CN102434901B - 圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，包括第一静压箱、和第二静压箱，第一静压箱与第二静压箱对称平行设置，两者之间通过通风管道相连通，通风管道与风机相连，沿第一静压箱的圈型结构的外圈和内圈下方分别设有第一送风通道和第三送风通道，沿第二静压箱的圈型结构的外圈和内圈结构上方设有第二送风通道和第四送风通道。该圈型边部气流封闭式厨房辅助排烟系统的独特设计能够产生相互对撞的六组空气流，通过空气流之间的对撞。从而形成水平方向的空气活塞推移，使试图溢出的烟气回到排烟罩的作用范围内进行抽吸，确保操作人员的空气清洁，为厨房工作人员的区域创造一个相对干净的工作环境的目的。

Description

圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统

技术领域

本发明涉及一种厨房排烟系统，尤其涉及一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统。

背景技术

烹调烟雾的污染甚为严重，是室内重要空气污染物之一，其健康危害研究近年来日益受到重视。烹调过程一般所用的燃料为煤气、天然气、石油液化气、煤。他们的燃烧过程可产生各种有害气体，是厨房烟气的主要来源，烹调食物的食用油有多种，如：豆油、菜籽油、花生油等，它们在150-200℃时热裂分解，产生大量的有害烟气。由于烟气比环境温度要高，其密度相对空气而言就会要小。与周围空气相比较小的烟气密度会产生浮力，致使烟气向上移动，到达厨师的呼吸区。烹饪产生的油烟具有强烈的辛辣味，对鼻、眼、咽喉黏膜有强烈的刺激性，可引起鼻炎、咽喉炎、气管炎等呼吸系统疾病。长期吸入这种油烟，还会导致哮喘恶化，从而增加患肺癌的机会。厨房污染是健康的第四大杀手，每年在全球导致160万人死亡。

研究表明由于厨房炉灶的排风量很大，厨房的空气调节系统必须补充大量的空调送风量。如果不能补充足够的外部空气，不但室内的污染空气不能有效地从排风罩排出，造成厨房内空气品质下降，而且还会影响到餐厅乃至周围环境的空气品质，此外过大的排风量还会造成巨大的能源浪费。国外的餐饮厨房多采用灶台位于房间中间的“岛型”布置方式，这种布置方式更容易导致油烟向四面八方扩散，对操作人员造成极大的危害。如果能在补风的同时，通过各种技术手段把油烟控制在排烟罩的捕集区域内，将会有效改善厨房的空气品质，从而最大限度的保障厨房操作人员的健康。

目前相关研究表明，没有任何一种厨房排烟系统能够100％的排除由于烹饪过程所产生的油烟。现有的厨房排烟系统主要采用在灶台上方设置排烟罩的方式进行排烟，从而对厨房烹饪过程产生的烟气进行稀释，降低室内的烟气浓度，但目前现有技术存在以下几个问题：

1.厨房油烟并不是全部排除，仍然有绝大部分的烟气存在于厨房甚至生活区内，而这部分烟气同样会造成人员健康的危害。

2.厨房的油烟排除并不是直接取决于排烟罩排烟风机功率大小，即排烟罩排风机排风量越大就越有效，因为排烟风机抽力的作用，在厨房内会形成负压，也就是厨房内压力比室外的要小，在这种情况下排烟罩排烟风机将无法完全从厨房内抽出油烟，长时间使用存在的大量的能源浪费。

发明内容

为了更好地克服现有技术存在的技术缺陷或者不足，本发明的目的在于提供一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，该圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统的独特设计能够产生相互对撞的四组空气流，通过空气流之间的对撞。产生活塞流，从而将试图溢出的烟气“赶回”排烟罩捕集区，进而在排烟罩周边产生一个安全、卫生的环境，最终为厨房工作者创造一条健康，安全的工作环境。

为了实现上述任务，本发明采用如下述技术方案予以实现：

一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，包括第一静压箱和第二静压箱，所述的第一静压箱与第二静压箱对称平行设置，两者之间通过通风管道相连通，通风管道与风机相连。

