Wentylacja i chłodzenie kuchni w restauracjach

Transkrypt

1 Wentylacja i chłodzenie kuchni w restauracjach Prawidłowo zaprojektowany układ wentylacyjny i/lub chłodniczy w pomieszczeniu o dużych zyskach ciepła i wilgoci oraz zapachów (do którego zalicza się takie obiekty jak kuchnie w restauracjach) powinien gwarantować takie wartości parametrów powietrza wewnętrznego, które zapewniają osobom w nich pracującym i przebywającym komfort cieplny, dobre samopoczucie oraz powietrze pozbawione rozmaitych zanieczyszczeń oraz zapachów. Charakterystyka powietrza wewnętrznego kuchni Powietrze wewnętrzne, którym oddycha człowiek, zawiera często cząsteczki kurzu i pyłu, pyłki roślinne, mikroorganizmy (osadzone na drobinkach kurzu, pyłu itp.), a nawet szkodliwe gazy i jest transportowane do płuc za pomocą dróg oddechowych. Często zawiera również zbyt dużą ilość CO 2, którego źródłem jest wydychane z płuc powietrze. Nic więc dziwnego, że tak zanieczyszczone powietrze jest źródłem wielu schorzeń, uczuleń a nawet chorób. Wobec takiego stanu rzeczy wszelkie pomieszczenia należy wentylować tak, aby usunąć z nich zużyte, zanieczyszczone powietrze wewnętrzne i zastąpić je właściwą ilością (określoną w normach i wytycznych) powietrza świeżego (higienicznego). W przypadku pomieszczeń specjalnego przeznaczenia, jakim są np. kuchnie, jakość powietrza zależy przede wszystkim od zysków ciepła i wilgoci (tabela 1.). Jednakże ogromne zyski ciepła i wilgoci to problem nie mniejszy, niż powstające w wyniku pracy w kuchni wydobywające się zapachy, które rozprzestrzeniają się w powietrzu za pomocą zjawiska zwanego dyfuzją samorzutnego rozprzestrzeniania się jednej substancji gazowej w drugą. Tabela nr 1 Główne źródła ciepła i wilgoci powstające w kuchniach w restauracjach I. Główne źródła ciepła (ciepło jawne) II. Główne źródła wilgoci(ciepło utajone) Zyski ciepła od ludzi (wysiłek od pracy, struga konwekcyjna nad głową) Zyski ciepła od maszyn i urządzeń Zyski ciepła od pary wodnej z gotujących się potraw itp Zyski ciepła od oświetlenia Zyski ciepła od nasłonecznienia (od zakumulowanego w ścianach ciepła) Zyski wilgoci od ludzi (pocenie, oddychanie) Zyski wilgoci od pary wodnej z gotujących się potraw itp. Zyski wilgoci w sekscji zmywania. Minimalna (higieniczna) ilości powietrza wentylacyjnego wyznaczana jest na podstawie ilości osób przebywających w pomieszczeniu np. dla sali konsumpcyjnej. Wówczas przyjmuje się, że na 1 osobę przypada 50 m3/h świeżego powietrza. Z kolei dla wyznaczenia szczegółowego bilansu (cieplno-wilgotnościowego) dla klimatyzacji zapewniającej komfort jej użytkownikom, należy uwzględnić między innymi:

2 specyfikę budynku, jego usytuowanie, nasłonecznienie, ilość i czas przebywania osób w obiekcie, rodzaj i czas wykonywanej pracy, straty ciepła przez stropy i ściany, zyski ciepła i wilgoci od ludzi, zyski od oświetlenia i urządzeń funkcjonujących w obiekcie. Ustalona ilość wymian powietrza, zgodnie z wytycznymi, to około wymian na 1 h w zależności od wielkości i kubatury kuchni (średnio 15 wymian przy temp. nawiewu 20 C). Z kolei w pomieszczeniu konsumpcyjnym (jadalnia restauracji) przyjmuje się wymian na 1 h. Czystość powietrza ma wpływ na jakość powietrza wewnętrznego w pomieszczeniu, W związku z tym najlepiej stosować filtrację dwustopniową w centrali (np. EU3 i EU4), a jeśli zdecydujemy się na jednostopniową, to z filtrem nie mniejszym niż EU5. Doskonałym pochłaniaczem cząstek pyłu, gazu i zapachów jest filtr węglowy, który może być wbudowany nawet w przewód wentylacyjny nawiewny lub wywiewny. Z kolei aby w kuchni panowały optymalne warunki do pracy, wpływające na lepszą wydajność pracy, samopoczucie i komfort cieplny osób tam pracujących i przebywających, jak również na znajdujące się tam i podawane potrawy, parametry powietrza w miejscu pracy powinny być następujące: