834商用厨房排烟风量计算及变风量排油烟系统节能方案

基于按需通风理念的商用厨房变风量排油烟系统节能方案一、有效排风量计算1、厨房通风设计相关依据国家标准缺乏对厨房通风内容的规定。其他标准关于通风量计算方式各异，不同计算方式导致相同条件的厨房的局部排风量存在巨大偏差。该团体标准提供了低风量设计依据,风量可降低约30%。KEF系统MAU系统PAU系统在厨房通风空调系统中，排油烟是主导地位，补风是从动，即按适合的比例送风即可，无非是在该送风量下处理到什么空气参数的问题。所以排油烟风量的提资是控制污染和节能的核心因素，也是按需通风（变风量）控制系统的核心。而空调水系统控制一般由机电控制。2、厨房通风系统类别Key

points1)风量一定时，尽可能的优化风速、管路降低功率；2)功率一定时，尽可能提高风速，节约工程量。节能的重点在于：1）系统低风量化设计—--要求烟罩低风量排油烟效果性能优良；系统低阻化设计---控制风速、局部阻力件的结构系统按需变风量调节运行；1、风量、风速和管道面积：（m2）2、管道固定，风量-风压的关系：𝑨

=

𝑸Τ𝒗𝒑

=

𝒔𝑸𝟐（Pa）3、管道固定，风量、风压和功率关系：𝑷

=

𝑸

∗

𝒑Τ

𝟑𝟔𝟎𝟎

∗

𝜼 =

𝒔𝑸𝟐Τ

𝟑𝟔𝟎𝟎∗

𝜼4、风量-冷负荷的关系：𝑸𝒓𝑨=𝟎.𝟐𝟕𝟕𝟖∗𝝆∗𝑸∗𝜟𝒉𝒓（kW）（kW）3、低碳型商用厨房通风系统理论基础管路一定时，节能控制调节参数均指向风量𝑳

=

𝟏𝟒𝟒

∗𝟒𝟏𝟑𝑨

∗

𝑭

∗

∆𝒕𝟑

∗𝟑𝑯

+𝟏.

𝟐𝟔𝑩

𝟐

+

𝝂𝑭`H/B=0.9～73.1、有效排油烟风量的控制vF`为烟罩扩大面排风量。是一种为防止穿堂风、空调气流等干扰因素导致油烟外溢，通过额外增加排风量使油烟聚拢在烟罩内的方法。其本质为无效排风。如果采用技术，尽可能弱化无效排风。则在设计源头降低了能耗。覆盖范围超过炉具的300～400mm23.2、烟罩设计排风量对风机节能的影响---以东直门JW、青岛万豪为例工频运行的风机整天100%运行烹饪设备产生的烟量只是一部分浪费了大量能源如在设计时，合理降低风量，则风机配置会降低一个规格。如：

15kW降低为11kW。避免能源浪费；有益于运营能耗控制，变频系统可在风机低功率的基础上 变频调节，是节能的关键。烟罩风量统计项目名风机系统烟罩长度mHalton设计风量CMH项目配置风机kW其他烟罩风量CMH青岛万豪ADD明档13.5185471525128风机配置与烟罩需求匹配，如是其他烟罩，风机则需要增加一个规格面点间791735.511702烧腊间5.479135.510197宴会厨房16.1235521529665员工厨房11.5163151121864全日中餐热厨15.1219521527354东直门JW全日餐后厨10.4171721521040风机功率普遍偏大，初始设计未考虑节

能，包房3.245615.55939明档天花烟罩40平方米257483038900酒吧3.947927.57164L3宴会33.9472794561600员工厨房9.7137771517599东直门JW万豪与青岛万豪对比，所配置的风机明显偏大，不利于控制运营能耗；★合理的设计风量，有利于在源头降低运营能耗；★★合理的风机选型，有利于在源头降低运营能耗；★★★应注重合理的设计风量3

