一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統及其測試方法
2023-06-29 21:16:56
一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統及其測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統及其測試方法，該測試系統搭建在超高層建築實驗塔上，包括多層沿豎直方向依次搭建的廚房煙道實驗間、數據採集儀及上位機，每個廚房煙道實驗間內安裝有排煙排氣道及吸油煙機，每個排煙排氣道首尾依次相連，該吸油煙機通過排風管與該排煙排氣道相通；每個廚房煙道實驗間均分別設有第一測試點、第二測試點及第三測試點；該第一測試點、該第二測試點及該第三測試點均安裝有風壓傳感器及風速計；該吸油煙機、該風壓傳感器及該風速計均與該數據採集儀相連，並通過該數據採集儀與該上位機相連。本發明最大程度地模擬實際工程中排煙排氣系統的運行狀況，更準確地測試系統的各項性能指標。
【專利說明】一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統及其測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及住宅建築排氣通風領域，特別是涉及一種住宅廚房集中排煙排氣系統 的測試系統，另外本發明還涉及一種住宅廚房集中排煙排氣系統測試系統的測試方法。
【背景技術】
[0002] 當前，隨著讓人們生活水平的提高自我保健意識的增強以及環保意識的要求，有 效而迅速地排除住宅內受汙染的空氣是改善居室通風質量的重要保證。廚房是住宅的重要 組成部分，也是各種生活設備汙染物最集中的區域。近年來，隨著住宅建築從單層到多層、 從多層到高層甚至超高層的發展，住宅建築的廚房對居住環境造成較大的汙染，歷來是居 室通風設計中的重點。高層住宅中普遍使用集中式排煙道進行廚房排煙排氣，在集中式排 煙排氣系統投入實際使用之前需要在測試系統上對其進行性能模擬測試，通過採集排煙排 氣系統在不同使用工況下的風壓風量，來測試評價排煙排氣系統的排煙排氣能力，減少排 煙不暢、倒灌、串煙串味問題的發生。另外在測試系統上對不同類型的排煙排氣道的尺寸、 吸油煙機的性能、止逆閥、排風帽等構造進行一系列的實際模擬測試，通過測試結果判定是 否符合實際住宅應用，能減少因產品不合格或設計不合理等產生的排煙不暢、煙氣倒灌、串 煙串味等問題的發生。現有的排煙排氣系統性能測試系統，如圖1所示，由於實驗場所的限 制，一般採用將排煙排氣道進行橫向放置，然後採集系統在不同工況下內部的風壓風量等 數據，研究整個系統的排煙能力和防倒灌、防串煙效果，但因為將原本堅向搭建的煙道改成 了橫向布置會導致其內部的氣體流態與實際的堅向煙道內的氣體流態產生一定的差異，一 定程度上影響了採集數據的準確性，不能真實模擬和反映實際工程中排煙氣道內空氣的流 態，測試結果往往不準確。
【發明內容】
[0003] 本發明主要解決的技術問題是現有橫向布置的排煙排氣系統性能測試系統採集 的各項測試數據不準確，不能準確模擬實際工程中廚房集中排煙排氣系統的真實運行狀 況，提供一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統及其測試方法，能夠有效解決上述技 術問題。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種住宅廚房集中排 煙排氣系統的測試系統，搭建在超高層建築實驗塔上，所述測試系統包括多層沿堅直方向 依次搭建的廚房煙道實驗間、數據採集儀及上位機，每個所述廚房煙道實驗間內安裝有排 煙排氣道及吸油煙機，每個所述排煙排氣道首尾依次相連，所述吸油煙機通過排風管與所 述排煙排氣道相通；其中，每個所述廚房煙道實驗間均分別設有第一測試點、第二測試點及 第三測試點；所述第一測試點位於所述排風管直管段的中部，所述第一測試點到所述排風 管直管段兩端的距離均大於所述排風管直徑長度的兩倍，所述第二測試點設於所述排煙排 氣道上且與所述排風管相交匯，所述第三測試點設於所述排煙排氣道上並位於所述第二測 試點之下，所述第三測試點距離所在層的所述排煙排氣道的底部距離為所述廚房煙道實驗 間高度的一半；所述第一測試點、所述第二測試點及所述第三測試點均安裝有風壓傳感器 及風速計，用於測量風壓和風速；所述吸油煙機、所述風壓傳感器及所述風速計均與所述數 據採集儀相連，並通過所述數據採集儀與所述上位機相連。