wilgotność powietrza wewnętrznego (φ) równa 40%, temperatura powietrza wewnętrznego (T) w granicach C, a prędkość powietrza (w) w miejscu pracy wynosząca 0,2 0,3 m/s. I to zarówno w części konsumpcyjnej jak i kuchni. Należy pamiętać, że aby panowały optymalne warunki pracy w kuchni podstawą jest prawidłowe wyznaczenie ilości strumienia nawiewanego powietrza do strefy pracy. I należy go wyznaczyć za pomocą bilansu cieplno-wilgotnościowego. Krotność wymian powietrza w kuchni może być jedynie wartością wstępną tzw szacunkową. Nie powinna jednak stanowić głównego źródła obliczeń ilości strumienia nawiewanego powietrza. Organizacja ruchu powietrza w kuchni Kubatura kuchni restauracyjnych jest z reguły bardzo zróżnicowana. Zwykle zawiera pomieszczenie zwane kuchnią, pomieszczenie zwane jadalnią (stoły/stoliki dla gości) czyli częścią konsumpcyjną restauracji, pomieszczenie (jedno lub dwa) gospodarcze oraz magazyn (z reguły jeden). Istotną dla projektanta HVAC z punktu widzenia wentylacji, jest przestrzeń zawierająca kuchnię i część konsumpcyjną (jadalnię w restauracji). Dobry projekt wentylacji/i lub klimatyzacji zawiera właściwy, zorganizowany ruch powietrza, który ma za zadanie odbierać po drodze zbędne zyski ciepła i wilgoci (oraz zapachy), dostarczając tym samym wymaganą ilość powietrza świeżego (higienicznego) dla osób pracujących w kuchni, jak również dla osób siedzących przy stolikach w części konsumpcyjnej. Zwykle z pomieszczenia gospodarczego i magazynu (w tym również z wc, toalety, holu) następuje wyciąg zużytego powietrza w sposób mechaniczny. W przypadku kuchni zaleca się stosowanie systemu nawiewno-wywiewnego z odzyskiem ciepła i wymiennikiem obrotowym, który zapobiega przedostawaniu się zapachów do powietrza nawiewanego, a który odzyskuje ciepło jawne (zyski ciepła) do 80%, jak również ciepło utajone (od zysków wilgoci). Jest to tzw. system wentylacyjno-klimatyzacyjny mechaniczny nawiewno-wywiewny. W przypadku dużych obiektów gastronomicznych można stosować dwa systemy: jeden do obsługi kuchni i pomieszczenia gospodarczego przy kuchni, a drugi obsługujący część konsumpcyjną restauracji. Z racji tego, że podłoga kuchni jak i ściany są z reguły zabudowane elementami wyposażenia typu

3 szafki stojące, wiszące, urządzenia kuchenne itd., obszarem do swobodnego montażu jak i działania instalacji jest sufit. To tutaj planuje się rozdział powietrza za pomocą nawiewników i wywiewników i prowadzi się przewody nawiewne i wywiewne. Stosuje się zarówno nawiewniki sufitowe okrągłe jak również kwadratowe. Uzbrojenie nawiewnika jest rozmaite, często w formie żaluzji. W zależności od kubatury pomieszczenia i jego specyfiki istnieje możliwość zastosowania nawiewników sufitowych wirowych, z reguły okrągłych. Można stosować je w suficie podwieszanym. Alternatywą tego systemu jest zastososowanie klimatyzatorów kasetonowych do zabudowy w suficie, w systemie VRF, ze zmienną ilością strumienia powietrza w zależności od potrzeb energetycznych obiektu. Powszechne błędy przy projektowaniu systemu wynikają z niedbałego wykonania bilansu cieplno-wilgotnościowego, nie uwzględnienia usytuowania budynku, nasłonecznienia, czy dostatecznej ilości osób w nim pracujących i przebywających. Efektem tych zaniedbań jest zbyt mała objętość strumienia powietrza potrzebnego do właściwego wentylowania kuchni. Wiele nieprawidłowości ma miejsce również w końcowej fazie projektu, gdy następuje niewłaściwy rozdział powietrza za pomocą nawiewników, mających za zadanie doprowadzenie odpowiedniej ilości świeżego powietrza do strefy pracy ludzi. Przykładowy rozdział uzdatnionego powietrza został przedstawiony na rysunku 1. i 2., wraz z uwzględnieniem różnorodnej kubatury pomieszczenia, z zastosowaniem nawiewników typu nawiewnik okrągły (rys. 2.) i kwadratowy (rys. 1.). W przypadku pomieszczenia kuchni w