适的方案。同时，油烟的排放，必须满足饮食业环境保护技术规范、饮食业油烟排放标准等国家或地方规范、标准的要求。需要指出的是，不同的计算方法对厨房的通风量的计算结果存在很大的影响，故在进行工程设计时，合理选择计算方法就显得尤为重要。

　　参考文献

　　[1]建设部工程质量安全监督与行业发展司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇暖通空调·动力[S].北京：中国计划出版社，2009

　　[2]中华人民共和国行业标准JGJ64-2017饮食建筑设计规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部发布中国建筑工业出版社出版，2017

　　[3]中华人民共和国国家标准GB18483-2001饮食业油烟排放标准[S].国家环境保护总局国家质量监督检验检疫总局发布中国环境科学出版社，2010

　　[4]山东省地方标准DB37/597-2006饮食业油烟排放标准[S].山东省环境保护局、山东省质量技术监督局发布,2006

　　环境方向论文范文：《环境污染与防治》(月刊)创刊于1979年，由浙江省环境保护科学设计研究院主佃。获奖情况：全国自然科学类核心期刊;2000年获第一届全国环境类期刊评比一等奖;1997-1998年度优秀期刊二等奖。