所述的第一静压箱和第二静压箱为圈型静压箱，沿第一静压箱的圈型结构的外圈和内圈下方分别设有第一送风通道和第三送风通道，沿第二静压箱的圈型结构的外圈和内圈结构上方设有第二送风通道和第四送风通道。

所述的第一送风通道和第二送风通道以及第三送风通道和第四送风通道沿水平方向对称设置，且第三送风通道和第四送风通道的出风方向沿圈型结构中心相交，第一送风通道和第二送风通道出风朝向相对。

所述的第一送风通道和第二送风通道沿竖直方向送风，第三送风通道第四送风通道与竖直方向夹角为1°～10°，第一送风通道、第二送风通道、第三送风通道第四送风通道的送风速度为0.2-0.5m/s。

所述的第一送风通道和第二送风通道的截面面积大小相等且为矩形，所述的第三送风通道、第四送风通道的截面面积大小且斜四边形，其中第一送风通道与第三送风通道截面面积比为2∶1。

所述的第一送风通道和第二送风通道之间的纵向距离小于0.1m，第二送风通道和第四送风通道之间的距离纵向小于0.1m。

本发明与传统的厨房排烟相比，具有以下技术优势：

首先本发明的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，所产生的六组撞击射流与墙壁组成一个封闭的气流空间，将操作人员与油烟隔离开，能有效的防止油烟的溢出。传统风幕辅助排油烟系统即便能将操作人员与油烟隔离开，但是由于其他两边并不密封，所以油烟还是会从侧面溢出到厨房内，一样会严重损害操作人员的身体健康。而本系统的六组撞击射流组成的是全封闭的气流空间，这是传统风幕辅助排油烟系统所无法实现的。

第二，空气流之间对撞之后产生活塞流将烟气不断的驱赶到排烟罩的正下方，在正压和排烟罩抽力的联合作用下，有助于排烟罩快速的将烟气排出。

传统的厨房风幕式辅助排烟中的射流是单向、单层的，虽然能对油烟的流动起到一定的导向作用，但是还是存在诸多问题。由于油烟是一种热羽流，它自然会向上流动，如果采用下送风幕，风幕射流与油烟碰撞，就会就是扰乱油烟的流动，反而不利于油烟的排除。而当采用上送风幕时，风幕的射流会卷吸携带走炉灶周围的空气，造成火焰的不完全燃烧，产生更多的有害物质。而对于发明圈型边部气流封闭式厨房辅助排烟系统，六组射流撞击后产生横向的气流运动，既不会造成油烟的扰流，又可以将油烟导入排烟罩最易捕集的中心区域，并且由于源源不断的洁净空气的补充，在正压和排烟罩抽力的联合作用下，有助于排烟罩快速的将烟气排出。因此相对于以前研究的厨房风辅助排烟系统，能够实现排除油烟率达100％。

附图说明

图1本发明的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统结构示意图。

图2为本发明的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统A-A剖面示意图。

图3为本发明的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统送风方向示意图，其中图3a为流场示意图，图3b为模拟气流云图，图3c为模拟气流矢量图。

图4为无圈型边部气流封闭式厨房辅助排烟系统时，模拟厨房的污染物分布情况。

图5为采用圈型边部气流封闭式厨房辅助排烟系统时，模拟厨房的污染物分布情况。

图6为本发明不同对吹风口与数值方向夹角下，放烟系统对烟气的阻挡率示意图。

图7为本发明随着送风通道纵向间距加大而导致厨房内的污染物分布变化。

图8为本发明两组送风通道送风口处面积比为2∶1，第三送风通道5第四送风通道6与竖直方向夹角为10°和15°时，模拟的气流运动矢量图。

图9为本发明两组送风通道送风口处面积比为2∶1，当送风速度0.1m/s时，模拟的气流运动云图。

图10为本发明两组送风通道送风口处不同面积比分别为2∶1，3∶1，4∶1时，模拟的气流运动云图以及不同面积比和送风速度对厨房辅助排烟系统整体造价影响变化示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图3所示，一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，包括第一静压箱1和第二静压箱2，所述的第一静压箱1与第二静压箱2对称平行设置，两者之间通过通风管道8相连通，通风管道8与风机9相连。

