Примеры расчета системы вентиляции ресторана

Вентиляция кафе, бара, ресторана, впрочем, как и любого другого объекта, представляет собой комплекс мероприятий, нацеленных на создание комфортной атмосферы и безопасности посетителей и персонала заведения.

Как и любое другое учреждение, предприятия общественного питания, помимо основных помещений (обеденных залов, горячего, холодного цехов и пр.), имеют вспомогательные (кладовые, холодильные камеры, бочковые). К каждому из этих помещений предъявляются свои требования по воздухообмену, температуре воздуха, пожарной категорийности. Кроме того, нормативными документами регламентируется возможность или невозможность обслуживания одной системой вентиляции различных помещений или групп помещений, необходимость установки систем противодымной вентиляции, вентиляции подпора воздуха.

Пример реализованного проекта вентиляции ресторана №1

Исходные данные:

• Расчётный воздухообмен горячего цеха 2600 м3/час.
• Зал 1 на 50 человек;
• Зал 2 на 25 человек;
• Зал 3 на 25 человек.

Рассмотрим три различных варианта, которые для удобства сведём в таблицу:

Расчет систем вентиляции	Вариант 1 Курение запрещено	Вариант 2 Курение разрешено в залах 2, 3	Вариант 3 Курение во всех залах
Торговая зона
Приток залы для некурящих	4000 м3/час	2000 м3/час	-
Приток залы для курящих	-	5000 м3/час	10000 м3/час
Вытяжка залы для некурящих	2400 м3/час	400 м3/час	-
Вытяжка залы для курящих	-	5000 м3/час	10000 м3/час
Общий приток/вытяжка в торговую зону	4000/2400 м3/час	7000/5400 м3/час	10000/10000 м3/час
Технологическая зона
Приток горячего цеха	1000 м3/час	1000 м3/час	2600 м3/час
Вытяжка горячего цеха	2600 м3/час	2600 м3/час	2600 м3/час
Общий воздухообмен
Общий воздухообмен приток/вытяжка	5000 м3/час	8000 м3/час	12600 м3/час

Описания конкретных решений

Рассмотрим реализацию указанных трёх вариантов притока и вытяжки в торговые залы на основе вентиляционных агрегатов с роторными рекуператорами тепла. Рекуперация (передача тепла удаляемого воздуха поступающему) является одним из важных способов экономии природных ресурсов и уменьшения выделенной и потребляемой мощности. Обращаю внимание, что воздух, удаляемый из горячего цеха, не проходит через рекуператор, так как он содержит большое количество примесей, которые быстро выведут из строя фильтр и сам рекуператор. Результаты сведены в табл.№2

Таблица №2

№ п.п.	Вариант использования торговых залов	Воздухообмен Приток/ вытяжка м3/час	Суммарная мощность обогрева (кВт)	Эффективность обратной передачи тепла (кВт)	Эффективность использования рекуператора
1.	Курение запрещено	4000/2400	31	52	1,67
2.	Курение в залах 2,3	7000/5400	41	113	2,76
3.	Курение во всех залах	10000/10000	40	193	4,83

В последней колонке приведена эффективность использования рекуператора по следующему показателю: «отношение мощности полученной за счёт обратной передачи тепла к реально затраченной».

Как видно из примеров, в том случае, когда объёмы приточного и вытяжного воздуха различны, эффективность рекуперации снижается, тем больше, чем существеннее эта разница. Максимума эффективность рекуперации достигает в том случае, когда объёмы поступающего и удаляемого воздуха равны. В нашем примере это вариант, когда курение разрешено во всех залах. Несмотря на столь обнадёживающий результат (ещё бы, воздухообмен гораздо больше, энергопотребление почти такое же, эффективность использования рекуператора максимальная) я бы не спешил рекомендовать этот вариант к использованию по ряду причин, основные из которых следующие.

