小型商业暗厨房补风措施优化研究.pdf
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1、第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式:岑康,温韵巧,李欢,等.小型商业暗厨房补风措施优化研究J.安全与环境工程,2023,30(3):78-89.Cen K,Wen Y Q,Li H,et a l.Opt imizing v ent ila t io n mea s ures f o r s ma ll c o mmerc ia l da rk k it c h ens J.Safety and Environmental Engineering,
2、2023,30(3):78-89,小型商业暗厨房补风措施优化研究岑康,温朗巧1,李欢2,刘平3,陈墨4,周鑫5(1.西南石油大学土木工程与测绘学院,四川 成都610500;2.中国石油化工股份有限公司 西南油气分公司采气三厂,四川 德阳618100,3.成都燃气集团股份有限公司,四川 成都 610041;4.四川利能燃气工程设计有限公司,四川成都610213;5.国家管网集团西南管道 有限责任公司建设项目管理中心,四川 成都610095)摘要:为确保采用自然补风和机械排风方式的小型商业暗厨房用气安全,选择某典型小型商业暗厨房为研究对 象,采用通风效果现场测试与数值模拟相结合的方法,通过对其实际
3、通风效果进行现场测试与评价,并基于计算流 体动力学(CFD)建立典型小型商业暗厨房的通风数值模型,研究了大厅补风口有效面积、补风口布置形式和补风 距离对暗厨房自然补风效果的影响,在此基础上提出了暗厨房补风措施优化设置建议。结果表明:当燃气灶具工作时,机械排风系统和暗厨房门应始终处于全开状态,且暗厨房总补风面积应大于该房间地板面积的0.006 7倍;当大厅门可能关式暗厨房增设自然补风口时,可不考虑补风距离的影响,但暗厨房大厅补风口有效面积应大于该 房间地板面积的0.002 2倍,并建议均匀布置4个补风口。关键词:小型商业暗厨房;用气安全;补风措施;优化中图分类号:X932 文章编号:1671-1
4、556(2023)03-0078-12 收稿日期=2022-02-24DOI:10.13578/ki.issn.1671-1556.20220183 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Optimizing Ventilatio n Measures fo r Small Co mmercial Dark Kitch ensCEN Ka ng1*,WEN Yunqia o1,LI Hua n2,LIU Ping3,CHEN Mo4,ZHOU Xin5(1.Sc h o o l o f Civil Eng inee ring and Geo matic s,So uth west Petro
5、 le um University,Ch eng d u 610500,Ch ina;2.Th ird Gas Pro d uc tio n Plant o f So uth west Oil and Gas Co mpany,Ch ina Petro le um and Ch emic al Co.,D幺夕a/zg 618100,Ch ina;3.Ch eng d u Gas Gro up Co.,L td 9 Ch eng d u 610041,Ch ina;4 Sic h uan L ineng Gas Eng inee ring Desig n Co.,L td.,Ch eng d u
6、 610213;5.Co nstruc tio nPro jec t Manag ement Center 9State Pipeline Gro up So uth west Pipeline Co.,L td.,Ch eng d u 610095,CAma)Abst r ac t:To ens ure t h e s a f et y o f ga s c o ms umpt io n in s ma ll c o mmerc ia l da rk k it c h e ns?a t ypic a l s ma ll c o mmerc ia l da rk k it c h en wa
