果海鳳 錢(qián)嘉宏 宋昂揚(yáng) 王英琦 李瑞雪

北京市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

住宅建筑內(nèi)多為中餐廚房，炊事多為烹炒煎炸，油煙多，做飯次數(shù)多，空氣污染嚴(yán)重。廚房也是住宅中舒適性標(biāo)準(zhǔn)最低的場(chǎng)所，一般僅設(shè)暖氣，基本無(wú)空調(diào)，全年開(kāi)窗通風(fēng)，冬天冷，夏天熱。

住宅廚房?jī)?nèi)一般僅設(shè)抽油煙機(jī)，靠開(kāi)窗自然補(bǔ)風(fēng)。一方面，由于油煙機(jī)性能差異，不能有效排除室內(nèi)油煙，到處彌漫著炒菜做飯的味道，極大影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。另一方面，開(kāi)窗自然通風(fēng)，冬季冷，夏季熱。廚房往往成了家庭成員最不愿進(jìn)入的地方，同時(shí)也是被動(dòng)房?jī)?nèi)能耗較高和設(shè)計(jì)最大的難題。

1 中式廚房的暖通設(shè)計(jì)

1.1 采暖制冷

住宅暖通設(shè)計(jì)中，居室內(nèi)溫度為20 ℃，廚房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)溫度一般為16 ℃[1]，采暖多為暖氣或地板采暖。夏季廚房室內(nèi)溫度小于29 ℃即可，無(wú)特別要求，夏季通風(fēng)溫度≤35 ℃，基本無(wú)空調(diào)。高檔住宅廚房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)了空調(diào)，也僅在廚房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)送風(fēng)口，空調(diào)機(jī)安裝在廚房外。為了保證廚房油煙不被吹到其他空間或空調(diào)內(nèi)部，廚房必須保持負(fù)壓。所以油煙機(jī)的排風(fēng)量一般很高（1000～1500 m3/h），且大于空調(diào)送風(fēng)量。

1.2 排風(fēng)排煙

廚房?jī)?nèi)分為灶臺(tái)區(qū)和非灶臺(tái)區(qū)。在非炊事時(shí)段，全面通風(fēng)換氣次數(shù)不宜小于3 次/h[2]，一般設(shè)計(jì)為4～6次/h。炊事時(shí)段，換氣次數(shù)為40～60 次/h（中餐）。廚房補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)與排風(fēng)量相匹配，且宜為排風(fēng)量的80%～90%。

廚房排煙有排氣扇和抽油煙機(jī)兩種方式。老式住宅，通風(fēng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，僅設(shè)排氣扇，功率小，噪聲低，耗電少，空氣負(fù)壓小，排煙效果差，且廚房?jī)?nèi)和排氣扇周邊油煙較多，衛(wèi)生質(zhì)量差。新建住宅廚房?jī)?nèi)，均設(shè)計(jì)了排油煙豎井，安裝了油煙機(jī)，風(fēng)力強(qiáng)大，排油煙效果最佳，廚房衛(wèi)生狀況得到了極大的改善。問(wèn)題是：補(bǔ)入新風(fēng)量不足，油煙外溢嚴(yán)重，構(gòu)造復(fù)雜，清洗困難，需專(zhuān)業(yè)安裝和清洗。

1.3 補(bǔ)風(fēng)

炊事時(shí)，廚房形成負(fù)壓，必須進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。補(bǔ)風(fēng)是為了保證良好的排煙效果。有三種方式：室外自然風(fēng)補(bǔ)風(fēng)，鄰室滲透補(bǔ)風(fēng)和空調(diào)送風(fēng)。

室外新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)通過(guò)直接開(kāi)窗實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易操作，符合我國(guó)國(guó)情和大多數(shù)人的生活習(xí)慣。極端天氣下，比如霧霾天或揚(yáng)沙天，不宜直接開(kāi)窗。夏季，室外自然風(fēng)溫度很高，大量無(wú)組織的熱空氣涌入，廚房會(huì)很容易常處于過(guò)熱狀態(tài)。冬季，直接開(kāi)窗通風(fēng)會(huì)導(dǎo)致廚房?jī)?nèi)過(guò)冷，甚至出現(xiàn)結(jié)露、結(jié)冰等現(xiàn)象。

廚房為負(fù)壓區(qū)，室外和鄰室的氣流會(huì)通過(guò)門(mén)窗或縫隙滲透進(jìn)入廚房。如果廚房的門(mén)縫隙較大或炊事時(shí)不關(guān)門(mén)，抽油煙機(jī)強(qiáng)大的吸力，會(huì)使得居室內(nèi)的舒適氣流會(huì)大量涌進(jìn)廚房，影響居室內(nèi)的冷熱溫度，舒適性差。