、合理的配置风机，不盲目过大。2）烟罩设计排风量对风机节能的影响---以东直门JW、青岛万豪为例案例1：青岛万豪酒:位置原设计风量初始设计选用风机确定集气罩品牌后深化风量实际选用风机B1员工2620037000CMH，15kw1632021600CMH，11kw1F全日制3535048000CMH，22kw1860026460CMH，15kw1F热厨3900025207CMH，2台，共22kw2200028980CMH，15Kw2F宴会4010025973CMH，2台，共22kw2356028980CMH，15Kw合计14065081kW8048056kW1、深化后风量比原设计风量降低43%。2、初始选用排风机功率是实际选用风机功率的1.45倍,实际选用风机较原始选型节约30%二、变风量排油烟控制系统—酒店或独立商餐篇青岛万豪酒店典型工况运行调查★★增设变风量排油烟系统---节能，即消除炉具波动运行时而产生的无效排风。

Ps：总风量不足实际需求的60%～70%时，分区域开闭控制不佳变风量排风系统文丘里变风量风阀控制原理、控制方案、系统配置，可以参照类比变风量排风系统或变频变风量空调系统若调节风阀仅配置一个蝶式电动阀。达不到可变、可测、可调的节能效果。一、原理与方法1）集气罩设置温度传感器，室内设置温度传感器。通过设定不同的温差阈值，来判定炉具的工作状态（待机、启动和烹饪）；（某些集气罩采用NTC传感器的控制系统，在用电炉具区域不舍NTC，而采用电流1-控制原理与方法传感器采集炉灶的电流来判定炉灶状态）。原因是什么？？炉具不同的工作状态对应相应的排风比例（以额定风量为基数，如50%/80%/100%，排风比例须结合实际炉具来具体调整），在多数压力相关型的控制系统，将不同的排风比例预设对应的风阀开度；同一个排风系统的各个烟罩的需求排风量累加求和，调节变频器风机频率设定：𝑓

=

σ

𝑄𝑥൘

×

50σ

𝑄𝑔Hz1）控制末端压力相关型末端测量—调节功能目前厨房通风行业绝大多数均为压力相关型末端没节烟罩均为压力无关型末端（非文丘里式）测量—反馈-调节功能仅Halton为此类设备2）常见变风量排油烟控制系统辨识分享---基于压力相关型末端的控制拍摄于扬州凯宾斯基拍摄于前滩华尔道夫传感器均为NTC热电阻传感器—代表商Uvtech、乐酷宝、德克等该类型末端控制特点：具有调节功能用电炉具---不采用NTC传感器，而采用电流传感器NTC传感器的工作性能结论：NTC不可单独适用油烟动态测量风量调节过程测量滞后明显；无法有效判定炉具的工作状态，即使结合AI算法；无法输出即将烹饪的前馈预测；防止烹饪瞬间油烟外溢的措施---拉高炉具预热的基础风量比例算法P算法，无I、D环节热电阻温度传感器温度与理论风量的比例对应关系压力相关型变风量系统：开环控制。系统的高位运行控制逻辑：定静压或总风量控制，系统只调节，无反馈。控制方式：单路温度比例（P）调节，无风量闭环；硬件配置：无风量检测装置，风量随总管压力波动；优点：克服了探测器因响应滞后性而造成油烟外溢的弊端。缺点：为了避免实际风量小于设定风量，风机须高位运行，节能潜力无法有效挖掘。适合改造项目控制基本逻辑---压力相关型末端（定静压或开环总风量法）控制措施---烟罩末端侧—方案供应商1拍摄于扬州凯宾斯基特点：不同温度与基准排风量，预设风阀开度；按理想线性设定风阀开度与风量的对应关系；温度达到阈值时，快开风阀先瞬间切阀位末端无闭环回路，末端风量不受控，受总管压力波动温度响应滞后约20s；按理想线性关系预设了风量和阀门开度控制措施---控制系统侧—方案供应商1按预★系统控制风机频率的核心：累加集气罩风量σ