• Расчет систем вентилиции наиболее важный этап всей работы. Перетекающий воздух не должен идти из помещений, где происходит курение, так, как запах табачного дыма отрицательно скажется на вкусе приготовляемой пищи. Это означает, что невозможно создать требуемое разрежение 60% в горячем цеху, а приточная установка технологической зоны, и общий воздухообмен должна быть существенно больше (см. Табл.1);
• Увеличение воздухообмена потребует воздуховодов больших сечений, что может встретить сопротивление со стороны архитекторов (вполне уместное, надо заметить);
• Не все посетители любят, чтобы их соседи курили.

Всех этих недостатков лишён второй вариант, в котором и курящим предоставлено достаточно места, и некурящие не испытывают дискомфорта, и нет необходимости очень сильно увеличивать воздухообмен. Обратите внимание на следующее обстоятельство: зона, где не курят обязательно должна быть ближе к технологической, чем зона для курения. Очевидно, что если бы курение было бы разрешено не во втором и третьем залах, а в первом, пришлось бы менять все расчеты, и увеличивать воздухообмен, так, переток воздуха содержащего табачный дым в технологическую зону недопустим.

Практические выводы

• Вентиляция кафе и ресторанов сложная задача, где нет готовых решений и которую необходимо решать комплексно.
• Приточку технологической зоны рекомендуется делать с охлаждением, для того, что бы не увеличивать сверх меры воздухообмен в горячем цехе, и обеспечить допустимые условия для работающих там людей.
• Если в помещениях ресторана предполагается курение, рекомендуется делать две зоны: одну для курящих, вторую - для некурящих. При этом необходимо следить, что бы зона, где курение разрешено, не граничила с технологической зоной, это позволит соблюсти требуемые нормы без неоправданного увеличения воздухообмена.

Пример реализованного проекта вентиляции ресторана №2

В рассматриваемом случае ресторан имеет два зала — для курящих и неку­рящих. Для помещения ресторана характерна плотная расстановка мест для по­сетителей. Это типичный случай, в котором определяющим параметром является каче­ство воздуха.

Размеры помещения:

• Общая площадь -132 м2
• Высота - 3,0 м
• Объем -396,0 м2

Максимальное количество людей в ресторане:

• Курящих 48 чел.
• Некурящих  48 чел.
• Работников ресторана 6 чел.
• Max количество посадочных мест 102
• Площадь на одного посетителя 1,38 м2

Критерии проектирования:

Температура воздуха в зоне обслуживания:

• Max температура воздуха 260С
• Min температура воздуха 200С
• Расчетная температура воздуха 230С
• Max вертикальный температурный градиент 2,00С/м

Требования владельца ресторана к каче­ству воздуха:

• соответствие законодательным предпи­саниям (в большинстве стран имеются на­циональные требования для расхода вентиля­ционного воздуха на одного посетителя ре­сторана);
• хорошее качество воздуха;
• минимизация воздействия табачного ды­ма на некуряших.

Стратегия вентиляции

Основной проблемой в зале для курящих является качество воздуха. Хотя применение вытесняющей вентиляции дает хорошие ре­зультаты, этого может быть не достаточно для обеспечения требуемого качества возду­ха для некурящих. Вентиляция должна быть спроектирована таким образом, чтобы из за­ла для курящих в зал для некурящих дым не поступал или поступал в минимальном ко­личестве. Это обеспечивается за счет созда­ния подпора воздуха (превышения расхода приточного воздуха над вытяжным) в зале для некурящих и разрежением в зале для ку­рящих. Зона курения (с учетом строительных элементов) должна быть организована таким образом, чтобы дым не попадал в зону для некурящих

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха

Максимальное количество людей, одно­временно находящихся в помещении, равно 102 чел. Принимая расход вентиляционного воздуха на одного человека равным 20 л/с, вычисляем расход воздуха, требуемый для стратификации загрязняющих веществ над головами сидящих людей:

qS = 102 * 20 л/с = 2 040 м/с (7 344 м3/ч)

Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта

Приведенные в таблице данные о теплопоступлениях в помещении показывают, что почти 90 % теплопоступлений приходится на посетителей.