高檔住宅的廚房?jī)?nèi)設(shè)有空調(diào)，作用有：調(diào)節(jié)廚房溫度，同時(shí)起到補(bǔ)風(fēng)作用。

2 中式廚房的被動(dòng)房設(shè)計(jì)難點(diǎn)

中式廚房的特殊性，使得廚房宜設(shè)獨(dú)立的排油煙補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)[3]。排油煙系統(tǒng)一般為專(zhuān)用排油煙豎井+抽油煙機(jī)，但被動(dòng)房?jī)?nèi)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，又要保證廚房?jī)?nèi)非炊事時(shí)的氣密性和炊事時(shí)的安全性，及對(duì)整個(gè)居室最少的影響，這也是被動(dòng)房?jī)?nèi)廚房通風(fēng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。

2.1 采暖制冷

被動(dòng)房冬夏負(fù)荷很小，且有新風(fēng)要求，所以一般無(wú)傳統(tǒng)的采暖形式，更多的是依靠新風(fēng)采暖或新風(fēng)+輔助供冷供暖的形式。

被動(dòng)房?jī)?nèi)的暖通空調(diào)末端主要有新風(fēng)空調(diào)一體機(jī)、新風(fēng)+風(fēng)機(jī)盤(pán)管、新風(fēng)+VRV、新風(fēng)+輻射供冷供暖（毛細(xì)管）等。無(wú)論是哪種形式，廚房由于排風(fēng)排煙要求，是負(fù)壓區(qū)。作為氣流組織的最末端，廚房一般只設(shè)回風(fēng)口或排風(fēng)口，或非炊事時(shí)開(kāi)門(mén)，通過(guò)回風(fēng)解決廚房?jī)?nèi)的冷暖問(wèn)題。

2.2 排煙補(bǔ)風(fēng)

被動(dòng)房?jī)?nèi)氣密性非常好，為了保證廚房?jī)?nèi)氧氣量充足和灶具的正常使用，必須設(shè)計(jì)獨(dú)立的排油煙和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。被動(dòng)房?jī)?nèi)廚房的通風(fēng)系統(tǒng)主要有四種形式（表1）。

表1 廚房通風(fēng)方式

圖1 方案一管路布置圖

圖1 為方案一，新風(fēng)空調(diào)一體機(jī)在廚房吊頂內(nèi)安裝，不設(shè)專(zhuān)門(mén)的補(bǔ)風(fēng)方式，廚房外窗僅滿(mǎn)足被動(dòng)房的要求即可，但必須有可開(kāi)啟扇，做飯時(shí)抽油煙機(jī)開(kāi)啟，手動(dòng)打開(kāi)廚房窗戶(hù)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。此方式最簡(jiǎn)單，初投資低，外墻開(kāi)洞少，但需人為手動(dòng)開(kāi)啟，不能實(shí)現(xiàn)智能化。必須提醒住戶(hù)做飯時(shí)開(kāi)窗，一旦沒(méi)有開(kāi)窗通風(fēng)，不僅會(huì)影響居室內(nèi)的空氣品質(zhì)，甚至?xí)斐勺鲲垥r(shí)氧氣量供給不足，不能燃燒或影響充分燃燒，引發(fā)CO 中毒或發(fā)生爆炸等安全問(wèn)題。

圖2 為方案二布置圖，圖3 為外窗安裝圖。此方案在廚房外窗上部增加一個(gè)上亮子（高度至少400 mm），將其做成電動(dòng)開(kāi)啟（內(nèi)倒開(kāi)啟）并可與抽油煙機(jī)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)抽油煙機(jī)開(kāi)啟時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，無(wú)需人為手動(dòng)控制。聯(lián)動(dòng)可借助智能家居實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)是外墻開(kāi)洞少，無(wú)結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，利用窗戶(hù)加電動(dòng)開(kāi)窗器實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)風(fēng)。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，需增加電氣管路。能耗較方案一增加了電動(dòng)開(kāi)窗器的電量消耗。

