Вытяжные зонты для зоны приготовления пищи

Как известно, процесс приготовления пищи  сопровождается распространением запахов, которое происходит, в первую очередь, за счет потоков теплоты от поверхности, на которой готовится пища. В этих воздушных потоках имеются также остатки водяного пара, частиц и паров масла, копоти. Кроме этого, происходит смешивание удаляемых газов, таких как оксид углерода (угарный газ) и углекислый газ, с воздушным потоком. Вследствие разницы плотностей теплого загрязненного и окружающего воздуха, загрязненный воздушный поток начинает двигаться вверх.

Контроль над выделяющимся запахом - это отдельная область исследования процесса вентиляции помещения кухни кафе или ресторана. Причиной сложности этого контроля является снижение чувствительности обоняния через некоторое время после появления человека в помещении с запахом и субъективность в оценке запахов. Восприятие запаха зависит от концентрации определенных частиц в воздухе. Обычно используется два метода для ее уменьшения - локальная вытяжка и подача чистого воздуха в помещение. Несмотря на то, что обычно обе системы применяются совместно, определяющей в этом является первая система, т. е. локальная вытяжка.

Для «перехвата» воздушных потоков, исходящих от поверхности, на которой готовится пища, и для подачи их в сеть воздуховодов используются вытяжные зонты. С этой точки зрения зонты можно назвать локальными вытяжными устройствами. Об­щеобменная вентиляция должна поддерживать разрежение в кухне по сравнению с другими помещениями здания и обеспечивать приемлемые условия для работающего в ней персонала. Система вытяжки зонтом и система общеобменной вентиляции являются разными, но в то же время взаимодополняющими системами.

Принцип работы зонтов локальной вытяжки

Основан на учете естественного давления, заставляющего горячий загрязненный воздух подниматься вверх, и на создании дополнительного разрежения для попадания этого воздуха в воздуховод. Загрязненный воздух, собираемый в зонт, проходит через фильтры, различные в зависимости от степени загрязненности и содержания масла, и подается в сеть воздуховодов.

Вытяжные зонты различаются по форме и назначению. В США имеется достаточно большой опыт проектирования систем вентиляции кухонь промышленного назначения. Стандартом Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) вытяжные зонты подразделяются на два класса.

• К первому классу относятся зонты, устанавливаемые для локализации горячих воздушных пото­ков с частицами масла. Поэтому эти зонты имеют масляные фильтры и устанавливаются непосредственно над поверхностью приготовления пищи.
• Вытяжные зонты второго класса устанавливаются над плитами для удаления относительно чистого нагретого воздуха, не содержащего частиц масла.

Важным моментом в классификации является то, что при использовании зонтов первого класса обязательно наличие противопожарной системы, а второй класс установки этой системы не предусматривает. По своему местоположению и структурным характеристикам зонты подразделяют на два типа: полочного и навесного огласно классификации стандарта Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).

• Зонты полочного типа крепятся к стене на близком расстоянии от поверхности, на которой готовится пища. Их нецелесообразно использовать в местах с высоким содержанием частиц масла в горячем воздухе, их рекомендуется устанавли­вать в невысоких помещениях кухонь.

• Зонты навесного типа устанавливаются над поверхностями приготовления пищи в форме укрытий, собирающих загрязненный воздух. Их предпочтительно использовать для вытяжки воздуха с высоким содержанием паров масел и загрязняющих частиц. Зонты навесного типа подразделяются на три подгруппы:
  • настенные,
  • одиночные островковые
  • парные островковые.

  

Данное оборудование в основном имеют меньший расход вытяжного воздуха в местах, где имеется стена рядом с поверхностью для приготовления пищи. Зонты островкового типа лучше использовать в помещениях с малой площадью и устанавливать их над поверхностью приготовления пищи, расположенной посреди помещения.

Размеры вытяжных зонтов

Для повышения эффективности удаления загрязненного горячего воздуха от поверхностей приготовления пищи необходимо осуществлять правильный подбор размеров зонтов и их правильную установку. Как правило, размеры зонта должны быть больше размера поверхности приготовления пищи, примерно на 15 см, по причине того, что поднимающийся от поверхности приготовления пищи поток воздуха расширяется. В некоторых случаях зонты полочного типа могут быть меньше поверхности приготовления пищи, причем разница подлинной стороне не должна превышать 25 см. Важным фактором является высота установки вытяжных зонтов. Зонты полочного типа в основном размещаются на высоте 45-60 см. При меньшей высоте размещения зонта есть вероятность прилипания к фильтру частиц масла с температурой более 100 °С. При большей высоте теряется эффективность всасывания удаляемого воздуха. Средняя высота установки зонтов навесного типа равна примерно 100-120 см. Для повышения эффективности зонтов данного типа иногда используются краевые завесы, благодаря которым уменьшается «подсос» воздуха с боков и увеличивается скорость потока воздуха.