Люди	102 чел.	85 Вт/чел.	8670Вт	65,7 Вт/м2
Освещение	12 ламп	100 Вт/чел.	1200Вт	9,1 Вт/м2
Итого			9870 Вт	74,8 Вт/м2

В обычный день ресторан открыт на пару часов в обеденное время и гораздо дольше ве­чером. Расход воздуха, требуемый для отвода избыточного тепла, должен определяться с учетом тепла, аккумулируемого элементами конструкции здания.

Для данного примера предполагается, что аккумулирование тепла строительными кон­струкциями сокращает потребность в охлаж­дении воздуха на 40%. Таким образом, тепло­вая нагрузка системы вентиляции составит:

Фnet = 0,6*9,87 кВт = 5,92 кВт

что соответствует удельной тепловой нагрузке 44,9 Вт/м2.

Высота помещения равна 3 м. Верти­кальному температурному градиенту 2°С/м соответствует разность температур воздуха у пола и потолка 6°С. С учетом «правила 50%» находим, что разность тем­ператур приточного и вытяжного воздуха составляет 12°С.

Однако, учитывая, что большинство воздухораспределителей не создают сквоз­няков у пола при меньшем перепаде температур, величина в 12 °С представляется за­вышенной. Примем максимальную раз­ность температур приточного и вытяжного воздуха:

?? = ?E – ?S = 100C

Учитывая все сказанное, находим расход вентиляционного воздуха:

qS = 490 л/с (I 770м3/ч)

Комментарий: Максимальное значение разности температур 10 °С приточного и вы­тяжного воздуха сходна с величиной, обычно применяемой для смесительной вентиляции. Таким образом, объемный расход воздуха, требуемого для отвода избыточного тепла одинаков как для вытесняющей, так и для смесительной вентиляции.

Результаты расчета воздухообмена

Расход вентиляционного воздуха: При сравнении расхода вентиляционного воздуха, определенного по требованиям к качеству воздуха и теплового комфорта, нахо­дим, что для обеспечения качества воздуха требуется расход 20 л/(с*чел.), в то время как расход для обеспечения теплового комфорта существенно ниже. Поэтому был выбран компромисс qS = 10 л/(с*чел.), что соответствует разности температур приточного и вытяжного воздуха 4,9 ~ 5 °С. При таких условиях обеспечивает­ся приемлемое качество воздуха при полно­стью заполненном ресторане и допустимая разность температур. Однако большую часть времени ресторан заполнен только наполови­ну, и в этом случае расход воздуха может дохо­дить до 20 л/(с*чел.), что определяет отлич­ное качество воздуха.

Расчетное качество воздуха: Сидящий человек выделяет около 20 л/чел. С02 в час или 0,006 л/с. Предположив, что концентра­ция С02 в приточном (наружном) воздухе составляет cS = 350 ррт, мы можем вычислить концентрацию С02 в вытяжном воздухе, сE (см. таблицу). Помним при этом, что каче­ство воздуха в зоне дыхания выше, чем в вы­тяжном воздухе.

Расчетное качество воздуха для системы вентиляции ресторана

Расчетное качество воздуха для системы вентиляции ресторана		При min расходе	При max расходе
Объемный расход воздуха на человека	qS/n	10 л/с	20 л/с
Увеличение концентрации СО2	CE – CS	600 ppm	300 ppm
Концентрация СО2 в вытяжном воздухе	СE	950 ppm	650 ppm

Расчетные значения температуры воздуха для системы вентиляции ресторана

Расход воздуха	?S	1020л/с = 3672 м3/ч
Разность температур вытяжного и приточного воздуха	?E – ?S	4,90С
Температура воздуха на уровне пола	?F	22,20С
Температура приточного воздуха	?S	19,80С
Температура вытяжного воздуха	?E	24,70С
Средний вертикальный градиент температур	S	0,80С/м
Температура воздуха на высоте 1,1 м от пола	?1,1М	230С
Разность температур воздуха на высоте 1 м от пола и в приточном воздухе	?1М – ?S	3,30С

