MATERIAŁY POMOCNICZE DO ĆWICZEŃ Z PRZEDMIOTU „WENTYLACJA I OGRZEWANIE W OBIEKTACH PRODUKCYJNYCH“, sem. IX, r.a. 2007/2008

Przygotowała: dr inż. Anna Charkowska

VDI 2052 Raumlufttechnische Anlagen für Küchen (Ventilation equipment for kitchens), 1999 (2006)

Temperatura powietrza w kuchni

Dla potrzeb wentylacji w kuchniach, a zwłaszcza w tych pomieszczeniach gdzie z zamontowane są urządzenia technologiczne i wydzielane jest ciepło konieczna jest regulacja temperatury. Dlatego też należy utrzymać odpowiednie parametry temperatury w strefie roboczej nieprzekraczające wartości od 18 ºC do 26 ºC (VDI 2052). W wyjątkowych sytuacjach możliwe jest nieznaczne odstępstwo od wskazanego zakresu temperatur, lecz jedynie przez krótki okres czasu. Praca w nieodpowiedniej temperaturze pomieszczenia wpływa niekorzystnie na efektywność personelu.

Tabela 1. Wskaźniki wartości temperatury powietrza w pomieszczeniach wymagających odpowiednich warunków higienicznych - VDI 2052

Powierzchnie kuchenne	Temperatura
pomieszczenie obróbki mięsa	15-18 ºC
pomieszczenie obróbki warzyw, i przygotowywania sałatek	18-20 ºC
pomieszczenie przygotowywania zimnych posiłków	17-20 ºC
magazyn produktów	0-3 ºC
pomieszczenie wydawania lub sprzedaży potraw	12-14 ºC

Granice komfortu cieplnego akceptowane ze względu na brak wpływu na zdrowie ludzi określono jako minimum 17ºC i maksimum 31ºC (Weihe, 1987, WHO 1990).

Wilgotność powietrza w kuchni

Wilgotność powietrza w kuchni jest ściśle powiązana z wartością temperatury. Aby zapewnić odpowiednie warunki higieniczne i sanitarne w pomieszczeniu temperatura i wilgotność powinny być adekwatne do aktualnie panujących warunków klimatycznych na zewnątrz (VDI 2052)

Dopuszczalna granica wilgotności względnej wynosi od 30% do 70%, poniżej jak i powyżej tych wartości występuje znaczny dyskomfort oraz niezadowolenie pracowników z panujących warunków w pomieszczeniu.

Rys.1 Obszar prawidłowych parametrów powietrza w kuchniach [32].

Obszar wskazany na wykresie ( rys.1) nie dotyczy pomieszczeń, w których występują bardzo duże zyski wilgoci np.: zmywalnie naczyń oraz kuchni znajdujących się w szpitalach.

Tabela 2. Wartość wilgotności względnej powietrza w strefie pracy w funkcji temperatury powietrza - VDI 2052

Temperatura powietrza w strefie pracy w kuchni, ºC	Wilgotność względna, %
20	80
22	70
24	62
26	55

Prędkość powietrza w kuchni

Prędkość powietrza w kuchni nie powinna przekraczać 35 m³/ (m² h). Jest ona uzależniona od temperatury panującej wewnątrz pomieszczenia i zmienia się zgodnie z krzywą naniesioną na wykres przedstawiony na (rys. 2).

Rys.2 Dopuszczalne prędkości powietrza w funkcji temperatury powietrza w pomieszczeniu [VDI 2052].

Pomiar prędkości powietrza powinien być wykonywany na wysokości powyżej 1,7m. Wyższa prędkość niż dopuszczalna, powoduje zjawisko przeciągu, które powinno być wyeliminowane w obszarze pracy.

Tabela 3. Parametry powietrza w strefie pracy w kuchni - zalecenia zawarte w „Przewodnik projektowania kuchni, Halton

	Wentylacja wyporowa	Wentylacja mieszająca
Intensywność turbulencji, %	10	30-50
Prędkość powietrza nawiewanego, m/s	0,25 - 0,40	0,15	0,25
Temperatura powietrza, ºC	20 - 26	20	26
Odsetek osób niezadowolonych, %	20	20

Tabela 4. Zalecane parametry powietrza w kuchniach (Halton)

Temperatura powietrza - zima	Minimum 18ºC
Temperatura powietrza - lato	Maksimum 26ºC
Prędkość powietrza	0,3 - 0,5 m/s
Wilgotność względna	70%
Pionowy gradient temperatury	< 3 K/m

Asymetria promieniowania cieplnego

W kuchniach asymetria promieniowania cieplnego pomiędzy urządzeniami grzewczymi a otaczającymi ścianami (rozważana jako różnica temperatury) jest zwykle znacznie większa niż 20ºC (Halton).