𝑸

判断风量落入预设的区间设的风量区间对应的风机频率来输出频率信号。同时：1）最低输出不小于30Hz；2）监测变频工作频率是否与输出频率对应。★

不判断风机当前状态是否不足、满足或超过需求风量运行测试—方案供应商1对扬州凯宾斯基面包房的烟罩在变频工况下进行风量测试----排风比例设定为（30%-60%-100%）阀门位置长度m宽度m烟罩挡光板风口平均风速m/s实际风量m3/h屏幕显示理论风量m3/h实际-理论偏差率烟罩设计风量m3/h实际排风比例30%开度1.61.34.162157119980%399654.0%60%开度6.243235239835%399681.0%90%开度8.26428239967%3996107.2%表现：①烹饪状态运行时，实际风量接近烟罩的额定风量。②低位运行时，实际风量均明显大于理论风量，高出约20%；仍存在约25%～40%的能源浪费；说明烟罩末端及系统无基于风量反馈的自适应调节功能，亦不能根据实际风量动态调节风机运行频率。存在能源无法充分利用的情况。这套控制系统运行逻辑与NTC热电阻传感器性能匹配。控制措施---烟罩末端侧—方案供应商2拍摄于前滩华尔道夫酒店特点：在界面上回避了温度、排风量或阀门开度的对应关系。界面不显示相关信息。根据温度传感器探测温差ΔT计算赋分值，预先调节风阀开度末端风量不受控，受总管压力波动温度响应滞后约5-8s控制措施---控制系统侧—方案供应商2预置不同频率与电流，深层因素：风机电流与风机压力是否有单调性对应关系？★从显示界面不限制总风量、频率等相关信息，无法准确判断该系统的控制逻辑。★其称为：算法控制。是否可以从以下两个方向来理解控制逻辑？1）电流PI调节：某转速下，阀门开度引起风机电流出现偏差，调整风机频率；电流偏差持续，修正风机频率；

2）虚拟定静压或变定静压PI调节：调试时设置SP值（变定静压时，根据风阀开度来调整），利用阀位开度、风机电流计算等效PV值，利用偏差调节风机控制措施---控制系统侧—方案供应商2在前滩华尔道夫酒店对另一常见品牌变频系统的简易测试对2F宴会厨房的系统进行测试温度传感器编号感受温度温度传感器感受启动数量显示屏的实时能耗百分比推定风机运行频率初始状态19.8/35%25

（系统设定最低25Hz输出）t151.5单独启动35%25t261包括以上，2个一起46%30t352.6包括以上，3个一起46%30t459包括以上，4个一起50%32t841包括以上，5个一起65%36t959包括以上，6个一起65%36t1077包括以上，7个一起86%43t1188包括以上，8个一起86%43t1245包括以上，9个一起93%46t552包括以上，10个一起93%46t649包括以上，11个一起94%48t758包括以上，12个一起100%50该系统共4组烟罩，分为8节。在灶区，变频系统供应商设置了12个温度传感器。该方案巧妙的回避了温度与排风量、阀门开度的对应关系。通过简易系统运行测试，推断，该系统仍是累加传感器启动的数量，折算风量后求和后，调节风机；当传感器启动的数量大于60～70%时，风机接近满频运行。运行测试对中餐厨房的烟罩在变频工况下进行风量测试----排风比例设定不详，4.6m烟罩分为3节，设烟罩实际需要排风量为7146CMH结论：①烹饪状态运行时，实际风量仍高于烟罩的额定风量，未见启动降低频率措施。②炉具预热时排风比例接近额定风量，③炉具关闭时，基础排风量仍约60%，偏大；④风机运行周期内，仍存约30%～40%的能源浪费；说明烟罩末端及系统无基于风量反馈的自适应调节功能，这种风机高位运行的方式，与NTC传感器性能密切关联。温度传感状态平均温度℃烟罩分节实际风量m3/h理论风量烟罩设计风量m3/h实际排风比例初始状态（炉具关闭）19.4第一节1622/263262%第二节1403/225762%第三节1444/225764%状态1（炉具启动）29第一节2443/263293%第二节2085/225792%第三节2112/225794%状态2（炉具烹饪）56第一节2950/2632112%第二节2550/2257113%第三节2536/2257112%问题1：既然上述压力相关型系统技术上存在不足，那高节能率是怎么来的？功率—额定功率or实际功率；运行时长—炉具不工作时，风机运行越久，节能率约高，但不节电；采集电能数据来源—电能表or变频器；★风机功率明显偏大问题2：技术上怎么改进这个变风量控制系统？末端改进传感器算法—P算法改进成PID算法；控制方式—开环总风量或定静压改进为闭环总风量法或变静压；3）新型变风量排油烟控制系统辨识分享---基于压力无关型末端的控制非机械式压力无关型末端每一节烟罩传感器均配置：热成像传感器&NTC热电阻传感器。