formie prostokątnej (rys. 2.) jak i kwadratowej (rys. 1.) powszechnym błędem jest stosowanie jednego nawiewnika (rys. 1B), rys. 2B) jako jednostki rozdzielającej i doprowadzającej uzdatnione powietrze do strefy pracy ludzi. Z reguły nawiewnik jest umieszczany na środku sufitu, ale zdarzają się przypadki montowania go w pewnej odległości od ściany określonej na rysunku 1. i 2. jako a wartość ta jest zwykle wartością przypadkową proponowaną przez projektanta i/lub montażystę, nie wynikającą z żadnej normy, wytycznych czy normatyw. Bardzo często nawiewnik jest również montowany blisko drzwi wyjściowych kuchni. Na podstawie wielu badań i wytycznych jasno stwierdzono fakt, że jeden element nawiewny nie zapewni prawidłowego rozpływu powietrze w pomieszczeniu, gdyż powstaną w wielu miejscach tzw. strefy niewentylowane, czyli martwe (rys. 2B ). W tych miejscach kuchni będzie więc panować zaduch, suchość powietrza i zbytnie nagromadzenie zysków ciepła i wilgoci oraz unoszących się w powietrzu oparów, które z czasem powodują tłusty nalot na meblach, jak również ścianach pomieszczenia. Fakt ten przekłada się nie tylko na stan pomieszczenia typu: pleśń, niemiły zapach, zawilgocenie ścian itp. również do spadku wydajności pracy ludzi, ich samopoczucia. Należy nadmienić, że stosowanie jednego elementu nawiewnego zamiast trzech (rys. 2A i B), czy też jednego zamiast czterech (rys. 1A i B) często spowodowany jest nie tyle brakiem wiedzy i doświadczenia projektanta i/lub montażysty, co niwelowaniem tzw. kosztów wykonania instalacji. Należy nadmienić, że każdy producent nawiewników czy jednostek wewnętrznych typu klimatyzator podaje dokładnie jak dobrać urządzenia za pomocą odpowiednich diagramów (czyli dobór wielkości i średnic nawiewnika oraz ich ilość, jak również odległości, w jakich powinny być prawidłowo zamontowane odległość między nawiewnikami i odległość nawiewnika od ściany). Tak, aby wypływające z nich strugi nawiewanego powietrza nie nakładały się na siebie (rys. 2A ). Rys. 1 Układ nawiewników z powietrzem nawiewanym do pomieszczenia kuchni o kwadratowej przestrzeni: A) prawidłowy, B) błędny wynikający z niewiedzy lub często z oszczędności na instalacji

4 Rys. 2 Układ nawiewników w kuchni o prostokątnej przestrzeni: A) prawidłowy, B) błędny wynikający z niewiedzy lub często z oszczędności na elementach instalacji, wraz ze strugą powietrza nawiewanego ukazaną na przekroju poprzecznym kuchni A ) prawidłowy, B ) nieprawidłowy - z martwymi strefami (brak cyrkulacji i wymiany powietrza). W kuchniach większą część pomieszczenia zajmują tzw. kuchenki gazowe, elektryczne, czy też gazowo-elektryczne, na których gotowane są potrawy itd. Wydobywające się nad nimi ciepło, para i tłuszcz stanowią osobne źródło zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego kuchni. Z tego też względu nad kuchenkami instaluje się system okapów lub jeden okap ciągły, zwykle w formie długiego prostokąta z kilkoma odejściami na górze. Okapy te mają za zdanie odciąganie znad kuchenek zużytego powietrza, które prowadzone jest osobnym przewodem, wywiewającym zużyte i zanieczyszczone powietrze na zewnątrz obiektu. Zastosowany system wentylacji i chłodzenia w kuchni, który przygotowuje nawiewane powietrze w centrali i nawiewa go do kuchni, nie musi zbytnio ochładzać powietrza w stosunku do powietrza wewnętrznego istniejącego w kuchni, gdyż pierwsze zyski ciepła i wilgoci zostały odebrane poprzez zastosowanie okapu kuchennego (w zależności od rozmiarów i kubatury kuchni jeden lub kilka). Następuje więc oszczędność energii, bowiem system chłodzenia jest również systemem kosztownym wymagającym dużych nakładów energii, (a może i droższym) niż ogrzewanie powietrza wewnętrznego. Należy nadmienić, że wyróżnia się 2 rodzaje okapów: okap pochłaniacz okap mający za zadanie pobieranie powietrza znad