圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統的製作方法

2023-05-26 20:17:11 2

專利名稱：圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廚房排煙系統，尤其涉及一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統。
背景技術：
烹調煙霧的汙染甚為嚴重，是室內重要空氣汙染物之一，其健康危害研究近年來日益受到重視。烹調過程一般所用的燃料為煤氣、天然氣、石油液化氣、煤。他們的燃燒過程可產生各種有害氣體，是廚房煙氣的主要來源，烹調食物的食用油有多種，如豆油、菜籽油、花生油等，它們在150-200°C時熱裂分解，產生大量的有害煙氣。由於煙氣比環境溫度要高，其密度相對空氣而言就會要小。與周圍空氣相比較小的煙氣密度會產生浮力，致使煙氣向上移動，到達廚師的呼吸區。烹飪產生的油菸具有強烈的辛辣味，對鼻、眼、咽喉黏膜有強烈的刺激性，可引起鼻炎、咽喉炎、氣管炎等呼吸系統疾病。長期吸入這種油煙，還會導致哮喘惡化，從而增加患肺癌的機會。廚房汙染是健康的第四大殺手，每年在全球導致160萬人死亡。研究表明由於廚房爐灶的排風量很大，廚房的空氣調節系統必須補充大量的空調送風量。如果不能補充足夠的外部空氣，不但室內的汙染空氣不能有效地從排風罩排出，造成廚房內空氣品質下降，而且還會影響到餐廳乃至周圍環境的空氣品質，此外過大的排風量還會造成巨大的能源浪費。國外的餐飲廚房多採用灶臺位於房間中間的「島型」布置方式，這種布置方式更容易導致油煙向四面八方擴散，對操作人員造成極大的危害。如果能在補風的同時，通過各種技術手段把油煙控制在排煙罩的捕集區域內，將會有效改善廚房的空氣品質，從而最大限度的保障廚房操作人員的健康。目前相關研究表明，沒有任何一種廚房排煙系統能夠100%的排除由於烹飪過程所產生的油煙。現有的廚房排煙系統主要採用在灶臺上方設置排煙罩的方式進行排煙，從而對廚房烹飪過程產生的煙氣進行稀釋，降低室內的煙氣濃度，但目前現有技術存在以下幾個問題1.廚房油煙並不是全部排除，仍然有絕大部分的煙氣存在於廚房甚至生活區內， 而這部分煙氣同樣會造成人員健康的危害。2.廚房的油煙排除並不是直接取決於排煙罩排煙風機功率大小，即排煙罩排風機排風量越大就越有效，因為排煙風機抽力的作用，在廚房內會形成負壓，也就是廚房內壓力比室外的要小，在這種情況下排煙罩排煙風機將無法完全從廚房內抽出油煙，長時間使用存在的大量的能源浪費。

發明內容
為了更好地克服現有技術存在的技術缺陷或者不足，本發明的目的在於提供一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，該圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統的獨特設計能夠產生相互對撞的四組空氣流，通過空氣流之間的對撞。產生活塞流，從而將試
3圖溢出的煙氣「趕回」排煙罩捕集區，進而在排煙罩周邊產生一個安全、衛生的環境，最終為廚房工作者創造一條健康，安全的工作環境。為了實現上述任務，本發明採用如下述技術方案予以實現一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，包括第一靜壓箱和第二靜壓箱， 所述的第一靜壓箱與第二靜壓箱對稱平行設置，兩者之間通過通風管道相連通，通風管道與風機相連。所述的第一靜壓箱和第二靜壓箱為圈型靜壓箱，沿第一靜壓箱的圈型結構的外圈和內圈下方分別設有第一送風通道和第三送風通道，沿第二靜壓箱的圈型結構的外圈和內圈結構上方設有第二送風通道和第四送風通道。 所述的第一送風通道和第二送風通道以及第三送風通道和第四送風通道沿水平方向對稱設置，且第三送風通道和第四送風通道的出風方向沿圈型結構中心相交，第一送風通道和第二送風通道出風朝向相對。