Komfort cieplny w kuchni (Halton)

Izolacyjność cieplna odzieży 0,5-0,8 clo

Aktywność fizyczna 1,6 - 2 met

Tłumienie hałasu

Natężenie dźwięku, jakie jest emitowane przez wentylację i klimatyzację nie powinno przekraczać wartości od 50 do 60dB, w zależności od wyposażenia danej kuchni. Pomiar natężenia dźwięku powinien być wykonywany na wysokości powyżej 1,7m od poziomu podłogi zgodnie z normą VDI 2080.

Bilans zysków w pomieszczeniach kuchni winien obejmować:

zyski ciepła i pary wodnej od urządzeń ustawionych pod okapem (20%),

zyski ciepła i pary wodnej wszystkich pozostałych urządzeń,

zyski ciepła i pary wodnej od personelu,

zyski ciepła od oświetlenia elektrycznego; należy zwrócić uwagę na możliwości występowania równocześnie z nasłonecznieniem np. w części pomieszczenia,

zyski ciepła od nasłonecznienia,

zyski pary wodnej od mokrych powierzchni; należy uwzględnić przy ciągłym występowaniu np. zmywanie naczyń kuchennych w dużych zakładach,

zyski ciepła i pary wodnej przenikającego wraz z powietrzem infiltrującym.

Tabela 5. Zyski ciepła w zależności od źródła VDI 2052

Obciążenie	Jednostka [W]
Oświetlenie	21-54 /m^2
Ludzie	130/osobę
Gorące posiłki	15/posiłek
Urządzenia kuchenne	zmienne
Chłodziarki	zmienne

Zyski ciepła i pary wodnej od potraw (w salach konsumpcyjnych)

Borysewicz A., Celiński S., Okulicz-Kozaryn L., Zeniuk J.; „Instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne - Projektowanie układów.” - Arkady 1975r

Wartość zysków określamy przy założeniach:

• Średni ciężar posiłku obiadowego - 0,85kg

• Ciepło właściwe potrawy - 0,8 kcal/kg·K

• Średnia temperatura początkowej potrawy 70°C i końcowej 40°C

• Średni czas spożywania posiłku przez jednego konsumenta

• W restauracji - 1 h

• W stołówkach z obsługą - 0,5 h

• W stołówkach samoobsługowych - 0,33h

Przy współczynniku zmniejszenia temperatury potraw w lecie 0,8 i udziale ciepła jawnego w cieple całkowitym 0,33.

Tabela 6. Ciepło jawne, całkowite oraz wilgoć, wydzielane przez potrawy w salach konsumpcyjnych

Rodzaj sali konsumpcyjnej	zima			lato
		Ciepło jawne	Ciepło całkowite	Para wodna	Ciepło jawne	Ciepło całkowite	Para wodna
		kcal/h	g/h	kcal/h	g/h	kcal/h	g/h
Restauracja	6,8	20,4	7,9	5,4	16	6,3
Sala konsumpcyjna z obsługą	13,6	40,8	15,8	10,8	32,6	12,6
Sala konsumpcyjna bez obsługi	20,4	61,2	23,7	16,2	48,9	18,9

Tabela 7. Proponowane wartości ilości powietrza wentylacyjnego dla pomieszczeń w kuchni - VDI 2052

Pomieszczenie	Ilość powietrza wentylacyjnego [m^3/(h m^2)]
pomieszczenie obróbki mięsa	15
pomieszczenie obróbki ryb	15
pomieszczenie obróbki warzyw	15
magazyn produktów suchych	6
magazyn chleba	6
pomieszczenie dla personelu	10 *)
szatnia, WC, prysznic	*)
magazyn opakowań	6
pomieszczenie przygotowania posiłków gorących	60

*) - ilość określana według wytycznych

Wentylacja powyżej 40 wymian na godzinę może powodować przeciągi (VDI 2052) - ???.