kuchenki, oczyszczanie go, dzięki filtrowi węglowemu i wydalanie go do pomieszczenia. Taki okap nie posiada przewodu u góry swojej nasady. Jest więc tylko pochłaniaczem zysków ciepła, wilgoci, zapachów i tłuszczu. Działa na zasadzie filtra. Ma on swoje zastosowanie w niewielkich kuchniach, zwłaszcza tam, gdzie nie można zastosować okapu wyciągowego i wpiąć go do zbiorczego kanału wywiewnego np. bloku. Ma on również zastosowanie w kuchniach gastronomicznych jako urządzenie wspomagające oczyszczanie powietrza, zamontowane wśród pracujących okapów wyciągowych; okap wyciągowy okap mający za zadanie pobieranie powietrza znad kuchenki, oczyszczanie go, dzięki wmontowanemu w środku urządzenia filtrowi i usuwanie zużytego powietrza przewodem na zewnątrz budynku. Ma on swoje zastosowanie w małych i dużych kuchniach gałęzi przemysłu gastronomicznego. Przykładowe firmy oferujące okapy do kuchni restauracyjnych wraz z kartami ich montażu to: Halton, Jeven (okapy są różnych form i wzorów i wkomponowują się w architekturę i wyposażenie kuchni), Bosh. Należy jednak unikać ciągłej pracy okapów na najwyższych obrotach, gdyż może dojść do zachwiania układu ciśnień w pomieszczeniu i w kuchni powstanie podciśnienie. Ponadto okapy usuwają 80 90% powietrza z pomieszczenia, należy więc uzupełniać je dodatkową instalacją, która dostarczy świeże nowe powietrze. Ponadto należy również pamiętać o czyszczeniu instalacji wyciągowej z okapami włącznie polegającej nie tylko na cyklicznej wymianie filtra, ale i na czyszczeniu przewodów i wnętrza okapów z nagromadzonych cząstek kurzu, tłuszczu i oparów. Sposoby wentylacji i chłodzenia kuchni Zgodnie z definicją, mianem wentylacji określamy proces, w którym do pomieszczenia i/ lub obiektu użytkowanego, za pomocą odpowiednich urządzeń wentylacyjnych lub w sposób naturalny (wentylacja grawitacyjna), zostaje doprowadzone świeże zewnętrzne powietrze, które po wymieszaniu z powietrzem wewnętrznym, zostaje usunięte na zewnątrz z pomieszczenia i/lub

5 obiektu. Z kolei każdy proces prowadzący do takiego uzdatniania (obróbki) powietrza (w urządzeniach do tego przystosowanych np. centrala klimatyzacyjna, aparaty grzewcze itp.), dzięki któremu powietrze zyskuje nowe wartości parametrów, takich jak np.: temperatura (proces ogrzewania/chłodzenia), czy wilgotność (proces osuszania/nawilżania) nazywa się klimatyzacją. W związku z powyższym w obiektach takich jakim są kuchnie w restauracjach następuje równoczesny proces wentylacji i chłodzenia powietrza. Gdyż sam proces wentylacji (nawiewu i wywiewu, wymiany powietrza zużytego, bez zmiany jego parametrów) nie zagwarantuje dobrej jakości powietrza oraz komfortu cielnego, jak również odebrania od powietrza wewnętrznego dużych zysków ciepła i wilgoci. Poniżej przedstawiono powszechnie stosowane sposoby wentylacji i chłodzenia w kuchni. Na rynku istnieje kilka rozwiązań właściwej wentylacji przestrzeni kuchennej. Wentylacja mechaniczna jest najprostszym sposobem wentylacji kuchni i jest stosowana za pomocą centrali nawiewno-wywiewnej z filtrem i szeregiem przewodów doprowadzających i odprowadzających powietrze, wraz z zakończeniami instalacji czyli nawiewnikami i wywienikami typu: okrągły, kwadratowy. Wentylacja mechaniczna może być realizowana jako wentylacja mechaniczna ogólna mieszająca lub wentylacja mechaniczna ogólna wyporowa. Pierwszy system jest stosowany częściej z racji mniejszych kosztów inwestycyjnych poniesionych na zakup, projekt i montaż instalacji. Z kolei wentylacja wyporowa jest inwestycją droższą (zwykle o 40% ) niż wentylacja wymieniona powyżej, zapewniającą brak przeciągów w strefie pracy i skuteczniejszy sposób usuwania zanieczyszczeń powietrza takich jak zyski ciepła, wilgoci, opary, zapachy. Na rynku istnieją sprawdzone systemy klimatyzacji (chłodzenia) przestrzeni kuchennej. Należą do nich następujące