该类型末端控制特点：测量—反馈—调节代表商Halton浩盾拍摄于无锡希尔对格芮拍摄于Prada餐厅热成像传感器的工作性能瞬时动态测量；有效判定炉具的工作状态；烹饪的前馈预测—无需拉高炉具预热的基础风量系统低位运行；PID算法IRPressure/damper

PositionHoodT°RoomT°Requested

airflowCooking

ModeWarming

upExample

of

monitoring

curves1.烟罩排风量根据探测到的烹饪状态，提高排风机转速并将排风量调整风阀至到相应的排风等级2.总排风量的提供与保证由烟罩控制模块统计每台烟罩所需的实时总排风量，并将信号发送到对应的排风机变频器，以调节总风量；同时每节烟罩有压力传 感器实施测量压力并计算实时排风量，将实际风量与理论风量比对后，再修正风机运行，以使调整频率后的风机运行状态满足炉具 当前状态下对风量的需求。3.厨房通风的平衡（新风管理）在确定排风量的同时，发送相应的信号到新风机变频器或VAV模块，以调节新风机转速或送风量，达到厨房内通风的平衡。通常总 新风量为总排风量的70-90%温度斜率变化，判断炉具状态调整风量热成像传感器的工作性能控制基本逻辑---压力无关型末端（闭环总风量法，动态调整）压力无关型变风量系统：闭环控制。系统按需运行。控制方式：总风量控制，结合阀位修正风机频率。控制算法：PID算法。有点：1）传感器瞬时响应，前馈预测，无油烟外溢的风险；2）对于前述压力相关型系统，因风机看按需运，无需高位运行，进一步挖掘了节能潜力；3）动态调整风机运行频率，避免空转或浪费；控制措施---控制末端基于风机实际需求来调节。显示每种炉具状态所需要的：需求风量和实际风量，偏差在允许范围之内显示阀位，无级调节，不预设风阀开启角

