.: Наши пишут Расчет вентиляции горячих цехов. Французский и бельгийский опыт
Расчет вентиляции горячих цехов. Французский и бельгийский опыт.
Для расчета воздухообмена горячих цехов во Франции и Бельгии используется несколько различных методик. Для наглядного сравнения результатов расчетов по ним в качестве примера возьмем горячий цех школьной столовой:
Площадь цеха 15 кв.м;
Высота 3 м;
Оборудование:
Фритюрница электрическая (загрузка 30 кг, 10 л масла) 7,5 кВт
Для сравнения: по МГСН 4.14-98 «в горячих цехах теплонапряженность не должна превышать 200-210 Вт на 1 кв. м производственной площади».
1. Метод кратностей воздухообмена
Герман Рекнагель (Hermann Recknagel), основываясь на немецкой методике VDI 20.52, рекомендует следующие величины кратности воздухообмена в зависимости от назначения и высоты горячего цеха:
Тип помещения
Высота помещения, м
Кратность воздухообмена, 1/час (приток / вытяжка)
Горячий цех средних размеров (рестораны, гостиницы)
3-4
+20 / -30
4-6
+15 / -20
Горячий цех больших размеров (казармы, больницы)
3-4
+20 / -30
4-6
+15 / -20
более 6
+10 / -15
Метод кратностей воздухообмена используется для быстрого определения расходов воздуха в начале проектирования, однако для расчета горячих цехов считается весьма приблизительным и в качестве основной методики расчета не используется.
Для нашего горячего цеха расход удаляемого воздуха составит:
15 х 3 х 30 = 1350 куб.м/час
2. Метод скорости всасывания
Гарантированное удаление витающих в воздухе частиц и запахов обеспечивается соблюдением минимально необходимой скорости воздуха во фронтальной и боковых плоскостях, заключенных между краем теплового оборудования (плиты) и нижним краем вытяжного зонта. Стороны, примыкающие к стенам, в расчете не участвуют. В зависимости от типа технологического оборудования значение этой скорости лежит в пределах от 0,2 м/с (для мармита) до 0,5 м/с (для фритюрницы). Средняя скорость принимается 0,3 м/с. Считается, что для эффективной работы зонт должен выступать в плане за размеры оборудования на 150…300 мм.
Для горячего цеха рассматриваемой столовой: вытяжной пристенный зонт размером 1200x4000 мм установлен над технологическим оборудованием (общие габариты 900x4000 мм). Высота блока технологического оборудования 850 мм, высота подвеса зонта 1900 мм, задняя и боковые поверхности между зонтом и оборудованием примыкают к стенам.
Определяем площадь плоскостей, ограниченных краями вытяжного зонта и оборудованием:
Длина плоскости: 4,0 м
Высота плоскости:
((1,2-0,9)2 + (1,9-0,85)2 )1/2 = 1,05 м
Площадь поверхности, через которую проходит воздух:
4,0 х 1,05 = 4,2 кв.м
Приняв скорость 0,3 м/с, мы получаем расход по вытяжке:
4,2 х 0,3 х 3600 = 4536 куб.м/час
Следует обратить внимание на тот факт, что если бы боковые поверхности зонта не примыкали к стенам, то расход воздуха был бы значительно больше (порядка 7100 куб.м/час).
Метод скорости всасывания прост и гарантирует нормальную работу зонта по удалению дыма, пара и тепла. Этот метод рекомендуется применять как поверочный для других расчетных схем и только для традиционных вытяжных зонтов.
3. Метод мощности оборудования
Метод мощности оборудования основывается на немецком нормативе VDI 20.52. Этот документ включает в себя таблицы, которые приводят удельные количества явной и скрытой теплоты, выделяемой оборудованием в помещение на 1 кВт подведенной к технологическому оборудованию мощности.
Эта методика хороша тем, что она научно обоснованно учитывает тепловыделения каждого типа оборудования.
К недостаткам относят тот факт, что VDI 20.52 была разработана в 1984-м году; с тех пор технологическое оборудование изменилось; соответственно, некоторые значения явной и скрытой теплоты требуют проверки.
