住宅厨房内的被动式通风系统研究

果海凤 钱嘉宏 宋昂扬 王英琦 李瑞雪

北京市住宅建筑设计研究院有限公司

0 引言

住宅建筑内多为中餐厨房，炊事多为烹炒煎炸，油烟多，做饭次数多，空气污染严重。厨房也是住宅中舒适性标准最低的场所，一般仅设暖气，基本无空调，全年开窗通风，冬天冷，夏天热。

住宅厨房内一般仅设抽油烟机，靠开窗自然补风。一方面，由于油烟机性能差异，不能有效排除室内油烟，到处弥漫着炒菜做饭的味道，极大影响室内空气品质。另一方面，开窗自然通风，冬季冷，夏季热。厨房往往成了家庭成员最不愿进入的地方，同时也是被动房内能耗较高和设计最大的难题。

1 中式厨房的暖通设计

1.1 采暖制冷

住宅暖通设计中，居室内温度为20 ℃，厨房内设计温度一般为16 ℃[1]，采暖多为暖气或地板采暖。夏季厨房室内温度小于29 ℃即可，无特别要求，夏季通风温度≤35 ℃，基本无空调。高档住宅厨房内设计了空调，也仅在厨房内设计一个送风口，空调机安装在厨房外。为了保证厨房油烟不被吹到其他空间或空调内部，厨房必须保持负压。所以油烟机的排风量一般很高（1000～1500 m3/h），且大于空调送风量。

1.2 排风排烟

厨房内分为灶台区和非灶台区。在非炊事时段，全面通风换气次数不宜小于3 次/h[2]，一般设计为4～6次/h。炊事时段，换气次数为40～60 次/h（中餐）。厨房补风量应与排风量相匹配，且宜为排风量的80%～90%。

厨房排烟有排气扇和抽油烟机两种方式。老式住宅，通风设计简单，仅设排气扇，功率小，噪声低，耗电少，空气负压小，排烟效果差，且厨房内和排气扇周边油烟较多，卫生质量差。新建住宅厨房内，均设计了排油烟竖井，安装了油烟机，风力强大，排油烟效果最佳，厨房卫生状况得到了极大的改善。问题是：补入新风量不足，油烟外溢严重，构造复杂，清洗困难，需专业安装和清洗。

1.3 补风

炊事时，厨房形成负压，必须进行补风。补风是为了保证良好的排烟效果。有三种方式：室外自然风补风，邻室渗透补风和空调送风。

室外新风补风通过直接开窗实现，简单易操作，符合我国国情和大多数人的生活习惯。极端天气下，比如雾霾天或扬沙天，不宜直接开窗。夏季，室外自然风温度很高，大量无组织的热空气涌入，厨房会很容易常处于过热状态。冬季，直接开窗通风会导致厨房内过冷，甚至出现结露、结冰等现象。

厨房为负压区，室外和邻室的气流会通过门窗或缝隙渗透进入厨房。如果厨房的门缝隙较大或炊事时不关门，抽油烟机强大的吸力，会使得居室内的舒适气流会大量涌进厨房，影响居室内的冷热温度，舒适性差。

高档住宅的厨房内设有空调，作用有：调节厨房温度，同时起到补风作用。

2 中式厨房的被动房设计难点

中式厨房的特殊性，使得厨房宜设独立的排油烟补风系统[3]。排油烟系统一般为专用排油烟竖井+抽油烟机，但被动房内的补风系统设计，又要保证厨房内非炊事时的气密性和炊事时的安全性，及对整个居室最少的影响，这也是被动房内厨房通风设计的难点所在。

2.1 采暖制冷

被动房冬夏负荷很小，且有新风要求，所以一般无传统的采暖形式，更多的是依靠新风采暖或新风+辅助供冷供暖的形式。

被动房内的暖通空调末端主要有新风空调一体机、新风+风机盘管、新风+VRV、新风+辐射供冷供暖（毛细管）等。无论是哪种形式，厨房由于排风排烟要求，是负压区。作为气流组织的最末端，厨房一般只设回风口或排风口，或非炊事时开门，通过回风解决厨房内的冷暖问题。

