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
- Плита — 4 конфорки (11,5 кВт) печь-духовка (5 кВт)
- Мармит электрический на водяной бане (60 л) 15 кВт
- Сковорода опрокидывающаяся электрическая 15 кВт
- Конвектомат электрический (6 уровней) 10 кВт
Таким образом, теплонапряженность данного горячего цеха составляет:
(7,5 11,5 5 15 15 10) х 1000 / 15 = 4267 Вт/кв.м
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:
(1058 2482 600 2415 500) х 0,65 = 4585 куб.м/час
4. Метод типа оборудования
Согласно этому методу расход воздуха определяется для каждой единицы технологического оборудования и затем суммируется.
| Оборудование | Тип | Объем удаляемого воздуха, куб.м/час |
| Плита | газ | 1500 (на 1 кв.м поверхности) |
| электричество | 1000 (на 1 кв.м поверхности) | |
| Мармит | 75 литров | 500 |
| 100 литров | 600 | |
| 150 литров | 800 | |
| 200 литров | 1000 | |
| 250 литров | 1100 | |
| 300 литров | 1200 | |
| 500 литров | 1500 | |
| Сковорода опрокидывающаяся | газ | 1500 |
| электричество | 1000 | |
| Гриль роторный | 1000 | |
| Стол тепловой | газ | 450 (на 1 кв.м поверхности) |
| электричество | 300 (на 1 кв.м поверхности) | |
| Конвектомат | 6 уровней GN1/1 | 1000 |
| 20 уровней GN2/1 | 2000 | |
| Пароконвектомат | малая модель | 1000 |
| большая модель | 2000 | |
| Кипятильник | 450 | |
| Гриль | газ | 3000 (на 1 кв.м поверхности) |
| электричество | 2000 (на 1 кв.м поверхности) | |
| 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:
(1000 1300 500 1000 1000) х 0,65 = 3120 куб.м/час
5. Заключение
| Метод | Примечания | Расход удаляемого воздуха, куб.м/час | |
| 1 | метод кратностей воздухообмена | ориентировочный метод | 1350 |
| 2 | метод скорости всасывания | 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.