[0005] 優選地，位於底層、中層及頂層的所述廚房煙道實驗間內的所述第三測試點進一 步安裝有溫度傳感器及露點傳感器，所述溫度傳感器及所述露點傳感器均與所述數據採集 儀相連，用於監測所述排煙排氣道內部的溫度和露點，防止所述風速計探頭出現結露影響 測試精度。
[0006] 優選地，所述排風管與所述排煙排氣道的交匯處進一步設有煙道止逆閥。
[0007] 優選地，所述排煙排氣道由可變截面的支架拼接而成，用於安裝不同截面尺寸的 所述排煙排氣道。
[0008] 優選地，所述廚房煙道實驗間進一步在水平和堅直方向上設有導軌支架，所述吸 油煙機滑動連接於所述導軌支架上，從而實現在水平和堅直方向上的移動。
[0009] 優選地，所述廚房煙道實驗間的高度為3m ;所述第二測試點距離所在層的所述排 煙排氣道的底部距離為2. 3m，所述第三測試點距離所在層的所述排煙排氣道的底部距離為 1. 5m〇
[0010] 優選地，頂層的所述排煙排氣道的頂部設有第四測試點，所述第四測試點安裝有 風速計，用於測量所述排煙排氣道的煙道出口的風速。
[0011] 優選地，所述第四測試點距離所述排煙排氣道的煙道出口距離為〇. lm，距離所在 層的所述廚房煙道實驗間的頂部距離為1. 4m。
[0012] 為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種一種上述住宅 廚房集中排煙排氣系統的測試系統的測試方法，包括以下步驟： S0:所述測試系統處於基準工況下，對每個廚房煙道實驗間內的第一測試點、第二測 試點、第三測試點兩次測量靜壓，每次測量時間持續lOmin ;同時，在保證排煙排氣道的內 部溫度高於露點的前提下，檢測場地的環境風速、環境溫度及環境溼度；當實際工況的各類 指標滿足相應測試條件時，進入步驟S1，否則重新測試實際工況； S1 :在上位機上預設吸油煙機的開機率及相應的所述廚房煙道實驗間所在的樓層，設 定好相應工況參數後開啟所述吸油煙機，待所述吸油煙機持續運行l~2min，直到所述排煙 排氣道內部的風場趨於穩定； S2:開啟數據採集儀採集每個所述廚房煙道實驗間內的所述第一測試點、所述第二測 試點、所述第三測試點的風速和靜壓以及頂層排煙排氣道上的第四測試點的風速等數據， 每種工況的採集時間為5?lOmin ; S3 :所述數據採集儀將採集的各項數據傳送給所述上位機，由所述上位機自動計算每 個所述廚房煙道實驗間內的所述第一測試點、所述第二測試點、所述第三測試點的風速和 靜壓的平均值以及所述第四測試點的風速的平均值，並由此計算相應測試點的風量和全 壓。
[0013] 優選地，在所述步驟S3中，所述風量的計算公式為 Q=v · A, 其中，Q一風量（m3/h); v-風速（m/s); A-測點處的橫截面積（m2); 所述全壓的計算公式為 P= Pd+Ps 其中，P-全壓（Pa); Pd-動壓（Pa); Ps-靜壓（Pa); 其中，Pd= 0· 5 · p · v; Pd-動壓（Pa); P-空氣密度（kg/m3); v-風速（m/s)。
[0014] 本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明通過等比例堅向搭建廚房 煙道實驗間及排煙排氣道，並在每層廚房煙道實驗間內分別選取三個不同的測試點測試風 速和風壓，對位於頂層的排煙排氣道上處的第四測試點測試風速，同時在底層、中層及頂層 的廚房煙道實驗間設置測試點測試排煙排氣道內部的溫度和露點，並通過數據採集儀將採 集的風速、風壓、溫度及露點等數據傳送給上位機，經上位機軟體分析數值數據來評估排煙 排氣道的性能。本發明最大程度地模擬實際工程中排煙排氣系統的運行狀況，更準確的測 試廚房排煙排氣系統的各項性能指標以提高排煙排氣系統的排煙能力和防倒灌防串煙效 果，為之後的設計工作提供準確的數據支持，提高了排煙排氣系統的設計合理性，保證了室 內的空氣衛生質量。