所述的第一静压箱1和第二静压箱2为圈型静压箱，沿第一静压箱1的圈型结构的外圈和内圈下方分别设有第一送风通道3和第三送风通道5，沿第二静压箱2的圈型结构的外圈和内圈结构上方设有第二送风通道4和第四送风通道6。

所述的第一送风通道3和第二送风通道4以及第三送风通道5和第四送风通道6沿水平方向对称设置，且第三送风通道5和第四送风通道6的出风方向沿圈型结构中心相交，第一送风通道3和第二送风通道4出风朝向相对。

所述的第一送风通道3和第二送风通道4沿竖直方向送风，第三送风通道5第四送风通道6与竖直方向夹角为1°～10°，研究表明，请参照图6，第三送风通道5和第四送风通道6与竖直方向的夹角在1°至10°之间时送风通道送风对烟气的阻碍作用最好，如果夹角过大，则汇聚点偏离送风位置过远，由于灶台的面积有限，三个边的汇聚点会互相重合，造成乱流。另外如果角度超过10°，例如：夹角为15°时，射流区域距烹饪器具过近，也会造成较大乱流，致使无法达到预期的效果，如图8b所示。如果夹角过小，则向着水平方向的风速过小，容易引起烟气渗漏。而当第三送风通道5和第四送风通道6与竖直方向的夹角在1°至10°之间时，且上下对称设置并均采用倾斜式送风，实现第三送风通道5与第四送风通道6的送风相碰撞，抵消送风的垂直速度分量，叠加水平速度分量，从而形成水平方向的空气活塞推移，活塞推移的技术效果，阻挡烟气并且使来流烟气在其作用范围内的上部空间进行卷吸，从而起到良好的送风效果，参见图6所示。

优选地，第一送风通道3、第二送风通道4、第三送风通道5和第四送风通道6的送风速度为0.2-0.5m/s，整个系统的整体效用最高。如果送风速度过小，由于周围环境和人员操作的扰动，不易形成六组撞击射流，当风速为0.1m/s时，模拟情况如图9a所示，从图中可以看出，由于速度过小，无法形成良好的混合区，会造成油烟的外溢，达不到设计要求。但是如果风速过大，也是没有必要的，不仅会产生较大的噪音，又会造成能源的浪费，如图9b所示。

另外，本发明通过第一送风通道3和第二送风通道4上下相对设置并均采用垂直送风，第一送风通道3和第三送风通道4其送风口面积与第三送风通道5和第四送风通道6送风口面积相比较大，在送风速度等同的情况下，第一送风通道3和第三送风通道4的送风速度小并且处于对撞形态，上下对撞后流体本身所携带的动压或动量会有很大一部分损失，而这部分损失的动压或动量会直接转化为该区域相对于整个通道内的压力差，从而形成正压区，参见图3所示，其中图3a为整个厨房辅助排烟系统的流场示意图，图3b为其模拟气流云图，图3c为其模拟气流矢量图。

由于第三送风通道5和第四送风通道6气流对撞与竖直方向1°-10°的方位夹角且送风口面积较小，其对撞产生的射流动量损失与第一送风通道3和第三送风通道4相比较小，使得沿第三送风通道5和第四送风通道6气流对撞后动压并不会完全转化成静压，从而形成向着通道方向的混合推流，即形成图3中的混合区。第三送风通道5和第四送风通道6气流对撞形成的混合区能够有效将烟气导向排烟罩，防止烟气溢出，实现高效排烟。从而最终达到在阻止油烟向外扩散的同时不占用人员的操作空间，并在为厨房工作人员的区域创造一个相对干净的工作环境的目的。