7、s s ele c t ed a s t h e res ea rc h o bjec t,a nd t h e a c t ua l v ent ila t io n ef f e c t wit h t h e na t ura l a ir int a k e a nd t h e mec h a nic a l a ir exh a us t wa s t es t ed a nd ev a lua t ed o n s it e c o mbined wit h t h e numeric a l s im-ula t io n.Th e numeric a l v ent ila
8、t io n mo del ba s ed o n t h e c o mput a t io na l f luid dyna mic s(CFD)wa s es t a blis h ed Us ing a met h o d o f c o mbining o n一s it e t es t ing a nd numeric a l s imula t io n o f v ent ila t io n ef f e c t iv enes s?t h ro ugh o n s it e t es t ing a nd ev a lua t io n o f it s a c t ua
9、l v ent ila t io n ef f ec t iv enes s,a nd ba s ed o n c o mput a t io na l f luid dyna mic s(CFD),a numeric a l v ent ila t io n mo del f o r a t ypic a l s ma ll c o mmerc ia l da rk k it c h en wa s es-t a blis h ed Th e ef f ec t s o f t h e ef f ec t iv e a rea,la y o ut,a nd dis t a nc e o f
10、t h e a ir s upple ment o penings o n t h e na tura l a ir s upplement ef f e c t iv enes s o f t h e da rk k it c h en were s t udied.Ba s ed o n t h is,s ugges t io ns f o r o pt imizing t h e s et t ing o f a ir s upplement mea s ures f o r t h e da rk k it c h en wa s pro po s ed.Th e res ult s
11、indic a t e t h a t t h e mec h a nic a l exh a us t s ys t em a nd t h e da rk k it c h en do o r s h o uld be f ully o pened wh en t h e ga s s t o v e is wo rking;t h e t o t a l a ir s upple ment a rea o f t h e da rk k it c h en s h o uld be grea t e r t h a n 0.006 7 t imes t h e f lo o r a re
12、a o f基金项目:国家自然科学基金项目(52074237)作者简介:岑 康(1975),男,教授,博士生导师,主要从事油气管道安全评价等方面的教学和科研工作。E-ma il:c enkangxt 126.c o m第3期岑康等:小型商业暗厨房补风措施优化研究79t h e ro o m;t h e ef f ec t o f t h e dis t a nc e o f a ir s upple ment c a n be igno red wh en t h e h a ll t uyere ma y be a dded t o t h e k it c h en.Ho wev e r,t
13、 h e ef f ec t iv e t uyere a rea s h o uld be grea t e r t h a n 0.002 2 t imes t h e f lo o r a rea o f t h e ro o m,a nd it is rec o mmended t o ev enly a rra nge f o ur t uyeres.Key wo r ds:s ma ll c o mmerc ia l da rk k it c h en;ga s s a f e t y;v ent ila t io n mea s ure;o pt imiza t io n目前,国