本發明為產品的測試和研發提供了科學先進的平臺，既能用於不同類 型排煙排氣道的性能測試，也能用於不同吸油煙機、止逆閥、排風帽等構件的性能測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是現有技術中住宅廚房集中排煙排氣測試系統的結構示意圖； 圖2是本發明住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統的結構示意圖； 圖3是圖2中廚房煙道實驗間的結構示意圖； 圖4是本發明住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統的測試方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 請參閱圖2,本發明提供一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，搭建在超高 層建築實驗塔（圖中未畫出）上，測試系統包括多層沿堅直方向依次搭建的廚房煙道實驗間 1、數據採集儀2及上位機3,每個廚房煙道實驗間對應樓房的一個樓層，廚房煙道實驗間1 的高度為3m，與實際樓層的高度相當，在本發明實施例中，廚房煙道實驗間1共有33個，對 應33個樓層。廚房煙道實驗間1內安裝有排煙排氣道4及吸油煙機5。排煙排氣道4由 可變截面的支架拼接而成，用於安裝不同截面尺寸的排煙排氣道4,可根據測試需要自由改 變截面尺寸，方便測試不同截面尺寸的排煙排氣道4。每個排煙排氣道4首尾依次相連，組 成住宅廚房集中排煙排氣系統的主煙道，堅直貫穿於每一層廚房煙道實驗間1，主煙道的開 口端高於樓房頂部並與大氣相通。在每一層廚房煙道實驗間1內，在水平和堅直方向上設 有導軌支架（圖中未畫出），吸油煙機5滑動連接於導軌支架上，從而實現在水平和堅直方向 上的移動。吸油煙機5通過排風管501與排煙排氣道4相通，在本發明中，吸油煙機5的最 大靜壓> 300 Pa，最大風量為1000?1200 m3/h (根據排煙排氣道具體條件配置)。吸油煙 機5的控制開關通過控制器模塊與上位機3相連，上位機3控制每個廚房煙道實驗間1內 的吸油煙機5的開啟和關閉。另外，排風管501與排煙排氣道4的交匯處進一步設有煙道 止逆閥（圖中未畫出），可有效阻止排煙排氣道4內的煙氣回灌，並且能阻止火災通過排風管 501向室內蔓延。
[0017] 如圖3所示，每個廚房煙道實驗間1均分別設有第一測試點A、第二測試點B及第 三測試點C ;第一測試點A位於排風管501直管段的中部，第二測試點B設於排煙排氣道4 上且與排風管501相交匯，第三測試點C設於排煙排氣道4上並位於第二測試點B之下，第 三測試C點距離所在層的排煙排氣道4的底部距離為廚房煙道實驗間1高度的一半。其中， 第一測試點A到排風管501直管段兩端的距離均大於排風管501直徑長度的兩倍，第二測 試點B距離所在層的排煙排氣道4的底部距離為2. 3m。第三測試點C距離所在層的排煙排 氣道4的底部距離為1. 5m。第一測試點A、第二測試點B及第三測試點C均安裝有風壓傳 感器（圖中未畫出）及風速計（圖中未畫出），用於測量風壓和風速。
[0018] 另外，如圖2所示，頂層的排煙排氣道4的頂部設有第四測試點D，第四測試點D安 裝有風速計（圖中未畫出），用於測量排煙排氣道4的煙道出口的風速，以計算排煙排氣道4 的排風量。其中，第四測試點D距離排煙排氣道4的煙道出口距離為0. lm，距離所在層的廚 房煙道實驗間1的頂部距離為1. 4m。
[0019] 在本發明中，風壓傳感器的測量範圍為_50(T+500Pa，測量精度為0. 25%F. S.，風 速計測量範圍為(T20m/s，測量精度為3%，測杆長度為350mm (排煙排氣道用）及200mm (排 風管用）。吸油煙機5、風壓傳感器及風速計均與數據採集儀2相連，並通過數據採集儀2與 上位機3相連。位於底層、中層及頂層的廚房煙道實驗間1內的第三測試點C安裝有溫度 傳感器（圖中未畫出）及露點傳感器（圖中未畫出），在本發明實施例中，1F、15F及33F的廚 房煙道實驗間1內的第三點測試點C安裝有溫度傳感器及露點傳感器。溫度傳感器及露點 傳感器均與數據採集儀2相連，用於監測排煙排氣道4內部的溫度和露點，防止風速計探 頭出現結露影響測試精度。在本發明中，溫度傳感器的測量範圍為-2(T+50°C，測量精度為 ±0. 5°C，露點傳感器的測量範圍為(T40°C，測量精度為2%F. S.，響應時間為小於10s。數 據採集儀2有充足覆蓋要求讀數點位的通道，且至少有10個餘量，數據採集和存儲周期為 20Hz或50ms每次，最高可達20ms每次。
[0020] 請進一步參閱圖2及圖4,本發明還提供一種上述住宅廚房集中排煙排氣系統的 測試系統的測試方法，包括以下步驟： S0:測試系統處於基準工況(全部停機)，對每個廚房煙道實驗間1內的第一測試點A、 第二測試點B、第三測試點C兩次測量靜壓，每次測量時間持續lOmin ;同時，在保證排煙排 氣道4的內部溫度高於露點的前提下，檢測場地的環境風速、環境溫度及環境溼度；當實際 工況的各類指標滿足相應測試條件時，進入步驟S1，否則重新測試實際工況； 其中，在步驟S0中，當第一測試點A、第二測試點B、第三測試點C兩次測量靜壓結果的 差值彡5Pa，場地環境風速彡3m/s，檢測環境溫度為5°C?35°C，檢測環境溼度彡85%時，即 表示此時測試系統滿足測試條件，進入步驟S1。