优选地，第一送风通道3和第二送风通道4的截面为斜四边形。所述的第三送风通道5、第四送风通道6截面为斜四边形。第一送风通道3与第二送风通道4大小相同，第三送风通道5与第四送风通道6大小相同。两组送风通道送风口处面积比为2∶1。这样设计主要是由于在一定的风量下，如何合理的设置送风口大小直接决定着烟气通道内空气的干净程度。由于第三送风通道5、第四送风通道6分别靠在排烟罩内侧，它们送出的风所要抵消的烟气多，所抵消的烟气动量大，所以其风速要比第一送风通道3和第二送风通道4的风速大，即出口面积要比第一送风通道3和第二送风通道4的小。所以两组送风通道送风口处面积比应该大于1∶1，可以为2∶1，3∶1，4∶1等等。但是当这个面积比大于2∶1时，如图10b-图10c所示，由于排烟罩抽力的作用，第一送风通道3与第二送风通道4送出的气流由于速度过小，会在抽力的作用下向内部移动，难以形成有力的正压区，故不能及时补充活塞流所需的空气，导致第三送风通道5与第四送风通道6送风形成的混合区不完整，不能完全保证油烟被隔离在混合区之外，容易导致油烟的溢出。同时又由于正压区的流速过慢，烟气会继续越过正压区，扩散到厨房环境中，危害到人体健康。另外由于厨房灶台工作面积有限，若两组送风通道送风口处面积比过大，将影响正常的工作操作。因此在风量相同的情况下，第一送风通道3与第二送风通道4的截面面积是第三送风通道5、第四送风通道6的2倍，参见图10a所示，能达到最好的送风效果。另外，从图10d中可以看出，随着通道口送风速度和通道口面积比的增大，工程造价会直接受到影响。两条曲线存在一个交点，在这个交点处工程造价是最合理的，这个交点处的通道口送风速度为0.5m/s，其通道口面积比约为1∶2.5。但是我们综合考虑到减少造价，降低噪声等多个影响因素，将通道口面积比往小取值，最终确定第一送风通道3与第二送风通道4的截面面积是第三送风通道5、第四送风通道6的2倍。

第一送风通道3与第三送风通道5之间的纵向距离小于0.1m；第二送风通道4和第四送风通道6之间的距离纵向小于0.1m。当风量一定时，送风通道之间的纵向距离过大会导致本送风通道所喷出的射流不能对撞，从而不能形成射流及正压区，继而不能有效排除烟气。图7表示随着送风通道纵向间距加大而导致厨房内的烟气变化。在间距1m后的烟气浓度明显增加。但是由于厨房灶台的安放位置有限，若这个比值过大，则炉灶的安放位置无法得到保证，因此只能在可利用的位置上采用的最大值。所以在本技术方案中，所取送风通道间的纵向间距为0.1m。这个距离恰好能保证对出射流碰撞，从而保证正压区和射流去的形成，最终有效排出烟气。

由于厨房内用具较多，因此第一静压箱和第二静压箱分别暗装在厨房的灶台和排烟罩顶部，方便人员的操作。

具体实施例：

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

具体实施例：

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

遵从上述技术方案，如图1所示第一静压箱1和第二静压箱2的大小均为圈型，总长为8.0m.宽：0.2m，高：0.3m，通风管道8管径为0.25m×0.25m。风机8送风量为3m³/s。在第一静压箱1下端设置有第一送风通道3，第三送风通道5，在第二静压箱2上端置有第二送风通道4和第四送风通道6。其中第一送风通道3大小为7.2m×0.02m、送风速度为0.2m/s；第二送风通道4大小为7.2m×0.02m、送风速度为0.2m/s；第三送风通道5大小为6.4m×0.02m、送风速度为0.4m/s；第四送风通道6大小为6.4m×0.02m、送风速度为0.4m/s。送风效果如图3所示，上述第一送风通道和第二送风通道与静压箱垂直，第三送风通道与第四送风通道的出风朝向汇聚于一条线，并且第三送风通道以及第四送风通道与竖直方向所呈角度均为1°～10°，出风偏转方向为向系统内侧偏转。所有送风通道及静压箱都嵌入暗装在厨房的灶台及排烟罩上部。