2.2 排烟补风

被动房内气密性非常好，为了保证厨房内氧气量充足和灶具的正常使用，必须设计独立的排油烟和补风系统。被动房内厨房的通风系统主要有四种形式（表1）。

表1 厨房通风方式

图1 方案一管路布置图

图1 为方案一，新风空调一体机在厨房吊顶内安装，不设专门的补风方式，厨房外窗仅满足被动房的要求即可，但必须有可开启扇，做饭时抽油烟机开启，手动打开厨房窗户进行补风。此方式最简单，初投资低，外墙开洞少，但需人为手动开启，不能实现智能化。必须提醒住户做饭时开窗，一旦没有开窗通风，不仅会影响居室内的空气品质，甚至会造成做饭时氧气量供给不足，不能燃烧或影响充分燃烧，引发CO 中毒或发生爆炸等安全问题。

图2 为方案二布置图，图3 为外窗安装图。此方案在厨房外窗上部增加一个上亮子（高度至少400 mm），将其做成电动开启（内倒开启）并可与抽油烟机联动，当抽油烟机开启时自动开启，无需人为手动控制。联动可借助智能家居实现。优点是外墙开洞少，无结露风险，利用窗户加电动开窗器实现智能补风。缺点是造价较高，需增加电气管路。能耗较方案一增加了电动开窗器的电量消耗。

图2 方案二管路布置图

图3 方案二外窗安装图

图4 为方案三，厨房内设计独立的排油烟补风系统[3]，厨房外墙上设计单独的补风管和电动密闭阀门。补风管须在外墙上开洞，厨房面宽一般不大，至少要开三个风洞，很难实现，一般会考虑在邻室房间开洞，这既增加精装吊顶，又影响居室空间和舒适性。为了保证补风口的气密性，必须使用金属电动风阀，该管路穿过建筑外墙且无法用保温完全包裹，这就导致其表面在冬季存在严重的结露风险。同时该设备放置于橱柜中，占用空间大。工程和设备造价都较高。

图4 方案三管路布置图

图5 方案四管路布置图

图5 为方案四，即增大新风取风管管径，并增加一个旁通支路，设计电动百叶风口（或电动密闭阀+普通百叶风口），平时关闭，炊事时开启抽油烟机，电动百叶风口（或电动风阀）联动开启，进行补风。此补风效果较好，补风管走梁下，用吊柜包着风管。靠近抽油烟机的地方在吊柜上开孔。既能保证结构安全，又使得冷空气尽量少得跨越厨房空间，对室内冷负荷影响较小。但每户建筑外墙上需开大洞，至少预留250 mm的套管，建筑结构工程造价成本高，很难实现。

3 能耗和经济性分析

以首开通州共有产权房某住宅楼为计算模型，分别建立了四种方案的PHPP 模型，在其他设计参数均相同的情况下，比较厨房四种补风方式对供暖需求，制冷需求及一次能耗的影响，比较其节能特性，并采用热桥计算软件对四种通风方式进行了热桥计算，进行了热桥分析（表2）。

表2 四种通风方式比较

比较可知，方案三对热桥的影响最大，采暖需求较其他三种方案也最大。方案二和方案一对其他专业的影响较小，经济性最好。方案四的造价最高，较方案三每户增100～200 元左右。方案三对各个专业的影响都较大，厨房补风口应靠近抽油烟处，补风管较长，对采暖需求和一次能耗的影响最大。

4 结论

被动房内厨房的通风设计是其设计的难点所在，不仅影响建筑的能耗和舒适性，同时影响着建筑的投资和安全性。本文详细介绍了中式厨房的暖通设计特点及被动房设计难点，重点探讨和对比了被动式住宅内厨房的四种补风方式的优缺点和实现的难易程度。并以首开通州共有产权房某住宅楼为计算模型，采用PHPP 计算软件，进行了四种通风方式的对比模拟计算。研究结果表明，方案一和方案二的厨房补风方式最为简单，易于实现，造价低，但存在安全隐患，不能实现智能家居联动。方案三和方案四的厨房补风方式，补风效果最好，安全性高，易于与智能家居实现联动和智能控制，但造价高，实现较难，需要与建筑、结构和精装等设计人员多次反复配合。同时，热桥系数较高，采暖需求较大，能耗影响较大。被动房建造中应综合权衡，合理选择最佳最适宜且较容易实现的厨房通风方式，以达到最佳的节能性和最优的经济性。