住宅廚房內的被動式通風系統研究

果海鳳 錢嘉宏 宋昂揚 王英琦 李瑞雪

北京市住宅建筑設計研究院有限公司

0 引言

住宅建筑內多為中餐廚房，炊事多為烹炒煎炸，油煙多，做飯次數多，空氣污染嚴重。廚房也是住宅中舒適性標準最低的場所，一般僅設暖氣，基本無空調，全年開窗通風，冬天冷，夏天熱。

住宅廚房內一般僅設抽油煙機，靠開窗自然補風。一方面，由于油煙機性能差異，不能有效排除室內油煙，到處彌漫著炒菜做飯的味道，極大影響室內空氣品質。另一方面，開窗自然通風，冬季冷，夏季熱。廚房往往成了家庭成員最不愿進入的地方，同時也是被動房內能耗較高和設計最大的難題。

1 中式廚房的暖通設計

1.1 采暖制冷

住宅暖通設計中，居室內溫度為20 ℃，廚房內設計溫度一般為16 ℃[1]，采暖多為暖氣或地板采暖。夏季廚房室內溫度小于29 ℃即可，無特別要求，夏季通風溫度≤35 ℃，基本無空調。高檔住宅廚房內設計了空調，也僅在廚房內設計一個送風口，空調機安裝在廚房外。為了保證廚房油煙不被吹到其他空間或空調內部，廚房必須保持負壓。所以油煙機的排風量一般很高（1000～1500 m3/h），且大于空調送風量。

1.2 排風排煙

廚房內分為灶臺區和非灶臺區。在非炊事時段，全面通風換氣次數不宜小于3 次/h[2]，一般設計為4～6次/h。炊事時段，換氣次數為40～60 次/h（中餐）。廚房補風量應與排風量相匹配，且宜為排風量的80%～90%。

廚房排煙有排氣扇和抽油煙機兩種方式。老式住宅，通風設計簡單，僅設排氣扇，功率小，噪聲低，耗電少，空氣負壓小，排煙效果差，且廚房內和排氣扇周邊油煙較多，衛生質量差。新建住宅廚房內，均設計了排油煙豎井，安裝了油煙機，風力強大，排油煙效果最佳，廚房衛生狀況得到了極大的改善。問題是：補入新風量不足，油煙外溢嚴重，構造復雜，清洗困難，需專業安裝和清洗。

1.3 補風

炊事時，廚房形成負壓，必須進行補風。補風是為了保證良好的排煙效果。有三種方式：室外自然風補風，鄰室滲透補風和空調送風。

室外新風補風通過直接開窗實現，簡單易操作，符合我國國情和大多數人的生活習慣。極端天氣下，比如霧霾天或揚沙天，不宜直接開窗。夏季，室外自然風溫度很高，大量無組織的熱空氣涌入，廚房會很容易常處于過熱狀態。冬季，直接開窗通風會導致廚房內過冷，甚至出現結露、結冰等現象。

廚房為負壓區，室外和鄰室的氣流會通過門窗或縫隙滲透進入廚房。如果廚房的門縫隙較大或炊事時不關門，抽油煙機強大的吸力，會使得居室內的舒適氣流會大量涌進廚房，影響居室內的冷熱溫度，舒適性差。

高檔住宅的廚房內設有空調，作用有：調節廚房溫度，同時起到補風作用。

2 中式廚房的被動房設計難點

中式廚房的特殊性，使得廚房宜設獨立的排油煙補風系統[3]。排油煙系統一般為專用排油煙豎井+抽油煙機，但被動房內的補風系統設計，又要保證廚房內非炊事時的氣密性和炊事時的安全性，及對整個居室最少的影響，這也是被動房內廚房通風設計的難點所在。

2.1 采暖制冷

被動房冬夏負荷很小，且有新風要求，所以一般無傳統的采暖形式，更多的是依靠新風采暖或新風+輔助供冷供暖的形式。

被動房內的暖通空調末端主要有新風空調一體機、新風+風機盤管、新風+VRV、新風+輻射供冷供暖（毛細管）等。無論是哪種形式，廚房由于排風排煙要求，是負壓區。作為氣流組織的最末端，廚房一般只設回風口或排風口，或非炊事時開門，通過回風解決廚房內的冷暖問題。