所述的第一送風通道和第二送風通道沿豎直方向送風，第三送風通道第四送風通道與豎直方向夾角為1° 10°，第一送風通道、第二送風通道、第三送風通道第四送風通道的送風速度為0. 2-0. 5m/s。所述的第一送風通道和第二送風通道的截面面積大小相等且為矩形，所述的第三送風通道、第四送風通道的截面面積大小且斜四邊形，其中第一送風通道與第三送風通道截面面積比為2 1。所述的第一送風通道和第二送風通道之間的縱向距離小於0. lm，第二送風通道和第四送風通道之間的距離縱向小於0. lm。本發明與傳統的廚房排煙相比，具有以下技術優勢首先本發明的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，所產生的六組撞擊射流與牆壁組成一個封閉的氣流空間，將操作人員與油煙隔離開，能有效的防止油煙的溢出。傳統風幕輔助排油煙系統即便能將操作人員與油煙隔離開，但是由於其他兩邊並不密封，所以油煙還是會從側面溢出到廚房內，一樣會嚴重損害操作人員的身體健康。而本系統的六組撞擊射流組成的是全封閉的氣流空間，這是傳統風幕輔助排油煙系統所無法實現的。第二，空氣流之間對撞之後產生活塞流將煙氣不斷的驅趕到排煙罩的正下方，在正壓和排煙罩抽力的聯合作用下，有助於排煙罩快速的將煙氣排出。傳統的廚房風幕式輔助排煙中的射流是單向、單層的，雖然能對油煙的流動起到一定的導向作用，但是還是存在諸多問題。由於油煙是一種熱羽流，它自然會向上流動， 如果採用下送風幕，風幕射流與油煙碰撞，就會就是擾亂油煙的流動，反而不利於油煙的排除。而當採用上送風幕時，風幕的射流會卷吸攜帶走爐灶周圍的空氣，造成火焰的不完全燃燒，產生更多的有害物質。而對於發明圈型邊部氣流封閉式廚房輔助排煙系統，六組射流撞擊後產生橫向的氣流運動，既不會造成油煙的擾流，又可以將油煙導入排煙罩最易捕集的中心區域，並且由於源源不斷的潔淨空氣的補充，在正壓和排煙罩抽力的聯合作用下，有助於排煙罩快速的將煙氣排出。因此相對於以前研究的廚房風輔助排煙系統，能夠實現排除油煙率達100%。


圖1本發明的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統結構示意圖。圖2為本發明的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統A-A剖面示意圖。圖3為本發明的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統送風方向示意圖，其中圖3a為流場示意圖，圖3b為模擬氣流雲圖，圖3c為模擬氣流矢量圖。圖4為無圈型邊部氣流封閉式廚房輔助排煙系統時，模擬廚房的汙染物分布情況。圖5為採用圈型邊部氣流封閉式廚房輔助排煙系統時，模擬廚房的汙染物分布情況。圖6為本發明不同對吹風口與數值方向夾角下，放煙系統對煙氣的阻擋率示意圖。圖7為本發明隨著送風通道縱向間距加大而導致廚房內的汙染物分布變化。圖8為本發明兩組送風通道送風口處面積比為2 1，第三送風通道5第四送風通道6與豎直方向夾角為10°和15°時，模擬的氣流運動矢量圖。圖9為本發明兩組送風通道送風口處面積比為2 1，當送風速度0. lm/s時，模擬的氣流運動雲圖。圖10為本發明兩組送風通道送風口處不同面積比分別為2 1,3 1,4 1時， 模擬的氣流運動雲圖以及不同面積比和送風速度對廚房輔助排煙系統整體造價影響變化示意圖。以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。