Расчетные значения температур

Расход воздуха	Общий qS, л/с	На человека qS/n, л/(с*чел.)	На единицу площади помещения
			л/(с*м2)	м3/(ч*м2)
По качеству воздуха	2040	20,0	15,45	55,6
По тепловому комфорту	490	4,8	3,71	13,4
По национальным стандартам	—	—	—	—
Расчетный расход	1020	10	7,73	27,8
Кратность воздухообмена	9,3 ч-1

Размещение воздухораспредели­телей

Места расположения воздухораспредели­телей (BP)

При определении мест установки возду­хораспределителей следует помнить, что многие рестораны в течение срока службы вентиляционной системы могут модифици­роваться несколько раз. Поэтому воздухора­спределители и воздуховоды должны разме­щаться таким образом, чтобы при рекон­струкции помещения вентиляционная си­стема требовала лишь небольших измене­ний. Более того, при проектировании вен­тиляционной системы не должно выдвигаться требований, убрать или переставить мебель из тех или иных мест, если управляю­щий ресторана полагает наиболее целесообразным размещение мебели именно в этих местах.

Воздухораспределители размещаются вблизи двух колонн, BP I и BP 2, и в проходе за дверью между кухней и рестораном. BP 3. Возможно, в этих местах не будет столиков для посетителей, поэтому при необходимости примыкающая зона может быть большой. Воздухораспределители не устанавливаются у стен, так как в этом случае они могли бы находиться слишком близко к некоторым столикам.

Воздухораспределители BP 1 и BP 2

 

Рядом с двумя расположенными там колоннами ши­риной 0,7 м устанавливаются два полуцилин­дрических настенных воздухораспределителя такого же диаметра.

На плане посадочных мест видно, что ноги сидящих людей могут нахо­диться не ближе чем 1,5 м от воздухораспределителя. Из рисунка можно понять, что каждый воздухораспределитель может по­давать в зал воздух с расходом более 350 л/с. Несколько перестраховываясь из соображений безопасности, выбираем значение рас­хода BP I и BP 2:

qS= 320 л/с

Некоторые места расположены ближе чем 1,5 м от BP 2. Для зашиты этих мест от сквозняка между ними и BP 2 устанавливают­ся перегородки.

Воздухораспределитель BP 3

  

На рисунке показана прямоугольная по­верхность, отведенная для установки BP 3.

Ширина передней стороны поверхности равна 2,5 м, высота — 1,25 м. Расстояние меж­ду воздухораспределителем и ногами ближай­шего посетителя около 1,5 м. На этой поверх­ности в качестве устройства BP 3 устанавли­ваются два плоских воздухораспределителя (см. рис.). Каждый из них имеет размеры: высота 1,2 м, ширина 1,1 м, глубина 0,3 м. На рисунке представлена зависимость длины примыкающей зоны от расхода приточного воздуха при перепаде температур 3 °С. При длине примыкающей зоны 1,5 м каждая уста­новка подает около 180 л/с, а обе — соответ­ственно 360 л/с.

Комментарий: При установке двух или бо­лее воздухораспределителей близко друг к другу потоки воздуха из них сливаются, и примыкающая зона становится больше, чем у одного отдельно стоящего воздухораспреде­лителя. Принимая во внимание этот эффект, расход приточного воздуха для BP 3 умень­шен с 360 л/с до 320 л/с.

Общий расход вытяжного воздуха в поме­щении составляет 1020 л/с. Для предотвра­щения перемещения воздуха в зал для неку­рящих вытяжка из зала для курящих произво­дится более интенсивно, чем из зала для не­курящих. Кроме того, между двумя залами под потолком крепится завеса. Ее положение показано на рисунке.

Основные показатели проекта ресторана

Общий избыток тепла	74,8 Вт/м2
Избыток тепла, отводимый вентиляцией	45,5 Вт/м2
Расход вентиляционного воздуха	7.73 л/(с*м2)=27,8м3/(ч*м2) 10 л/(с*чел.)=36м3/(ч*чел.)
Кратность воздухообмена	9,3 ч-1