Kuchnia jest nietypowym pomieszczeniem w odniesieniu do projektowanych systemów wentylacji. Powstaje w niej bardzo wiele różnorodnych zanieczyszczeń powietrza: na skutek gotowania (zapachy i wilgoć), zmywania (wilgoć), spalania gazu (produkty spalania gazu). Występują tam także znaczne zyski ciepła związane z gotowaniem posiłków, oświetleniem pomieszczenia oraz obecnością ludzi.

fot: Jeven

Zanieczyszczenia te należy skutecznie usuwać, a także zapobiegać ich rozprzestrzenianiu do pozostałych pomieszczeń [1, 2]. W związku z tym stosowane są różne rozwiązania mogące zapewnić komfort osobom przebywającym w kuchniach. Temperatura powietrza w pomieszczeniu wpływa na wydajność pracy. Komfortowe warunki cieplne powodują zmniejszenie ilości wypadków w miejscu pracy. Zbyt wysoka temperatura wewnątrz (w kuchniach zbiorowego żywienia powyżej 28°C) powoduje gwałtowny spadek wydajności i komfortu pracy (rys. 1.). Systemy wentylacyjne dla kuchni zbiorowego żywienia mają na celu zapewnienie właściwego zapachu i temperatury w pomieszczeniu. Nawiewając do kuchni powietrze, należy pamiętać, że w pomieszczeniu tym powinno panować lekkie podciśnienie. Zapobiegnie to wydostawaniu się z kuchni zapachów i innych zanieczyszczeń. Dlatego też, właściwe obliczenie ilości powietrza wyciąganego jest podstawowym parametrem wpływającym na poprawne działanie systemu i komfort cieplny tj. na jakość powietrza wewnętrznego.

Rys. 1. Produktywność w funkcji temperatury w pomieszczeniu [1]

Wyciąg i nawiew powietrza, transfer powietrza, chłodzenie, utrzymanie odpowiedniego ciśnienia w budynku oraz klimatyzacja pomieszczeń to wszystkie funkcje, jakie należy uwzględnić, projektując większość dużych kuchni.

Obliczanie strumienia powietrza wentylacyjnego

Do prawidłowego określenia strumienia nawiewanego do kuchni niezbędna jest znajomość zysków ciepła emitowanych w pomieszczeniu kuchni. Zyski ciepła w pomieszczeniu kuchni można sklasyfikować w kilku istotnych grupach [1, 2]:

• ze względu na rodzaj emitora:
  • od ludzi,
  • od oświetlenia,
  • od urządzeń technologicznych,
• ze względu na rodzaj zysków ciepła:
  • zyski ciepła jawnego (konwekcja),
  • zyski ciepła jawnego (promieniowanie),
  • zyski ciepła utajonego (para wodna).

Zyski ciepła przedostające się do pomieszczenia na drodze radiacji, nie są natychmiast uwalniane. Energia promieniowania musi być najpierw pochłonięta przez otaczające płaszczyzny (ściany, drzwi i sufity) i przedmioty w pomieszczeniu (meble, ludzi itp.). W chwili, gdy temperatura tych powierzchni wzrośnie powyżej temperatury otoczenia, część tego ciepła uwalniana jest do pomieszczenia na drodze konwekcji. Asymetria promieniowania cieplnego w kuchniach pomiędzy urządzeniami grzewczymi, a otaczającymi ścianami (rozważana jako różnica temperatury promieniowania) jest zwykle znacznie większa niż 20°C. 

Rys. 2. Procent niezadowolonych użytkowników w zależności od asymetrii promieniowania cieplnego [2]

Zyski ciepła w zależności od emitora (grupa 1) zestawione są w niemieckich wytycznych VDI 2052 [3] (tab. 1. i 2.). Aktywność pracowników kuchni wiąże się z wydatkiem energii około 130÷150 W dla standardowej osoby o powierzchni ciała około 1,7 m2, co odpowiada wydatkowi energetycznemu około 88 W/m2. Norma PN-78/B-03421 [4] klasyfi kuje taką pracę jako aktywność fi zyczną małą (do 200 W), z kolei norma PN-EN 7730:2006 [5] klasyfi kuje to jako pracę lekką w pozycji stojącej. Metoda określania zysków ciepła od technologicznych urządzeń kuchennych zlokalizowanych pod okapami kuchennymi związana jest z obliczaniem ciepła oddawanego wskutek konwekcji [2]. Ciepła oddawanego poprzez promieniowanie nie uwzględnia się przy określaniu strumienia powietrza usuwanego przez okap kuchenny. Zyski ciepła jawnego i utajonego od urządzeń technologicznych w kuchni przedstawione są w tabeli 2. 

W wytycznych VDI 2052 zaprezentowana jest również zależność (rys. 3.) pomiędzy zalecaną średnią prędkością powietrza, a jego temperaturą dla średniej aktywności fi zycznej oraz izolacyjności cieplnej odzieży wynoszącej 0,6 clo (bardzo lekka odzież robocza noszona w okresie letnim).

Rys. 3. Zalecana średnia prędkość powietrza w funkcji temperatury powietrza wewnętrznego [2, 3]

W zależności od wytycznych, parametry przedstawiane jako komfortowe w pomieszczeniach kuchni, różnią się nieznacznie.

Wytyczne [6] przedstawiają zalecenia dotyczące projektowanego systemu wentylacji:

• maksymalna temperatura powietrza w pobliżu urządzeń kuchennych: +28°C,
• zalecane temperatury powietrza nawiewanego:
  • strop wentylacyjny – temperatura minimalna: +16°C,
  • wentylacja ogólna – temperatura minimalna: +16°C,
  • doprowadzenie powietrza przez okapy z funkcją nawiewu
  • temperatura minimalna: +10°C,
• stężenie tlenku węgla wynoszące maksymalnie 300 ppm przez 10 minut,
• strumień powietrza nawiewanego – około 85% strumienia powietrza usuwanego.