通过上述方案，在厨房进行烹饪时，会产生大量的有害烟气。由于烟气比环境温度要高，其密度相对空气而言就会要小。与周围空气相比较小的烟气密度会产生浮力，致使大量的烟气向上移动，到达厨师的呼吸区。烹饪产生的油烟具有强烈的辛辣味，对鼻、眼、咽喉黏膜有强烈的刺激性，对厨师的健康有极大的危害。本发明中的第一送风通道3和第二送风通道4的垂直送风且出风朝向相对，第三送风通道5和第四送风通道6的倾斜送风与竖直方向所呈夹角为1°～10°，形成了四组相互对撞的空气流，通过空气流之间的对撞。抵消送风的垂直速度分量，叠加水平速度分量。从而形成水平方向的空气活塞推移，并且使烹饪产生烟气无法逃逸到人员的工作区，如图3所示。这六股风力在灶台和排烟罩内相互交汇，在灶台周边形成了三个正压区和三个射流区。在对烹饪产生的烟气进行卷吸，并阻止其向着正压区运动的同时，在灶台周边形成一个干净的空气区域。最终为厨房工作者创造一条健康，安全的工作环境。

通过对一个4.8m×2.4m×2.4m的厨房的模拟，我们可以发现，在传统模式，即只有排烟罩排油烟的情况下，厨房的污染物扩散非常明显，以CO₂为例，根据国家标准的规定厨房内可接受的CO₂质量浓度为0.005，在操作人员的呼吸区CO₂的质量浓度已经达到了0.06-0.07之间，直到距离灶台1m之后才降低到0.005，这样的高浓度会严重危害操作人员的人体健康。而在采用了本发明的U型边部气流封闭式厨房辅助排烟系统后，可以观察到CO₂的分布明显远离人员操作区，在距离灶台0.2m处CO₂浓度已基本区域稳定，在灶台边缘处CO₂的质量浓度已经降低到了0.004，这说明在撞击射流的作用下，污染物被控制在了一定的区域内，从而保证了人体的健康。

Claims (4)

1.一种圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，包括第一静压箱（1）和第二静压箱（2），所述的第一静压箱（1）与第二静压箱（2）对称平行设置，两者之间通过通风管道（8）相连通，通风管道（8）与风机（9）相连；

其特征在于：所述的第一静压箱（1）和第二静压箱（2）为圈型静压箱，

沿第一静压箱（1）的圈型结构的外圈和内圈下方分别设有第一送风通道（3）和第三送风通道（5），沿第二静压箱（2）的圈型结构的外圈和内圈结构上方设有第二送风通道（4）和第四送风通道（6）；

所述的第一送风通道（3）和第二送风通道（4）以及第三送风通道（5）和第四送风通道（6）沿水平方向对称设置，且第三送风通道（5）和第四送风通道（6）的出风方向沿圈型结构中心相交，第一送风通道（3）和第二送风通道（4）出风朝向相对。

2.如权利要求1所述的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，其特征在于：所述的第一送风通道（3）和第二送风通道（4）沿竖直方向送风，第三送风通道（5）和第四送风通道（6）分别与竖直方向夹角为1°～10°，第一送风通道（3）、第二送风通道（4）、第三送风通道（5）第四送风通道（6）的送风速度为0.2-0.5m/s。

3.如权利要求1所述的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，其特征在于：所述的第一送风通道（3）和第二送风通道（4）的截面面积大小相等且为矩形，所述的第三送风通道（5）、第四送风通道（6）的截面面积大小且为斜四边形，其中第一送风通道（3）与第三送风通道（5）截面面积比为2:1。

4.如权利要求1所述的圈型边部气流全封闭式厨房辅助排烟系统，其特征在于：所述的第一送风通道（3）和第二送风通道（4）之间的纵向距离小于0.1m，第二送风通道（4）和第四送风通道（6）之间的距离纵向小于0.1m。

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