systemy chłodzenia: chłodzenie powietrza w centrali nawiewno-wywiewnej. Z zamontowanym filtrem powietrza. Taka centrala pracuje z chłodnicą z bezpośrednim albo pośrednim odparowaniem czynnika chłodniczego lub chłodnicą wodną, jak również z szeregiem przewodów nawiewnych i wywiewnych, wraz z zakończeniami instalacji w postaci nawiewników i wywiewników typu: okrągły, kwadratowy; chłodzenie powietrza w systemie klimatyzatorów VRF, z jednostkami wewnętrznymi i jednostką zewnętrzną, z czynnikiem chłodniczym. Zwykle stosuje się klimatyzatory dwu lub czteroskrzydłowe, zapewniające prawidłowy rozdział powietrza w pomieszczeniu. Najlepsze efekty przynosi system, który wentyluje i chłodzi. Sama wentylacja, bez jakiegokolwiek uzdatniania (obróbki) powietrza oprócz filtracji jest zabiegiem niewystarczającym, powodującym nadal dyskomfort w postaci nagromadzonych zysków ciepła, wilgoci, oparów, zapachów i trudności w pracy (utrata koncentracji, szybkie męczenie się itp.). Wnioski Prawidłowo zaprojektowany układ wentylacyjno-chłodniczy (w postaci centrali nawiewno-wywiewnej z filtrem, chłodnicą) w kuchniach (w obiektach typu restauracje) zapewnia usunięcie zużytego powietrza wewnętrznego z obiektu, wraz z cząstkami kurzu, pyłu, jeśli ma zastosowaną filtrację (najlepiej dwustopniową w centrali). Dobra wentylacja wyciągowa (i zastosowane filtry do pochłaniania zapachów, zwłaszcza węglowy) potrafi sobie poradzić z uciążliwymi zapachami wydobywającymi się z kuchni. Jednakże w przypadku niewielkich i średnich kuchni, gdzie kuchnia i cześć konsumpcyjna są oddzielone od siebie cienką ścianką działową lub drzwiami wahadłowymi, należy zastosować nadciśnienie w celu eliminacji zapachów, czyli strumień powietrza nawiewanego do części konsumpcyjnej powinien być o 20 30% większy w stosunku do strumienia wywiewanego w części kuchni. Powstanie wówczas nadciśnienie, które będzie wypychać cząstki gazu, wraz z osadzonymi na nich cząstkami zapachowymi na zewnątrz pomieszczenia i nie pozwoli tym samym

6 na przenikanie zapachów do części konsumpcyjnej z kuchni. Projektując wyżej wymienione układy należy, zwrócić baczną uwagę przede wszystkim na: rodzaj i stężenie zanieczyszczeń, nasłonecznienie budynku, jego kubaturę, usytuowanie, ilość osób przebywających w restauracji i pracujących w kuchni, wraz z zamontowanymi tam urządzeniami typu piece, mikrofale itp. Jednakże w przypadku kuchni w restauracji (w małych pomieszczeniach ten problem wcale nie jest mniejszy) zastosowanie samej wentylacji, jako układu usuwającego zużyte powietrze bez uzdatniania powietrza, jest rozwiązaniem zbyt ubogim, aby zniwelować dyskomfort w postaci dużych zysków ciepła, wilgoci, jak również rozmaitych zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego. Z drugiej strony lepiej, aby w obiekcie istniał ubogi system wentylacji niż całkowity jej brak, a mimo wielu wydanych wytycznych i obligatoryjnych norm oraz dyrektyw taki stan rzeczy jest często spotykany. LITERATURA: [1] RECKNAGEL H., SPRENGER E., HONMANN W., SCHRAMEK E.R.:Ogrzewanie i Klimatyzacja. Poradnik. EFWE Wydanie 2. [2] FANGER P.O.: Komfort cieplny. Arkady. Warszawa, [3] PN-76/B Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego. [4] PN-78/B Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach do stałego przebywania ludzi. [5] PN-83/B Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania. [6] e-inslacje.pl/okapy kuchenne [7] Materiały katalogowe Halton. [8] Materiały katalogowe Jeven. [9] Design Guide 1. Improving Commercial Kitchen Ventilation System Perfomance. ASHRAE [10] ASHRAE Handbook HVAC Systems and equipment. ASHRAE Autor: mgr inż. Izabela TOMCZAK projektant wentylacji i klimatyzacji, członek INWES, Kanada Źródło: Chłodnictwo&Klimatyzacja 4/2013 KONTAKT Chłodnictwo & Klimatyzacja Tel: Fax: Adres: al. Komisji Edukacji Narodowej 95

7 Warszawa