2.2 排煙補風

被動房內氣密性非常好，為了保證廚房內氧氣量充足和灶具的正常使用，必須設計獨立的排油煙和補風系統。被動房內廚房的通風系統主要有四種形式（表1）。

表1 廚房通風方式

圖1 方案一管路布置圖

圖1 為方案一，新風空調一體機在廚房吊頂內安裝，不設專門的補風方式，廚房外窗僅滿足被動房的要求即可，但必須有可開啟扇，做飯時抽油煙機開啟，手動打開廚房窗戶進行補風。此方式最簡單，初投資低，外墻開洞少，但需人為手動開啟，不能實現智能化。必須提醒住戶做飯時開窗，一旦沒有開窗通風，不僅會影響居室內的空氣品質，甚至會造成做飯時氧氣量供給不足，不能燃燒或影響充分燃燒，引發CO 中毒或發生爆炸等安全問題。

圖2 為方案二布置圖，圖3 為外窗安裝圖。此方案在廚房外窗上部增加一個上亮子（高度至少400 mm），將其做成電動開啟（內倒開啟）并可與抽油煙機聯動，當抽油煙機開啟時自動開啟，無需人為手動控制。聯動可借助智能家居實現。優點是外墻開洞少，無結露風險，利用窗戶加電動開窗器實現智能補風。缺點是造價較高，需增加電氣管路。能耗較方案一增加了電動開窗器的電量消耗。

圖2 方案二管路布置圖

圖3 方案二外窗安裝圖

圖4 為方案三，廚房內設計獨立的排油煙補風系統[3]，廚房外墻上設計單獨的補風管和電動密閉閥門。補風管須在外墻上開洞，廚房面寬一般不大，至少要開三個風洞，很難實現，一般會考慮在鄰室房間開洞，這既增加精裝吊頂，又影響居室空間和舒適性。為了保證補風口的氣密性，必須使用金屬電動風閥，該管路穿過建筑外墻且無法用保溫完全包裹，這就導致其表面在冬季存在嚴重的結露風險。同時該設備放置于櫥柜中，占用空間大。工程和設備造價都較高。

圖4 方案三管路布置圖

圖5 方案四管路布置圖

圖5 為方案四，即增大新風取風管管徑，并增加一個旁通支路，設計電動百葉風口（或電動密閉閥+普通百葉風口），平時關閉，炊事時開啟抽油煙機，電動百葉風口（或電動風閥）聯動開啟，進行補風。此補風效果較好，補風管走梁下，用吊柜包著風管。靠近抽油煙機的地方在吊柜上開孔。既能保證結構安全，又使得冷空氣盡量少得跨越廚房空間，對室內冷負荷影響較小。但每戶建筑外墻上需開大洞，至少預留250 mm的套管，建筑結構工程造價成本高，很難實現。

3 能耗和經濟性分析

以首開通州共有產權房某住宅樓為計算模型，分別建立了四種方案的PHPP 模型，在其他設計參數均相同的情況下，比較廚房四種補風方式對供暖需求，制冷需求及一次能耗的影響，比較其節能特性，并采用熱橋計算軟件對四種通風方式進行了熱橋計算，進行了熱橋分析（表2）。

表2 四種通風方式比較

比較可知，方案三對熱橋的影響最大，采暖需求較其他三種方案也最大。方案二和方案一對其他專業的影響較小，經濟性最好。方案四的造價最高，較方案三每戶增100～200 元左右。方案三對各個專業的影響都較大，廚房補風口應靠近抽油煙處，補風管較長，對采暖需求和一次能耗的影響最大。

4 結論

被動房內廚房的通風設計是其設計的難點所在，不僅影響建筑的能耗和舒適性，同時影響著建筑的投資和安全性。本文詳細介紹了中式廚房的暖通設計特點及被動房設計難點，重點探討和對比了被動式住宅內廚房的四種補風方式的優缺點和實現的難易程度。并以首開通州共有產權房某住宅樓為計算模型，采用PHPP 計算軟件，進行了四種通風方式的對比模擬計算。研究結果表明，方案一和方案二的廚房補風方式最為簡單，易于實現，造價低，但存在安全隱患，不能實現智能家居聯動。方案三和方案四的廚房補風方式，補風效果最好，安全性高，易于與智能家居實現聯動和智能控制，但造價高，實現較難，需要與建筑、結構和精裝等設計人員多次反復配合。同時，熱橋系數較高，采暖需求較大，能耗影響較大。被動房建造中應綜合權衡，合理選擇最佳最適宜且較容易實現的廚房通風方式，以達到最佳的節能性和最優的經濟性。