[0021] S1 :在上位機3上預設吸油煙機5的開機率及相應的廚房煙道實驗間1所在的樓 層，設定好相應工況參數後開啟吸油煙機5,待吸油煙機5持續運行l~2min，直到排煙排氣 道4內部的風場趨於穩定； 其中，在步驟S1中，根據不同的測試工況，吸油煙機5共有100%、 82%、70%及60%四種開機率，其中在82%、70%及60%開機率下，吸油煙機5採取均勻分 布和全集中於底層(最不利工況）兩種分布狀態。
[0022] S2 :開啟數據採集儀2採集每個廚房煙道實驗間1內的第一測試點A、第二測試點 B、第三測試點C的風速和靜壓以及頂層排煙排氣道4上的第四測試點D的風速等數據，每 種工況的採集時間為5?lOmin ; S3 :數據採集儀2將採集的各項數據傳送給上位機3,由上位機3自動計算每個廚房煙 道實驗間1內的第一測試點A、第二測試點B、第三測試點C的風速和靜壓的平均值以及第 四測試點D的風速的平均值，並由此計算相應測試點的風量和全壓。
[0023] 在上述步驟S3中，風量的計算公式為 Q=v · A, 其中，Q一風量（m3/h); v-風速（m/s); A-測點處的橫截面積（m2); 所述全壓的計算公式為 P= Pd+Ps 其中，P-全壓（Pa); Pd-動壓（Pa); Ps-靜壓（Pa); 其中，Pd= 0· 5 · p · v; Pd-動壓（Pa); P-空氣密度（kg/m3); v-風速（m/s)。
[0024] 在步驟S3中，由以上公式可以計算得到每個相應測試點的風量和全壓。上位機3 通過比較測試系統在不同工況下不同廚房煙道實驗間1內的吸油煙機5排風量和排煙氣道 4內風量、全壓、風速的分布，對待測住宅廚房集中排煙排氣系統的性能進行評估，為之後 的設計改善工作提供準確的數據支持，以提高排煙排氣系統的排煙能力和防倒灌防串煙效 果。
[0025] 本發明的上位機裝有自主開發的測試軟體，操作人員可在測試軟體中設置實驗的 開機工況等必要參數，並可實時查看實時數據變化，及時發現實驗過程中的問題，並設有報 警功能，當出現開機故障、儀器結露等問題時測試軟體會及時報警並報告問題。實驗結束後 通過測試軟體導出實驗結果數據並繪製結果圖表，並可從歷史查詢中調出之前的實驗存儲 數據。
[0026] 本發明通過等比例堅向搭建廚房煙道實驗間及排煙排氣道，並在每層廚房煙道實 驗間內分別選取三個不同的測試點測量測試點處的風速和風壓，對位於頂層的排煙排氣道 上處的第四測試點測試風速，同時在底層、中層及頂層的廚房煙道實驗間設置測試點測試 排煙排氣道內部的溫度和露點。本發明採用改變吸油煙機的開機率和開機分布，測試不同 工況下的各層排風量和排煙排氣道內的風壓及風速分布並通過數據採集儀將採集的風速、 風壓、溫度及露點等數據傳送給上位機，經上位機軟體比較及分析這些數據來評價被測系 統的性能。本發明最大程度地模擬實際工程中排煙排氣系統的運行狀況，提高了排煙排氣 系統的設計合理性，保證了室內的空氣衛生質量。本發明為產品的測試和研發提供了科學 先進的平臺，既能用於不同類型排煙排氣道的性能測試，也能用於不同吸油煙機、止逆閥、 排風帽等構件的性能測試。
[0027] 以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技 術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1. 一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，搭建在超高層建築實驗塔上，其特徵 在於，所述測試系統包括多層沿堅直方向依次搭建的廚房煙道實驗間、數據採集儀、以及上 位機，每個所述廚房煙道實驗間內安裝有排煙排氣道及吸油煙機，每個所述排煙排氣道首 尾依次相連，所述吸油煙機通過排風管與所述排煙排氣道相通； 其中，每個所述廚房煙道實驗間均分別設有第一測試點、第二測試點及第三測試點；所 述第一測試點位於所述排風管直管段的中部，所述第一測試點到所述排風管直管段兩端的 距離均大於所述排風管直徑長度的兩倍，所述第二測試點設於所述排煙排氣道上且與所述 排風管相交匯，所述第三測試點設於所述排煙排氣道上並位於所述第二測試點之下，所述 第三測試點距離所在層的所述排煙排氣道的底部距離為所述廚房煙道實驗間高度的一半； 所述第一測試點、所述第二測試點及所述第三測試點均安裝有風壓傳感器及風速計，用於 測量風壓和風速；所述吸油煙機、所述風壓傳感器及所述風速計均與所述數據採集儀相連， 並通過所述數據採集儀與所述上位機相連。
2. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 位於底層、中層及頂層的所述廚房煙道實驗間內的所述第三測試點進一步安裝有溫度傳感 器及露點傳感器，所述溫度傳感器及所述露點傳感器均與所述數據採集儀相連，用於監測 所述排煙排氣道內部的溫度和露點，防止所述風速計探頭出現結露影響測試精度。
3. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 所述排風管與所述排煙排氣道的交匯處進一步設有煙道止逆閥。
4. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 所述排煙排氣道由可變截面的支架拼接而成，用於安裝不同截面尺寸的所述排煙排氣道。
5. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 所述廚房煙道實驗間進一步在水平和堅直方向上設有導軌支架，所述吸油煙機滑動連接於 所述導軌支架上，從而實現在水平和堅直方向上的移動。
6. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 所述廚房煙道實驗間的高度為3m ;所述第二測試點距離所在層的所述排煙排氣道的底部 距離為2. 3m，所述第三測試點距離所在層的所述排煙排氣道的底部距離為1. 5m。
7. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 頂層的所述排煙排氣道的頂部設有第四測試點，所述第四測試點安裝有風速計，用於測量 所述排煙排氣道的煙道出口的風速。
8. 根據權利要求1所述的一種住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統，其特徵在於， 所述第四測試點距離所述排煙排氣道的煙道出口距離為〇. lm，距離所在層的所述廚房煙道 實驗間的頂部距離為1.4m。
9. 一種應用權利要求1-8中任一項所述的住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統的 測試方法，其特徵在於，包括以下步驟： S0:所述測試系統處於基準工況下，對每個廚房煙道實驗間內的第一測試點、第二測 試點、第三測試點兩次測量靜壓，每次測量時間持續lOmin ;同時，在保證排煙排氣道的內 部溫度高於露點的前提下，檢測場地的環境風速、環境溫度及環境溼度；當實際工況的各類 指標滿足相應測試條件時，進入步驟S1，否則重新測試實際工況； S1 :在上位機上預設吸油煙機的開機率及相應的所述廚房煙道實驗間所在的樓層，設 定好相應工況參數後開啟所述吸油煙機，待所述吸油煙機持續運行l~2min，直到所述排煙 排氣道內部的風場趨於穩定； S2:開啟數據採集儀採集每個所述廚房煙道實驗間內的所述第一測試點、所述第二測 試點、所述第三測試點的風速和靜壓以及頂層排煙排氣道上的第四測試點的風速等數據， 每種工況的採集時間為5?lOmin ; S3 :所述數據採集儀將採集的各項數據傳送給所述上位機，由所述上位機自動計算每 個所述廚房煙道實驗間內的所述第一測試點、所述第二測試點、所述第三測試點的風速和 靜壓的平均值以及所述第四測試點的風速的平均值，並由此計算相應測試點的風量和全 壓。
10. -種根據權利要求9所述的應用住宅廚房集中排煙排氣系統的測試系統的測試方 法，其特徵在於，在所述步驟S3中，所述風量的計算公式為 Q=v · A, 其中，Q一風量(m3/h); v-風速（m/s); A-測點處的橫截面積（m2); 所述全壓的計算公式為 P= Pd+Ps 其中，P-全壓（Pa); Pd-動壓（Pa); Ps-靜壓（Pa); 其中，Pd= 0· 5 · p · v; Pd-動壓（Pa); P-空氣密度（kg/m3); v-風速（m/s)。
【文檔編號】G01D21/02GK104061964SQ201410284290
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】張哲 , 張磊, 李庚
申請人:中國建築設計研究院, 北京建築大學