Фильтры вытяжных зонтов

Масляные фильтры, устанавливаемые в вытяжных зонтах, которые удаляют воздух с содержанием частиц масла, используются для препятствия проникновению этих частиц в сеть воздуховодов и для очистки вытяжного воздуха. Работа масляных фильтров основана на принципе отсеивания частиц масла центробежной силой, которая создается специальными пластинами. Эффективность очистки зависит от конструкции оборудования приготовления пищи, над которым устанавливается вытяжной зонт, а также от скорости воздушного потока, температуры воздуха и конструкции фильтра.

В каждом из зонтов в зависимости от конструкции расположены два или несколько комплектов пластин, изготовленных из стали, нержавеющей стали или алюминия. Пластины могут быть постоянно закрепленного или съемного типа.

Съемные пласти­ны очищаются легко - в посудомоечной машине или под струей воды из-под крана. Для промывки постоянно закрепленных пластин используются установленные в зонтах наконечники системы промывки, в которых находится моющее средство. 

Для обеспечения эффективного удерживания частиц масла масляными фильтрами скорость прохода воздуха через фильтр должна поддерживаться в диапазоне 0,8-1,5 м/с. Масляные фильтры располагаются под углом 45-60° - в таком положении устраняется возможность попадания собранных частиц обратно на поверхность приготовления пищи. Температура поверхности масляных фильтров не должна превышать 100 °С. При большей температуре оседающие на фильтре частицы масла частично испаряются и проникают в воздуховод, а остальные - оседают на пластинах и образуют на них корку. 

Расход вытяжного воздуха

При проектировании системы вентиляции кухонь основным показателем является расход воздуха через вытяжной зонт. Зонт с малым расходом воздуха может быть нефункциональным, в результате чего загрязненный воздух будет распространяться по помещению. При завышенном расходе воздуха происходит ненужная трата энергии.

Важным является определение оптимального расхода воздуха для каждого конкретного случая. Расход воздуха определяется в зависимости от типа оборудования для приготовления пищи, типа зонта, высоты его установки, наличия краевых завес, типа приготовляемой пищи, а также от потоков воздуха, присутствующих в помещении. Согласно методу, рекомендуемому стандартами ASHRAE для определения расхода воздуха через вытяжной зонт, сначала выбирается тип оборудования, расположенного под вытяжным зонтом, после чего определяется удельный расход вытяжного воздуха по длине зонта. Для этого используются данные, приведенные в табл. 1 и 2. Немецкие стандарты DIN подходят к данному вопросу, опираясь на расчет расхода воздуха, удаляемого из кухни. Поданному методу, прежде всего, определяется поток явного тепла в помещении в зависимости от типа оборудования для приготовления пищи и способа его использования. Далее идет расчет выделяемого пара и приток скрытого тепла. В качестве расчетного принимается больший из двух расходов вытяжного воздуха.

Классификация по типу оборудования

Класс нагрузки	Вид топлива	Оборудование
Небольшая нагрузка, 200°С	Электричество или газ	Плиты Кастрюли для приготовления пищи на пару Кипятильники с отсеками Растопители сыра
Средняя нагрузка, 200°С	Электричество или газ	Электрический закрытый гриль Закрытые решетки Кастрюли для варки макарон Конвеерные плиты Вертелы
Большая нагрузка, 315 °С	Газ Электричество или газ Жаровня	Открытые решетки
Очень большая нагрузка, 370 °С	Уголь, дрова	Плиты с открытым огнем

Расход удаляемого воздуха в зависимости от нагрузок и типа вытяжного зонта

Тип	Минимальный расход воздуха на единицу длины вытяжного зонта, л/с
	Малая нагрузка	Средняя нагрузка	Большая нагрузка	Очень большая нагрузка
Потолочный настенный	310	465	620	850
Одиночный островковый	620	775	930	1085
Двойной островковый (каждый отдельно)	390	465	620	850

---

Воздуховоды

Воздуховоды в системах с вытяжными зонтами имеют некоторые отличия от воздуховодов, используемых в других системах вентиляции. Эти отличия вызваны необходимостью поддержания минимального риска возникновения пожара, вызываемого наличием частиц масла в воздушном потоке в условиях высокой температуры. Первым, что отличает такой воздуховод, являются более толстые металлические листы, применяющиеся для его изготовления, и герметичные соединения воздуховодов на сварке.

Горизонтальные участки, находящиеся в системе воздуховода между вытяжными зонтами и стволом шахты, должны быть макси­мально короткими, т. к. именно на этих участках возникает повышенная опасность возникновения пожара из-за скапливающихся в них частиц масла.

Для предотвращения скопления частиц масла и падения давления, согласно стандартам DIN, например, разрешается не более четырех отводов на воздуховоде после выхода из вытяжного зонта кухни.

Необходимо обращать внимание на то, чтобы во время изготовления и установки воздуховода в нижней его части были предусмотрены участки для очистки скапливающихся загрязняющих веществ.

