高层住宅厨房排油烟系统的研究与实践.docx

高层住宅厨房排油烟系统的研究与实践
同济大学暖通空调研究所徐文华
摘要我国传统的家庭烹饪习惯使厨房油烟的排除问题始终困扰着建筑设计者。虽然对此问题的研究已经有几十年的历史，但仍然没能彻底解决，高层住宅的出现又使问题更加复杂。本文在回顾相关研究的基础上，介绍一种比较合理的系统形式、系统设计计算方法、工程应用及实测运行效果，以供建筑投资及设计方参考。
关键词高层住宅厨房、排油烟系统、设计方法、实测效果

引言
至2006年底，全国城镇化已达43.9%，未来15年将以每年0.8~1.0%的速率增长，相当于每年有1~1.5千万农村人口转入城镇。由于城镇土地资源的紧缺，住宅高层化的趋势不可避免。目前高层住宅的层数已经从早期的10多层发展到超过30层，甚至已经出现超过40层的超高层住宅建筑。高层住宅建筑因为考虑到建筑立面的美观、防止高空室外风的倒灌等因素，已普遍采用了竖向集中排油烟系统，但系统的阻力增大、各楼层之间的排风量不平衡、消防安全要求高等多层住宅所没有的问题也随之出现。在这样高的住宅中如何合理设计厨房排油烟系统尚没有任何设计规范或参考依据。本文总结多年来的研究及实践的结果，归纳出一套设计方法，并且对所设计的某超高层住宅排油烟系统进行了现场测定，证明运行效果十分理想，达到设计要求。现简要介绍如下，以供建筑业主及设计人员参考。
现有规范及技术、系统
GB50096-1999《住宅设计规范》6.4.1规定“当排油烟机的排气管排至竖向通风道时，竖向通风道的断面应根据所负担的排气量计算确定，应采取支管无回流、竖井无泄漏的措施”。在相应的条文说明中提到“厨房排油烟机的排气量一般为300~500m3/h”。GB50368-2005《住宅建筑规范》8.3.7规定“当采用竖向通风道时，应采取防止支管回流和竖井泄漏的措施”。在9.1.5规定“住宅建筑设备的设置和管线敷设应满足防火安全要求”。GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》（2005版）8.5.5规定“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”。
按照防止经竖向排烟道油烟串味（即规范所提的回流）的技术措施，目前我国已采用的竖向集中排油烟系统大致可以分为两种形式[1]：依靠特殊的烟道内部结构和依靠烟道外部的止逆阀（也有两者同时使用的）。考虑到减轻烟道的制作难度及重量、目前现场施工管理的水平、系统的调节及维护管理等因素，笔者一直推荐后者，即：采用简单的单孔烟道，在烟道上用户排油烟机软管接入口处安装可靠的止逆阀。性能良好的止逆阀同时具备防串味、防火、流动阻力小及调节楼层间阻力平衡的功能，且安装、使用和维护方便。图1是某企业研制的一种已经成功上市的止逆阀。该阀门经过高达130Pa逆向静压下的漏风量测试，证明有较好的防串味功能[2]；采用电磁控制实现与用户排油烟机自动连锁开闭，操作方便，动作可靠，关闭严密；阀片向排烟道上部开启，烟气流动阻力小且对下层排烟干扰小[3]；阀片开启角度可调，有利于平衡用户排风量；经消防部门认证，满足防火试验要求，兼具防火阀功能。

图1电子自控止逆阀
设计计算方法
3.1系统设计计算方法概述

图2系统示意图
系统设计计算的目的是在一定的同时开机率、一定的用户排油烟机性能下，确定满足最不利用户（最底层）一定排风量时的最小竖向烟道内截面尺寸。如图2所示，最底层用户的排油烟机1在排除一定风量时，要克服自用软管2、止回阀3的阻力以及竖向烟道4和排风帽5的阻力。其中竖向烟道4的阻力构成比较复杂，首先是各段烟道内的流量不同（如图中ab段为一倍的用户设计排风量，bc段为两倍的用户设计排风量，依次类推），所以沿程阻力不同；其次是在各用户接入口由于支、主流流量比不同而合流局部阻力不同。一般采用手工试算法，参照工程经验先假定一个烟道内截面尺寸，计算流动总阻力，再根据排油烟机性能曲线校核是否能满足要求；若不满足，则修正烟道内截面尺寸，直至满足要求为止，所以计算工作量较大。本文根据以往设计并实施的系统实测效果，给出两种设计计算方法：1）简化设计计算方法；2）软件设计计算方法。两种方法的理论及实验依据见下文。
3.2沿程阻力的计算方法
影响沿程阻力大小的因素除了烟道内截面尺寸和空气流速两个设计参数外，烟道内表面的绝对粗糙度（或沿程阻力系数）也很重要。目前工程中一般都采用手工制作的玻纤增强水泥烟道，缺乏可依据的资料。为此，特别进行了水力实验，获得了必要的设计参数。测定结果表明受测烟道的绝对粗糙度仅0.22mm左右，但考虑到手工制作的不一致性、实际烟道接口处的水泥凸出以及运行后内表面的油腻结垢等，工程设计建议在1.0mm～1.5mm的范围内进行选择。
虽然有了上述参数就可以分段计算沿程阻力了，但如前文所述，随着各层用户的排风进入烟道，每两用户间的烟道内流量都不同