具體實施例方式如圖3所示，一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，包括第一靜壓箱1和第二靜壓箱2，所述的第一靜壓箱1與第二靜壓箱2對稱平行設置，兩者之間通過通風管道 8相連通，通風管道8與風機9相連。所述的第一靜壓箱1和第二靜壓箱2為圈型靜壓箱，沿第一靜壓箱1的圈型結構的外圈和內圈下方分別設有第一送風通道3和第三送風通道5，沿第二靜壓箱2的圈型結構的外圈和內圈結構上方設有第二送風通道4和第四送風通道6。所述的第一送風通道3和第二送風通道4以及第三送風通道5和第四送風通道6 沿水平方向對稱設置，且第三送風通道5和第四送風通道6的出風方向沿圈型結構中心相交，第一送風通道3和第二送風通道4出風朝向相對。所述的第一送風通道3和第二送風通道4沿豎直方向送風，第三送風通道5第四送風通道6與豎直方向夾角為1° 10°，研究表明，請參照圖6，第三送風通道5和第四送風通道6與豎直方向的夾角在1°至10°之間時送風通道送風對煙氣的阻礙作用最好，如果夾角過大，則匯聚點偏離送風位置過遠，由於灶臺的面積有限，三個邊的匯聚點會互相重合，造成亂流。另外如果角度超過10°，例如夾角為15°時，射流區域距烹飪器具過近，也會造成較大亂流，致使無法達到預期的效果，如圖8b所示。如果夾角過小，則向著水平方向的風速過小，容易引起煙氣滲漏。而當第三送風通道5和第四送風通道6與豎直方向的夾角在1°至10°之間時，且上下對稱設置並均採用傾斜式送風，實現第三送風通道5與第四送風通道6的送風相碰撞，抵消送風的垂直速度分量，疊加水平速度分量，從而形成水平方向的空氣活塞推移，活塞推移的技術效果，阻擋煙氣並且使來流煙氣在其作用範圍內的上部空間進行卷吸，從而起到良好的送風效果，參見圖6所示。優選地，第一送風通道3、第二送風通道4、第三送風通道5和第四送風通道6的送風速度為0. 2-0. 5m/s，整個系統的整體效用最高。如果送風速度過小，由於周圍環境和人員操作的擾動，不易形成六組撞擊射流，當風速為0. lm/s時，模擬情況如圖9a所示，從圖中可以看出，由於速度過小，無法形成良好的混合區，會造成油煙的外溢，達不到設計要求。但是如果風速過大，也是沒有必要的，不僅會產生較大的噪音，又會造成能源的浪費，如圖9b所
示。
另外，本發明通過第一送風通道3和第二送風通道4上下相對設置並均採用垂直送風，第一送風通道3和第三送風通道4其送風口面積與第三送風通道5和第四送風通道 6送風口面積相比較大，在送風速度等同的情況下，第一送風通道3和第三送風通道4的送風速度小並且處於對撞形態，上下對撞後流體本身所攜帶的動壓或動量會有很大一部分損失，而這部分損失的動壓或動量會直接轉化為該區域相對於整個通道內的壓力差，從而形成正壓區，參見圖3所示，其中圖3a為整個廚房輔助排煙系統的流場示意圖，圖3b為其模擬氣流雲圖，圖3c為其模擬氣流矢量圖。由於第三送風通道5和第四送風通道6氣流對撞與豎直方向1° -10°的方位夾角且送風口面積較小，其對撞產生的射流動量損失與第一送風通道3和第三送風通道4相比較小，使得沿第三送風通道5和第四送風通道6氣流對撞後動壓並不會完全轉化成靜壓， 從而形成向著通道方向的混合推流，即形成圖3中的混合區。第三送風通道5和第四送風通道6氣流對撞形成的混合區能夠有效將煙氣導向排煙罩，防止煙氣溢出，實現高效排煙。 從而最終達到在阻止油煙向外擴散的同時不佔用人員的操作空間，並在為廚房工作人員的區域創造一個相對乾淨的工作環境的目的。優選地，第一送風通道3和第二送風通道4的截面為斜四邊形。所述的第三送風通道5、第四送風通道6截面為斜四邊形。第一送風通道3與第二送風通道4大小相同，第三送風通道5與第四送風通道6大小相同。兩組送風通道送風口處面積比為2 1。這樣設計主要是由於在一定的風量下，如何合理的設置送風口大小直接決定著煙氣通道內空氣的乾淨程度。由於第三送風通道5、第四送風通道6分別靠在排煙罩內側，它們送出的風所要抵消的煙氣多，所抵消的煙氣動量大，所以其風速要比第一送風通道3和第二送風通道4 的風速大，即出口面積要比第一送風通道3和第二送風通道4的小。所以兩組送風通道送風口處面積比應該大於1 1，可以為2 1,3 1,4 1等等。但是當這個面積比大於 2 1時，如圖IOb-圖IOc所示，由於排煙罩抽力的作用，第一送風通道3與第二送風通道 4送出的氣流由於速度過小，會在抽力的作用下向內部移動，難以形成有力的正壓區，故不能及時補充活塞流所需的空氣，導致第三送風通道5與第四送風通道6送風形成的混合區不完整，不能完全保證油煙被隔離在混合區之外，容易導致油煙的溢出。