Parametry komfortowe wg zaleceń firmy Halton przedstawiono w tabeli 3. Z kolei Państwowa Inspekcja Pracy podaje następujące dane [2]:

• zaleca się, by podstawowe pomieszczenia zakładu wyposażone zostały w wentylację mechaniczną o krotności wymian powietrza:
  • kuchnia: 15 do 30 wymian,
  • przygotowalnia: 4 do 8 wymian,
  • zmywalnia: 5 do 10 wymian,
  • pracownia cukiernicza lub deserów: 8 do 12 wymian;
• na otworach wentylacyjnych należy zainstalować kratki z materiału nierdzewnego, o konstrukcji łatwej do zdejmowania i mycia. Kierunek przepływu powietrza: od strony „czystej” pomieszczenia do strony „brudnej”. Pomieszczenia o różnym poziomie wymagań sanitarnych należy włączać do różnych układów wentylacyjnych (nie wolno stosować w tym przypadku układu wspólnego) [8].

(...) 

Okapy

Podstawowym elementem systemu wentylacji kuchni jest okap. Zadaniem okapów kuchennych jest usuwanie ciepła, dymu, oparów i innych zanieczyszczeń. Strumień ciepła znad urządzeń absorbuje zanieczyszczenia wyzwalające się podczas procesu gotowania. Okapy kuchenne mogą być zaliczone do jednej z dwóch kategorii. Decyduje o tym ich indywidualne zastosowanie. TYP I: Okapy przeznaczone do usuwania zanieczyszczeń takich jak: dym i opary tłuszczu wytwarzane w procesie przygotowania żywności. Odpowiadają one wymogom konstrukcyjnym NFPA-96. TYP II: Okapy przeznaczone do usuwania zanieczyszczeń, takich jak ciepło i para wodna powstających podczas przygotowania posiłków lub podczas zmywania [1, 7, 8].

Obecnie bardzo popularnym rozwiązaniem są tzw. okapy indukcyjne [1, 9]. Okap indukcyjny realizuje zamierzenie, które pozwala na wprowadzenie dużej ilości nie uzdatnionego powietrza bezpośrednio do wyciągu (rys. 7). Ilość powietrza dostarczanego dochodzi nawet do 80% wyciągu. Studia nad okapami indukcyjnymi pokazują, że ich zdolność wychwytywania zależy od ilości powietrza indukcyjnego. Jeżeli ilość ta jest zbyt duża, turbulencje wywoływane przez okap powodują zmniejszenie zdolności wychwytywania zanieczyszczeń [1]. Innym popularnym rozwiązaniem, również cechującym się dużą skutecznością w wychwytywaniu zanieczyszczeń są okapy ze zintegrowanym systemem nawiewnym. Strumień powietrza nawiewanego tworzy rodzaj kurtyny powietrznej, która w dużym stopniu niweluje wpływ turbulencji wywołanych ruchem powietrza w pomieszczeniu, co podwyższa efektywność pracy okapu (rys. 7.). 

Rys. 7. Nowoczesne typy okapów: a) okap indukcyjny z krótkim obiegiem; b) okap indukcyjny z kurtyną powietrzną; c) okap z nawiewem wyporowym; d) okap z nawiewem czołowym; e) okap z nawiewem z dołu

Orientacyjną wartość strumienia w zależności od rodzaju okapu (rys. 8.) można obliczyć na podstawie wytycznych ASHRAE [8] (tab. 6.). Przedstawiona tabela dotyczy okapów Typu I. Należy jednak pamiętać, że prezentowane dane stanowią jedynie wartości orientacyjne. Obecnie okapy są urządzeniami stosunkowo zaawansowanymi technologicznie i wiele ich parametrów technicznych utrzymywanych jest w tajemnicy przez producentów. W związku z tym do prawidłowego doboru urządzenia niezbędna jest konsultacja z przedstawicielem producenta projektowanych urządzeń.

(...)

prof. dr hab. inż. Sergey ANISIMOV
Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Wrocławska

mgr inż. Demis PANDELIDIS
– Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Wrocławska

LITERATURA:

[1] Przewodnik projektowania warunków komfortu dla kuchni zbiorowego żywienia. Oprac. Food Halton, Rabah Ziane, Halton Sp. z o.o.

[2] CHARKOWSKA A.: Wybrane metody projektowania wentylacji dla kuchni zbiorowego żywienia. Rynek Instalacyjny. 12/2010.

[3] VDI 2052. Raumlufttechnische Anlagen für Kuchen (Ventilation equipment for kitchens). 2006.

[4] PN-78/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.

[5] PN-EN ISO 7730-2006 Środowiska termiczne umiarkowane. Wyznaczanie wskaźników PMV i PPD oraz określanie warunków komfortu termicznego (ang.).

[6] Specifi cation for Kitchen Ventilation Systems. HVCA (Heating and Ventilating Contractors’ Association). DW/172, 2005. Wlk. Brytania.

[7] CHARKOWSKA A.: Czyszczenie wyciągowych instalacji wentylacyjnych w kuchniach. Rynek Instalacyjny. 3/2010.

[8] 2011 ASHRAE Handbook: HVAC Applications- SI Edition. American Society of Heating. Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. N.E. Atlanta, 2011. 

[9] Systemy okapów kuchennych Jeven, katalog produktów. www.jeven.pl