14、内大量存在着将不具备安全用气条件 的密闭或半密闭房间改造成商业餐馆的现实情况。这类餐馆的室内面积普遍小于150 n?,其厨房没有 设置与外界直通的窗户或门,且通风开口有效面积 小于该房间地板面积的10%或小于0.60 n?,属于 典型的小型商业暗厨房少幻。由于这种小型商业暗 厨房通风环境差,不具备安全用气条件,燃气公司要 求必须安装机械送排风系统后方可通气,然而过高 的安装成本致使绝大部分商家转而选择了对用气环 境监管较弱的瓶装液化石油气页。近年来,液化石 油气泄漏爆炸事故频发,造成了重大的人员伤亡和 财产损失弘门。因此,政府大力督促实施“液改气”工 程,要求商户改用安全保障更好的管道天然气。
15、为 了顺利推进“液改气”工程,燃气公司普遍折中采用 改造成本相对更低的自然补风和机械排风方式。在 这种通风方式下,若餐馆大厅门或厨房门关闭,新风 无法顺利进入厨房,极易引发CO中毒事故。因此,实地考察评估这种低成本通风方式的小型商业暗厨 房实际通风效果,发现安全隐患并提出改进措施,无 疑具有重要的现实价值。国内外学者针对人员居住、工业生产等领域的 室内环境通风方式已开展了大量的理论与实验研 究,如自然通风和机械通风方式下对住宅建筑室内 空气质量的影响“切、自然补风对室内气流组织的影 响口、对高炉炉房中通风系统性能的数值评价 等。相比较而言,针对商业厨房的研究主要集中在 大型商业厨房,在不同送风
16、方式下对室内污染物和 舒适性的调控研究方面口3切,如Zh a ng等却通过测 试发现,在中式木炭烧烤餐厅室内采用“自然补风-机械排风”方式的空气质量最差,在正常工作时段室 内的CO浓度远超过可接受水平;姬长发等通过 测试营业高峰期烧烤类餐厅室内温度、湿度、CO和 c o2浓度,发现在营业高峰期,厨房热加工间的c o 浓度出现了不同程度的超标,而且就餐区的c o和 c o2浓度处于较高水平;蒋达华口在自由扩散和机 械排风条件下研究了烹饪热羽流扩散特性,发现在 热源、罩子尺寸及形状不变的情况下,机械排风量、送风口位置、罩子安装高度是影响烹饪热羽流扩散 的主要因素。然而,针对小型商业暗厨房的相关研
17、究较少,由于我国现行的建筑设计标准和通风规范 对小型商业暗厨房是否强制安装机械送排风系统还 存在争议,目前仅对其通风方式现状及特点进行了 讨论门,尚无针对不同类型小型商业暗厨房在自 然补风和机械排风的通风方式下的实际通风效果、自然补风特性、补风措施优化等方面的研究,造成实 际现场施工时具有一定的盲目性,无法为“液改气”过程中通风系统的优化设计进行有效指导。本文采用通风效果现场测试与数值模拟相结合 的方法,探讨小型商业暗厨房应增设自然补风口或 机械送风系统的判别方法,研究自然补风措施对小 型商业暗厨房自然补风效果的影响并提出优化设置 建议,以期更好地指导小型商业暗厨房“液改气”工 程通风系统的改
18、造,确保用气安全。1小型商业暗厨房分类及其通风效果 分析1.1暗厨房通风方式现状调研本次实地调研考察了 21家使用管道天然气的 小型商业暗厨房。根据餐馆大厅门的日常开关状 态,将其分为大厅门常开式、大厅门可能关式两大类 型,其特征如表1所示。表1小型商业暗厨房现场调研结果分析Table 1 Field investig ation of small commercial darkkitchens类型调研数量/个占比/%通风方式安全隐患大厅门常开式大厅门 可能关式62&6正常营业期间大厅门始 终处于常开状态,但厨房 门可能关闭,导致暗厨房1571.4自然补风 机械排风内天然气燃烧不完全,弓1 发
19、c o中毒事故正常营业期间特别是夏 冬季室外温度较高或较 低时可能关闭大厅门,同 时厨房门也可能关闭,导致暗厨房或大厅内发生 c o中毒事故由表1可知:两类小型商业暗厨房目前均采用 自然补风和机械排风的通风方式,室外新鲜空气在 内外压差作用下,通过大厅门、厨房门或传菜口等处 80安金总琢咙工翟 http:/第30卷进入暗厨房,再由风机、排风道等机械排风系统将室 内污染气体排至室外。然而,不管是大厅门常开式 还是大厅门可能关式的小型商业暗厨房,均存在为 防止厨房内油烟窜入堂食大厅关闭厨房门的情况,且大厅门可能关式还存在着夏冬季室外温度较高或 较低开启空调时关闭大厅门的安全隐患,极易引发 暗厨房甚