圖2 方案二管路布置圖

圖3 方案二外窗安裝圖

圖4 為方案三，廚房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)獨(dú)立的排油煙補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)[3]，廚房外墻上設(shè)計(jì)單獨(dú)的補(bǔ)風(fēng)管和電動(dòng)密閉閥門(mén)。補(bǔ)風(fēng)管須在外墻上開(kāi)洞，廚房面寬一般不大，至少要開(kāi)三個(gè)風(fēng)洞，很難實(shí)現(xiàn)，一般會(huì)考慮在鄰室房間開(kāi)洞，這既增加精裝吊頂，又影響居室空間和舒適性。為了保證補(bǔ)風(fēng)口的氣密性，必須使用金屬電動(dòng)風(fēng)閥，該管路穿過(guò)建筑外墻且無(wú)法用保溫完全包裹，這就導(dǎo)致其表面在冬季存在嚴(yán)重的結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)該設(shè)備放置于櫥柜中，占用空間大。工程和設(shè)備造價(jià)都較高。

圖4 方案三管路布置圖

圖5 方案四管路布置圖

圖5 為方案四，即增大新風(fēng)取風(fēng)管管徑，并增加一個(gè)旁通支路，設(shè)計(jì)電動(dòng)百葉風(fēng)口（或電動(dòng)密閉閥+普通百葉風(fēng)口），平時(shí)關(guān)閉，炊事時(shí)開(kāi)啟抽油煙機(jī)，電動(dòng)百葉風(fēng)口（或電動(dòng)風(fēng)閥）聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟，進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。此補(bǔ)風(fēng)效果較好，補(bǔ)風(fēng)管走梁下，用吊柜包著風(fēng)管?？拷橛蜔煓C(jī)的地方在吊柜上開(kāi)孔。既能保證結(jié)構(gòu)安全，又使得冷空氣盡量少得跨越廚房空間，對(duì)室內(nèi)冷負(fù)荷影響較小。但每戶(hù)建筑外墻上需開(kāi)大洞，至少預(yù)留250 mm的套管，建筑結(jié)構(gòu)工程造價(jià)成本高，很難實(shí)現(xiàn)。

3 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析

以首開(kāi)通州共有產(chǎn)權(quán)房某住宅樓為計(jì)算模型，分別建立了四種方案的PHPP 模型，在其他設(shè)計(jì)參數(shù)均相同的情況下，比較廚房四種補(bǔ)風(fēng)方式對(duì)供暖需求，制冷需求及一次能耗的影響，比較其節(jié)能特性，并采用熱橋計(jì)算軟件對(duì)四種通風(fēng)方式進(jìn)行了熱橋計(jì)算，進(jìn)行了熱橋分析（表2）。

表2 四種通風(fēng)方式比較

比較可知，方案三對(duì)熱橋的影響最大，采暖需求較其他三種方案也最大。方案二和方案一對(duì)其他專(zhuān)業(yè)的影響較小，經(jīng)濟(jì)性最好。方案四的造價(jià)最高，較方案三每戶(hù)增100～200 元左右。方案三對(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)的影響都較大，廚房補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)靠近抽油煙處，補(bǔ)風(fēng)管較長(zhǎng)，對(duì)采暖需求和一次能耗的影響最大。

4 結(jié)論

被動(dòng)房?jī)?nèi)廚房的通風(fēng)設(shè)計(jì)是其設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在，不僅影響建筑的能耗和舒適性，同時(shí)影響著建筑的投資和安全性。本文詳細(xì)介紹了中式廚房的暖通設(shè)計(jì)特點(diǎn)及被動(dòng)房設(shè)計(jì)難點(diǎn)，重點(diǎn)探討和對(duì)比了被動(dòng)式住宅內(nèi)廚房的四種補(bǔ)風(fēng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)的難易程度。并以首開(kāi)通州共有產(chǎn)權(quán)房某住宅樓為計(jì)算模型，采用PHPP 計(jì)算軟件，進(jìn)行了四種通風(fēng)方式的對(duì)比模擬計(jì)算。研究結(jié)果表明，方案一和方案二的廚房補(bǔ)風(fēng)方式最為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，造價(jià)低，但存在安全隱患，不能實(shí)現(xiàn)智能家居聯(lián)動(dòng)。方案三和方案四的廚房補(bǔ)風(fēng)方式，補(bǔ)風(fēng)效果最好，安全性高，易于與智能家居實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和智能控制，但造價(jià)高，實(shí)現(xiàn)較難，需要與建筑、結(jié)構(gòu)和精裝等設(shè)計(jì)人員多次反復(fù)配合。同時(shí)，熱橋系數(shù)較高，采暖需求較大，能耗影響較大。被動(dòng)房建造中應(yīng)綜合權(quán)衡，合理選擇最佳最適宜且較容易實(shí)現(xiàn)的廚房通風(fēng)方式，以達(dá)到最佳的節(jié)能性和最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。