Wentylacja i chłodzenie kuchni w restauracjach

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 ,
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.
2
Tabela nr 1 Główne źródła ciepła i wilgoci powstające w kuchniach w restauracjach
I. Główne źródła ciepła (ciepło jawne)
• 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)
II. Główne źródła wilgoci(ciepło utajone)
• 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:
●
●
●
●
●
●
●
●
specyfikę budynku, ƒƒ
jego usytuowanie, ƒƒ
nasłonecznienie, ƒƒ
ilość i czas przebywania osób w obiekcie, ƒƒ
rodzaj i czas wykonywanej pracy, ƒƒ
straty ciepła przez stropy i ściany, ƒƒ
zyski ciepła i wilgoci od ludzi, ƒƒ
zyski od oświetlenia i urządzeń funkcjonujących w obiekcie.
Ustalona ilość wymian powietrza, zgodnie z wytycznymi, to około 10÷30 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 10÷15 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 20÷22°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
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
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 powieƒƒtrza 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 powieƒƒtrza 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
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. ƒƒZ 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 jedƒƒnostkami 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
na przenikanie zapachów do części konsumpcyjnej z kuchni.
Projektując wyżej wymienione układy należy, zwrócić baczną uwagę przede wszystkim na:
●
●
●
●
●
rodzaj i stężenie zanieczyszczeń, ƒƒ
nasłonecznienie budynku, ƒƒ
jego kubaturę, ƒƒ
usytuowanie, ƒƒ
ilość osób przebywających w restauracji i pracujących w kuchni, ƒƒwraz 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, 1974.
[3] PN-76/B-03420. Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego.
[4] PN-78/B-03421. Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w
pomieszczeniach do stałego przebywania ludzi.
[5] PN-83/B-03403. 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. 2003.
[10] ASHRAE Handbook – HVAC Systems and equipment. ASHRAE. 2008.
Autor: mgr inż. Izabela TOMCZAK – projektant wentylacji i klimatyzacji, członek INWES, Kanada
Źródło: Chłodnictwo&Klimatyzacja 4/2013
KONTAKT
Chłodnictwo & Klimatyzacja
Tel: +48 22 678 84 94
Fax: +48 22 678 84 94
Adres:
al. Komisji Edukacji Narodowej 95
02-777 Warszawa