20、至堂食大厅内新风供应不足,导致天然气 燃烧不完全发生c o中毒事故。也有部分商家在大 厅外墙上安装了自然补风口,但通风口面积往往较 小,是否充分满足补风量要求尚不可知。1.2暗厨房通风效果现场测试与评价为了评估小型商业暗厨房现有通风系统安全隐 患的严重程度,选择了 3家餐馆开展了实际通风效 果现场测试。为了简化起见,本文仅针对其中1家 典型餐馆的现场测试结果展开分析,其现场照片和 三维数值模型如图1所示。(a)现场照片1.2.1 暗厨房通风效果现场测试与评价方案由于大厅门关时,整个餐馆相当于一个暗厨房,因此为了确保测试过程的安全,本次仅针对大厅门 打开时的通风效果进行了测试。现场测试方案包括
21、分别在机械排风系统正常工作和不工作时,对小型 商业暗厨房门开或关条件下燃气灶前1.5 m高处 c o浓度和02含量以及暗厨房门处补风风速同时 进行了测试,如图2所示。需要特别说明的是,为了 确保燃气灶具正常工作,暗厨房内负压不应超过5 10 Pa】?】,但该负压参数现场难以直接测量,因此改 用厨房门处的补风风速来表征暗厨房内负压E。燃气灶前1.5 m高处:CO浓度和。2含量 暗厨房门处:补风风速 燃气灶前1.5 m高处:CO浓度和。2含量 暗厨房门处:补风风速图Z现场测试方案Fig.2 Field test scheme为了满足室内空气质量要求,。2含量应高于 19.5%词,C0浓度不应超过1
22、0 nig/n?;同时,为避免暗厨房内负压过大导致燃气灶具发生回火而 影响安全使用,暗厨房门处补风风速不应超过1 m/0 o主要测试仪器及其性能参数如表2所示。表2主要测试仪器及其性能参数Table 2 Main test instruments and performanceparameters(b)三维数值模型图1某小型商业暗厨房测试对象的现场照片和三维 数值模型Fig.1 Field photo and three-dimernsional numerical model of the research object of a small commercial dark kitchen注
23、:%LEL为可燃气环境危险度,即采用可燃气体在空气中的含量 与其爆炸下限的百分比来表示0测试仪器名称型号性能参数四合一气体检测仪XP-302M02 量程:0%25%LEL 02测量精度=0.1%CO 量程:01 250 mg/m3CO测量精度25 mg/m3热线风速仪TES 1340补风风速量程:030.0 m/s补风风連测量精度:0.01 m/s1.2.2 暗厨房通风效果现场测试结果分析小型商业暗厨房门开或门关条件下燃气灶前1.5 m高处Q含量和CO浓度的变化,如图3所由图3可知:无论机械排风系统是否工作,在暗 厨房门关闭状态下,测试点处的02含量明显呈下 降趋势且逐渐接近19.5%的安全阈
24、值,CO浓度则第3期岑 康等:小型商业暗厨房补风措施优化研究8123.022.522.021.020.520.021.519.5二二I风系统不工作且厨房门关 讽系统不工祚且厨房门开 风系统工作且厨房门开2风系统工作且厨房门关19.00 50 100 150 200时间/s(a)。?含量250 300O2含量安全阈值为19.5%I t I t I,I(?日)、鍛-款声)+(pZ)=人+S:(7)其中,对于湍流模型,质量扩散h为了严一(qD,”+氢)X7X(8)上式中:卩为流体密度(k g/m3);t为时间(s);“,、Uj 为速度分量(m/s);広、亦为平均速度分量(m/s);T 为温度(K);
25、为动力黏度(Pa s);帀为拉应力(Pa);6为压应力(Pa);X;、X,为X、Y方向上的坐 标(m);C”为混合气体定压比热J/(k g K);G 为天然气定压比热J/(k g K);C”为空气定压比 热J/(k g K);为空气密度(k g/m3);g.为重力 加速度(r/s)必为单位向量;爲为柯罗尼克尔符 号,即单位张量;X为雅可比行列式;为拉普拉斯 算子;为流体在点(z,y,z)处的速度分量(m/s);Ji 为质量扩散通量(k g/s);D“”为分子扩散系数(m2/s);S,为离散相及用户定义的源项导致的额外 产生速率;Sc,为湍流施密特数,Sc严g lpD,,其中 Dt为湍流扩散系数
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- 小型 商业 厨房 措施 优化 研究
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