同時又由於正壓區的流速過慢，煙氣會繼續越過正壓區，擴散到廚房環境中，危害到人體健康。另外由於廚房灶臺工作面積有限，若兩組送風通道送風口處面積比過大，將影響正常的工作操作。因此在風量相同的情況下，第一送風通道3與第二送風通道4的截面面積是第三送風通道5、第四送風通道6的2倍，參見圖IOa所示，能達到最好的送風效果。另外，從圖IOd中可以看出， 隨著通道口送風速度和通道口面積比的增大，工程造價會直接受到影響。兩條曲線存在一個交點，在這個交點處工程造價是最合理的，這個交點處的通道口送風速度為0. 5m/s，其通道口面積比約為1 2.5。但是我們綜合考慮到減少造價，降低噪聲等多個影響因素，將通道口面積比往小取值，最終確定第一送風通道3與第二送風通道4的截面面積是第三送風通道5、第四送風通道6的2倍。第一送風通道3與第三送風通道5之間的縱向距離小於0. Im ；第二送風通道4和第四送風通道6之間的距離縱向小於0. lm。當風量一定時，送風通道之間的縱向距離過大會導致本送風通道所噴出的射流不能對撞，從而不能形成射流及正壓區，繼而不能有效排除煙氣。圖7表示隨著送風通道縱向間距加大而導致廚房內的煙氣變化。在間距Im後的煙氣濃度明顯增加。但是由於廚房灶臺的安放位置有限，若這個比值過大，則爐灶的安放位置無法得到保證，因此只能在可利用的位置上採用的最大值。所以在本技術方案中，所取送風通道間的縱向間距為0. lm。這個距離恰好能保證對出射流碰撞，從而保證正壓區和射流去的形成，最終有效排出煙氣。由於廚房內用具較多，因此第一靜壓箱和第二靜壓箱分別暗裝在廚房的灶臺和排煙罩頂部，方便人員的操作。具體實施例以下給出本發明的具體實施例，需要說明的是本發明並不局限於以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發明的保護範圍。具體實施例以下給出本發明的具體實施例，需要說明的是本發明並不局限於以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發明的保護範圍。遵從上述技術方案，如圖1所示第一靜壓箱1和第二靜壓箱2的大小均為圈型， 總長為8. Om.寬0.2m，高0.3m，通風管道8管徑為0.25mX 0.25m。風機8送風量為3m3/ s。在第一靜壓箱1下端設置有第一送風通道3，第三送風通道5，在第二靜壓箱2上端置有第二送風通道4和第四送風通道6。其中第一送風通道3大小為7. 2mX0. 02m、送風速度為 0. 2m/s ；第二送風通道4大小為7. 2mX0. 02m、送風速度為0. 2m/s ；第三送風通道5大小為 6. 4mX0. 02m、送風速度為0. 4m/s ；第四送風通道6大小為6. 4mX0. 02m、送風速度為0. 4m/ s。送風效果如圖3所示，上述第一送風通道和第二送風通道與靜壓箱垂直，第三送風通道與第四送風通道的出風朝向匯聚於一條線，並且第三送風通道以及第四送風通道與豎直方向所呈角度均為1° 10°，出風偏轉方向為向系統內側偏轉。所有送風通道及靜壓箱都嵌入暗裝在廚房的灶臺及排煙罩上部。通過上述方案，在廚房進行烹飪時，會產生大量的有害煙氣。由於煙氣比環境溫度要高，其密度相對空氣而言就會要小。與周圍空氣相比較小的煙氣密度會產生浮力，致使大量的煙氣向上移動，到達廚師的呼吸區。烹飪產生的油菸具有強烈的辛辣味，對鼻、眼、咽喉黏膜有強烈的刺激性，對廚師的健康有極大的危害。本發明中的第一送風通道3和第二送風通道4的垂直送風且出風朝向相對，第三送風通道5和第四送風通道6的傾斜送風與豎直方向所呈夾角為1° 10°，形成了四組相互對撞的空氣流，通過空氣流之間的對撞。抵消送風的垂直速度分量，疊加水平速度分量。從而形成水平方向的空氣活塞推移，並且使烹飪產生煙氣無法逃逸到人員的工作區，如圖3所示。這六股風力在灶臺和排煙罩內相互交匯，在灶臺周邊形成了三個正壓區和三個射流區。在對烹飪產生的煙氣進行卷吸，並阻止其