度，服务于风量实际需求，消除风量偏差。即：以风量调阀门根据总排风量需求调节风机，并在屏幕反映出系统的总风量。步骤1）风机频率上限设定：𝑓

=

σ

𝑄𝑥൘

×

50σ

𝑄𝑔Hz控制措施---控制系统改进后的界面：显示节能量，风机运行状态步骤2）风机频率预设定：内部核心是压力无关型控制末端，这是调节方式的关键。这是较好风量控制和高节能率的核心。PLC是算法控制核心，主控箱与烟罩侧均配置控制模块动力系统分配在什么位置控制，是外部联系的表现形式，是根据项目需求定制化的功能。不影响变频系统运行的内核。控制措施---运行逻辑运行测试共计11.5米集气罩，烟罩实际需要排风量为16315CMH，现场配置了11kw的PYY风机对青岛万豪员工厨房在变频工况下进行风量测试----排风比例设定为（油烟罩50%-70%-100%、蒸汽60%-80%-100%）温度传感状态平均温度℃烟罩分节实际风量m3/h理论风量m3/h实际-理论偏差率烟罩设计风量m3/h实际排风比例初始状态（炉具关闭）24.4第一节176616964.1%3,24054.2%第二节191218294.5%3,65852.3%第三节169816363.8%3,27251.9%第四节18491926-4.0%3,81648.5%第五节150514146.4%2,32964.6%状态1（炉具启动）36.7第一节236722843.6%3,24073.1%第二节270125974.0%3,65873.8%第三节239623103.7%3,27273.2%第四节27042713-0.3%3,81670.9%第五节195418684.6%2,32983.9%状态2（炉具烹饪）62第一节33123,2402.2%3,240102.2%第二节38263,6584.6%3,658104.6%第三节33373,2723.2%3,272103.2%第四节38923,8162.0%3,816102.0%第五节24252,3294.1%2,329104.1%结论：采用PID算法的压力无关型系统在各状态下的实际排风量与理论排风量非常接近，控制精度较好。说明烟罩末端有反馈自适应调节功能，电能利用率较高。运行记录青岛万豪员工厨房风量节约武汉丽思L46全日制风量节约武汉丽思L59特色厨房风量节约青岛万豪1F中餐风量节约管道油脂堆积监测系统火情预警系统在火灾发生前给现场或楼控发出警报，消除危险增值服务---安全管理增值服务---安全管理发生危险时，声光警示火灾探测离人起火警灯亮节能措施内容措施一风量设计：源头上尽可能的降低设计风量。风量算法可参考VDI

2052或《公共厨房通风系统技术规程》（T/CECS

1513-2023）措施二低阻力化设计：尽可能的降低管路系统阻力，以选低功率的风机措施三变风量排油烟系统：节能辅助系统，进一步挖掘节能潜力。在形式上也分为两类：①与烟罩集成一体，②单独一个系统，与烟罩拆分（此种形式无法做成压力无关型系统）末端类型压力无关型（非机械式）压力相关型代表厂商浩盾（Halton）UVtech等烟罩厂家乐酷宝风量检测有无无控制方式闭环,PID控制开环，比例控制开环，比例控制控制方法按需总风量控制，结合阀位修正风机频率高位总风量控制高位总风量控制，有时定静压传感器IR+NTCNTC（局部设置IR）NTC，用电厨房使用电流传感器集成一体是是否现场安装工作量集成时，无；拆分时，有集成时，无；拆分时，有有多区域新风管理有无无造价集成一体时，造价低拆分时，造价相当集成一体时，造价低拆分时，造价相当相当观感质量无影响/突兀节能潜力★★★★★约50%∽60%★★约30%★★约30%建议：为控制系统便于实施，并与烟罩匹配，优先选用烟罩与系统集成的设备。追求节能再选压力无关型系统2-总览三、变风量排油烟控制系统—商业广场篇特点：多餐饮店共用排油烟风机、补风机；各餐饮店营业时间重合；各餐饮店自行配置集气罩，配置接力风机；核心控制内容：按区域控制，粗放调节在酒店变风量排油烟方案做减法重点是PYY风机管理风管配置：手动调节阀阀、止回阀、电动调节阀商户配置：接力风机采集商户风机的电流，开启电动风阀。公用风机根据商户风机启动的数量来调动运行频率进一步节能：商户支管配置温度传感器根据温度调节风阀和风机。（参照压力相关型）★达不到酒店厨房的节能效率四、排风系统评估1）总阻力计算1.系统阻力：风管长宽比一般小于4：长边小于4倍的短边。𝒇𝟐1）沿程阻力𝒉 =

𝝀

𝒍

𝒗

𝝆。

𝒅

=𝒅

𝟐

𝟐∗(𝑨+𝑩)𝑨∗𝑩∗

𝟒在合理的风速条件下，不是系统阻力的主要部分。有条件是风速建议8.5m/s左右。在小风量下或小管径下，应降低风速≤5～6m/s。管径风速（m/s）------比摩阻（Pa/m）56789101112500*3200.620.91.221.592.022.4833.57630*4000.480.690.941.231.561.932.332.78800*4000.430.620.841.11.391.722.082.48800*5000.360.520.710.931.181.461.782.121000*5000.330.470.640.841.061.311.591.91000*6300.270.390.530.690.871.071.31.551.系统阻力：𝒋𝟐𝟐2）局部阻力𝒉 =