На основании этого метода производители оборудования составили таблицы для реального технологического оборудования:
Расход удаляемого воздуха (куб.м/час) на 1 кВт мощности
Оборудование
Электричество
Газ
Мармит
40
60
Скороварка
25
-
Конвектомат
50
-
Гриль, саламандр
166
166
Плита конфорочная (с закрытым огнем)
161
176
Сковорода опрокидывающаяся
161
176
Фритюрница
141
-
Печь
161
176
Гриль на углях
252
307
Водяная баня, тепловой стол
151
-
Кипятильник
15
-
Холодильное оборудование
302
-
Печь микроволновая
15
-
Печь для пиццы
76
-
Плита индукционная
101
-
Для каждой единицы оборудования нужно умножить мощность на коэффициент одновременности, который учитывает несинхронность работы аппаратов тепловой обработки на полную мощность. Если этот коэффициент не известен, то его берут из таблицы:
Тип кухни
Коэффициент одновременности
Кухня ресторана
0,8-1
Кухня ресторана быстрого питания
0,8-1
Кухня для обучения персонала
0,5-0,7
Кухня столовой
0,5-0,8
Возвращаясь к примеру со школьной столовой, подсчитаем расходы воздуха для установленного в ней оборудования:
Оборудование
Мощность, кВт
Расход удаляемого воздуха, куб.м/час
1
Фритюрница
7,5
141 х 7,5 = 1058
2
Плита (4 конфорки + печь-духовка)
11,5 + 5
161 х 11,5 + 126 х 5 = 2482
3
Мармит на водяной бане
15
40 х 15 = 600
4
Сковорода опрокидывающаяся
15
161 х 15 = 2415
5
Конвектомат
10
50 х 10 = 500
Принимая коэффициент одновременности равным 0,65, получаем общий расход воздуха, удаляемого из горячего цеха:
Печь традиционной конструкции с естественной конвекцией
300
Открытый огонь
200-500
Фритюрница
менее 300 порций
1000 (на 10 л масла)
более 300 порций
2500 (на 50 л масла)
Видно, что данная методика учитывает площадь тепловыделяющего оборудования, но не принимает в расчет его мощность. Для рассчитываемой нами столовой расходы удаляемого воздуха по этому методу составят:
Оборудование
Расход удаляемого воздуха, куб.м/час
1
Фритюрница (10 л масла)
1000
2
Плита (4 конфорки + печь-духовка)
1000 + 300 = 1300
3
Мармит на водяной бане (60 л)
500
4
Сковорода опрокидывающаяся
1000
5
Конвектомат (6 уровней)
1000
Учитывая коэффициент одновременности (0,65), получаем общий расход воздуха, удаляемого из горячего цеха:
поверочный метод для других методик; подходит только для традиционных зонтов
4536
3
метод мощности оборудования
наиболее часто применяемый
4585
4
метод типа оборудования
не учитывает мощность оборудования
3120
Видно, насколько некорректен метод расчета по кратностям для современной кухни, насыщенной тепловыделяющим оборудованием. Обращает на себя внимание и тот факт, что европейских инженеров не смущает кратность воздухообмена в горячем цехе 70…100 обменов в час; при том, что подвижность воздуха ограничена пределами 0,3-0,5 м/с.
Расходы воздуха, получаемые по описанным методам (кроме метода кратностей), даны для вытяжных зонтов традиционной конструкции. Применительно к системе фильтрующих потолков расчетные расходы должны быть уменьшены на 20…25%, к приточно-вытяжным зонтам — на 30…40 %.
Энергопотребление системы вентиляции составляет примерно 30% от общего потребления энергии современной профессиональной кухни (остальные затраты — тепловая обработка пищи 30%, холодильная техника 10%, горячее водоснабжение 15%, мойка посуды 15%). Фильтрующие потолки и приточно-вытяжные зонты позволяют значительно экономить долю энергии, приходящуюся на вентиляцию, и потому активно внедряются. Статистика показывает, что во Франции сейчас примерно 50% горячих цехов оборудовано традиционными вытяжными зонтами, примерно 23% — приточно-вытяжными индукционными зонтами и около 27% — фильтрующими потолками.