До недавнего времени в вытяжных воздуховодах от зонтов принималась скорость воздуха, равная 10 м/с. В стандарте Национальной ассоциации США по гидравлическим приводам (NFPA 96) указано, что если скорость вытяжного воздуха падает ниже 7,5 м/с, то расход воздуха становится недостаточным для удаления всех загрязняющих веществ, образующихся в процессе приготовления пищи, и приводит к их скоплению в воздуховоде.

Скорость воздуха более 13 м/с вызывает проблемы повышения звука и вибрации в воздуховоде. Однако в результате недавних исследований обнаружилась возможная ошибочность данных критериев.

Согласно последним исследованиям, если сеть воздуховодов является герметичной и если температура потока загрязненного воздуха будет сохраняться постоянной, то скопление загрязняющих веществ даже при низкой скорости воздуха не увеличивается. В этом случае критически важным является хорошая герметизация воздуховодов от вытяжного зонта. Поэтому в стандартах Национальной ассоциации США по гидравлическим приводам (NFPA 96) минимальный предел скорости воздуха был снижен до 2,5 м/с.

В воздуховоде от вытяжного зонта не должно быть каких-либо препятствий типа заслонок и других подобных устройств, т. к. они будут содействовать накоплению загрязняющих веществ в воздуховодах. Для аэродинамической увязки воздуховодов без заслонок от вытяжных зонтов, количество которых может быть более одного, должны быть приняты соответствующие меры, в частности, возможно регулирование сопротивлением масляных фильтров. Однако, когда связываются два зонта, один из которых собирает частицы масла, а другой собирает пар, для балансирования системы приемлемо варьировать скорости в различных участках системы. Кроме этого, некоторые производители зонтов в качестве дополнительной услуги предлагают балансировку своего оборудования.

Идеальной системой с вытяжными зонтами является система, в которой скорость воздуха в воздуховодах невысокая, потеря давления незначительная, потеря давления в самих зонтах больше, чем в системе воздуховодов, зонты одной системы однотипны. 

Вентиляторы

Вытяжные вентиляторы должны устанавливаться перед местом выброса воздуха в атмосферу, таким образом, они создают отрицательное давление в сети воздуховодов. С этой целью, как это широко распространено в Северной Америке, используются вытяжные вентиляторы с выбросом вверх. Среди большого числа типов вентиляторов отдается предпочтение центробежным и диаметральным вентиляторам.

Приточные вентиляторы, а точнее приточные установки обязаны быть оборудованы фильтром или группой фильтров из фильтра грубой (до EU4) очистки и фильтра тонкой очистки (выше EU4), нагревательным элементом (калорифером) для нагрева наружного воздуха в холодный период года и конечно самим вентилятором.  

Компенсация удаляемого воздуха

Необходима компенсация большого расхода воздуха, удаляемого из кухни через вытяжные зонты. То, каким образом будет компенсирован удаленный через зонт воздух, является важным фактором для эффективной работы системы вентиляции. Принятие решений по данному вопросу должно вестись с учетом следующих рекомендаций:

• В кухнях необходимо поддерживать отрицательное давление по сравнению со смежными помещениями. Поэтому для компенсации воздуха, удаляемого из кухни через вытяжные зонты и системой общеобменной вытяжной вентиляции, должно использоваться перетекание воздуха из других помещений.
• При проектировании системы вентиляции с большим расходом воздуха происходит увеличение потребления энергии.
• В случае использования некондиционированного воздуха для притока в кухню условия внутренней среды становятся плохими. Помимо достаточного количества воздуха для эффективной компенсации важен способ распределения воздуха в помещении.
• В помещении кухни все время должно сохраняться отрицательное давление, при этом надо обращать внимание на то, чтобы затраты энергии на работу вентиляторов оставались минимальными.

Расход воздуха через вытяжной зонт, особенно в небольших кухнях и помещениях фаст-фуда, может компенсироваться воздухом, получаемым через отверстия в стенах и дверные проемы из смежных помещений. Примером этому могут служить помещения небольших ресторанов и зоны общественного питания (фудкорты) торговых центров.

Компенсация вытяжки из кухни посредством подачи приточного воздуха

Стандарт DIN VDI 2052 подразделяет кухни на группы в зависимости от структурных типов и количества сервируемых порций. В кухнях, где осуществляется сенсорный контроль температуры, для компенсации воздуха, удаляемого через зонт, может быть использована система общеобменной вентиляции. Однако из-за того, что при компенсации системой общеобменной вентиляции удаляемого зонтами воздуха необходима подача больших объемов воздуха, то инженерные решения системы вентиляции оказываются неэкономичными. Для решения этой задачи разработаны системы притока, которые основаны на компенсации большей части удаляемого через зонт воздуха посредством подачи в ближайшую к зонту точку полукондицирнированного воздуха. Поскольку потребовалось бы разделение подаваемого воздуха от общеобменной системы кондиционирования, принцип полукондиционирования осуществляется путем использования специальных автономных устройств.

Большие расходы перетекающего воздуха из смежных помещений в кухню возможно обеспечить с помощью вентиляторов (подобные системы встречаются в основном в больших кафе и ресторанах).