7向著正壓區運動的同時，在灶臺周邊形成一個乾淨的空氣區域。最終為廚房工作者創造一條健康，安全的工作環境。 通過對一個4. 8mX 2. 4mX 2. 4m的廚房的模擬，我們可以發現，在傳統模式，即只有排煙罩排油煙的情況下，廚房的汙染物擴散非常明顯，以(X)2為例，根據國家標準的規定廚房內可接受的(X)2質量濃度為0. 005，在操作人員的呼吸區(X)2的質量濃度已經達到了 0. 06-0. 07之間，直到距離灶臺Im之後才降低到0. 005，這樣的高濃度會嚴重危害操作人員的人體健康。而在採用了本發明的U型邊部氣流封閉式廚房輔助排煙系統後，可以觀察到 CO2的分布明顯遠離人員操作區，在距離灶臺ο. ail處CO2濃度已基本區域穩定，在灶臺邊緣處(X)2的質量濃度已經降低到了 0. 004，這說明在撞擊射流的作用下，汙染物被控制在了一定的區域內，從而保證了人體的健康。
權利要求
1.一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，包括第一靜壓箱(1)和第二靜壓箱 (2)，所述的第一靜壓箱(1)與第二靜壓箱(2)對稱平行設置，兩者之間通過通風管道(8) 相連通，通風管道(8)與風機(9)相連；其特徵在於所述的第一靜壓箱(1)和第二靜壓箱(2)為圈型靜壓箱，沿第一靜壓箱 (1)的圈型結構的外圈和內圈下方分別設有第一送風通道(3)和第三送風通道(5)，沿第二靜壓箱(2)的圈型結構的外圈和內圈結構上方設有第二送風通道(4)和第四送風通道 (6)；所述的第一送風通道(3)和第二送風通道(4)以及第三送風通道(5)和第四送風通道 (6)沿水平方向對稱設置，且第三送風通道(5)和第四送風通道(6)的出風方向沿圈型結構中心相交，第一送風通道(3)和第二送風通道(4)出風朝向相對。
2.如權利要求1所述的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，其特徵在於所述的第一送風通道(3)和第二送風通道(4)沿豎直方向送風，第三送風通道(5)第四送風通道(6)與豎直方向夾角為1° 10°，第一送風通道(3)、第二送風通道(4)、第三送風通道 (5)第四送風通道(6)的送風速度為0. 2-0. 5m/s。
3.如權利要求1所述的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，其特徵在於所述的第一送風通道(3)和第二送風通道(4)的截面面積大小相等且為矩形，所述的第三送風通道(5)、第四送風通道(6)的截面面積大小且斜四邊形，其中第一送風通道(3)與第三送風通道(5)截面面積比為2 1。
4.如權利要求1所述的圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，其特徵在於所述的第一送風通道(3)和第二送風通道(4)之間的縱向距離小於0. lm，第二送風通道(4)和第四送風通道(6)之間的距離縱向小於0. lm。
全文摘要
本發明公開了一種圈型邊部氣流全封閉式廚房輔助排煙系統，包括第一靜壓箱、和第二靜壓箱，第一靜壓箱與第二靜壓箱對稱平行設置，兩者之間通過通風管道相連通，通風管道與風機相連，沿第一靜壓箱的圈型結構的外圈和內圈下方分別設有第一送風通道和第三送風通道，沿第二靜壓箱的圈型結構的外圈和內圈結構上方設有第二送風通道和第四送風通道。該圈型邊部氣流封閉式廚房輔助排煙系統的獨特設計能夠產生相互對撞的六組空氣流，通過空氣流之間的對撞。從而形成水平方向的空氣活塞推移，使試圖溢出的煙氣回到排煙罩的作用範圍內進行抽吸，確保操作人員的空氣清潔，為廚房工作人員的區域創造一個相對乾淨的工作環境的目的。
文檔編號F24C15/20GK102434901SQ20111041501
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者侯曉譚, 李安桂, 蔣達華, 趙玉嬌, 陶鵬飛, 高然 申請人:西安建築科技大學