𝜺

𝒗

𝝆。特定风速下，跟弯头等局部阻力件的结构有关是构成系统阻力的主要因素。转弯半径mm以管径1000*500mm，长边翻转为例。风速（m/s）------局部阻力（Pa）5678910111250020.729.140.65367.182.8100.2119.27507.811.215.22025.331.237.844.910003.85.47.49.612.21518.221.62.风机压力因风量有余量，压力也应有冗余一般≮15%。+

𝒉𝒉𝒐𝒐𝒅风机压力≥（

𝒉𝒇

+𝒉𝒋

+

𝒉𝒆𝒔𝒑

）

×

1.15𝒅

𝟐𝒉𝒐𝒐𝒅

𝒆𝒔𝒑𝟐=(

𝜮（𝝀

𝒍

+

𝜺）

𝒗

𝝆+

𝒉

+

𝒉

)×1.153.快速估算：仅在项目前期估算风机的压力𝑃

=

∆𝑝

∗ 1+

𝑘 ∗

𝐿

+

𝒉𝒉𝒐𝒐𝒅+

𝒉𝒆𝒔𝒑当风速约8m/s左右时，∆𝑝按1.2Pa/m(大风管），2.0Pa/m(小风管），k取值约4～6。风机的选用设计工况效率，不应低于风机最高效率的90%。

多台风机并联或串联运行时，宜选择同型号通风；变频系统风机功率附加：15%～

20%；𝑵

=𝑸∗𝒑ൗ(𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝜼𝟏∗𝜼𝟐)也可引申到对风量和风压的附加；高原地区应按空气密度的比值修正风机 风量，按密度的平方修正风机压力风机的选型即：在设计风量下，使风机的工作点满足管网工况，且此时风机效率较高。避免所选风机的性能曲线与管网阻力特征曲线不能相交，或者相交后的交点发生偏移。管网特征曲线：p=𝑅𝐿23、风机选型对驼峰型风机，其理论工作点应在驼峰的右侧，不应出现在左侧。问题前置（系统评估），评估内容：排油烟风机合理性；管路设计合理性管路阻力不平衡性补风合理性；厨房全生命周期的节能方案所需资料：与初始计算阻力的资料一致具体是厨房设备布局平面图、厨房通风系

统平面图、风机布置平面图和风机参数表。2）管路评估测定方法1）测定罩口平均风速法：烟罩投影面积＞0.3m2时；2）测定烟罩连接风管平均风速法GB/T16758《排风罩的分类及技术条件》 系统评价方法如下：烟罩投影面积𝑘0.3m2时；叶轮式风速仪热线式风速仪皮托管3）末端风量测试静压测定法3）末端风量测试---简易方法𝑄

=

𝐾𝐿

𝑝某类型某长度的集气罩，

仅测试静压即可得出风量。根据排风效果，拟定系统改造方案3）末端风量测试---简易方法序号问题简述可能的原因解决方案1★排油烟不畅在上升至烟腔过程不受明显外部干扰，但充满烟腔后以较稳定气流外溢排油烟风量不足1）调整或更换风机，2）修改管路中的弯头，3）取消末端净化器2补风量不足增大补风3烟罩覆盖不足1）增加排油烟风量和补风量，2）增加围挡4充满烟腔后在烟罩底部边缘以不规则气流外溢送风口风速过高降低风速5送风口不适合选用径向型或孔板式散流器6油烟上升过程有明显飘向补风量不足或不均检查补风量并予以调整7厨房很热厨房正常使用时温度超出设计排油烟不畅厨房内空调负荷计算是个难题，当出现温度过高应首先查