Rys. 3. Nomogram dla przybliżonego określania ilości powietrza wentylacyjnego dla kuchni VDI 2052

Tabela. 8. Współczynniki zmniejszające konwekcyjne strumienie powietrza - VDI 2052

Tabela 9. Współczynnik zwiększający "a" dla okapów

Rodzaj przepływu strumieni	Współczynnik zwiększający "a" dla okapów
Wentylacja mieszajaca:
nawiew styczny	1,20
nawiew sufitowy	1,15
Wentylacja wyporowa:
nawiew sufitowy	1,05
nawiew do strefy pracy	1,00

Rys. 4. Obliczanie konwekcyjnego strumienia powietrza dla wolnostojących urządzeń kuchennych

Tabela 10. Ciepło jawne i utajone oraz wilgoć, wydzielane przez urządzenia kuchenne VDI 2052

Poz.	Zakres obróbki kuchennej	Nazwa gorącego urządzenia kuchennego	Urządzenie ogrzewane elektrycznie i parą						Urządzenie ogrzewane gazem
						Rodzaj pracy						Rodzaj pracy
						Normalna			Ograniczona			Normalna			Ograniczona
						Ciepło jawne	Ciepło utajone	Para	Ciepło jawne	Ciepło utajone	Para	Ciepło jawne	Ciepło utajone	Para	Ciepło jawne	Ciepło utajone	Para
			W/kW	W/kW	g/(hkW)	W/kW	W/kW	g/(hkW)	W/kW	W/kW	g/(hkW)	W/kW	W/kW	g/(hkW)
1.1	Gotowanie, duszenie, pieczenie	Kotły warzelne i aytomaty kotłowe	35	200	294	25	80	118	100	300	441	75	80	118
1.2			Ciśnieniowe kotły warzelne	40	10	15	-	-	-	-	-	-	-	-	-
1.3			Wysokociśnieniowe parowe urządzenia do jednorazowego pieczenia	25	200	194	25	0	0	-	-	-	-	-	-
1.4			Wysokciśnieniowe parowe urządzenia do przelotowego pieczenia	25	200	294	25	0	0	-	-	-	-	-	-
1.5			Parowniki gorącego powietrza	120	180	265	70	100	147	150	180	265	85	100	147
2.1		Smażenie, grillowanie, pieczenie	Brytfanny przechylne	450	400	588	250	150	220	450	450	630	450	250	368
2.2			Patelnie do grillowania i smażenia	330	400	588	200	120	176	350	400	588	250	150	220
2.3			Urządzenia do grillowania i pieczenia	700	175	257	700	175	257	720	200	294	720	200	294
2.4			Piece do smażenia i pieczenia	350	160	235	250	160	235	350	200	294	250	200	294
2.5			Urządzenia do ogrzewania i odtajania	70	150	220	40	60	88	100	150	220	50	100	147
2.6			Automaty do smażenia i grillowania	250	230	338	250	230	338	-	-	-	-	-	-
2.7			Automaty do sosów	150	160	235	110	160	235	-	-	-	-	-	-
2.8			Frytkownice	90	700	1030	-	-	-	90	700	1030	-	-	-
2.9			Automaty do frytek z odciągiem	50	100	147	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2.10			Automaty do frytek bez ociągu	50	550	808	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3.1		Urządzenia wielofunkcyjne w tym urządzenia do pieczenia	Różne	200	80	118	50	100	74	250	100	147	150	80	118
3.2			Kochery	200	150	220	100	150	147	250	150	265	200	10	176
3.3			Mikrofalówka	50	10	15	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3.4	Odtajanie	Kąpiel wodna	125	200	194	-	-	-	195	220	323	-	-	-
3.5	Chłodzenie	Lodówki (bez centralnego zasilania)	350	-	-	-	-	-	350	-	-	-	-	-
3.6	Obróbka	Maszyny kuchenne	175	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3.7	Transport	Urządzenia do przygotowywania	1000	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4.1	Wydawanie posiłków	Urządzenia do podgrzewania	125	200	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Rozwiązanie nawiewu powietrza

(Recknagel)

Określenie strumienia objętości powietrza wentylacyjnego przeprowadza się w zależności od rodzaju urządzenia na podstawie różnych kryteriów [31]. Sposoby wyznaczenia ilości nawiewanego powietrza świeżego do pomieszczeń kuchennych:

• określenie według krotności wymian powietrza - jest najczęściej stosowane. Intensywność wymaganego wietrzenia zależy nie tylko od objętości pomieszczenia, lecz również od jego wysokości, położenia, stopnia i miejsca zanieczyszczenia powietrza. Wpływ ma również sposób rozprowadzenia powietrza („z dołu do góry” czy „z góry do dołu”)

• określenie według ilości powietrza przypadającego na jedną osobę

• określenie według obciążenia cieplnego

• określenie w zależności od zanieczyszczenia powietrza

Tabela 11. Wytyczne dotyczące ustalenia ilości powietrza wentylacyjnego w kuchniach m³/h na m² powierzchni podłogi - Recknagel

Rodzaj kuchni	dla kuchni jako całości	gdy wydzielone są odrębne pomieszczenia do:
				gotowania	smażenia i opiekania i wypiekania	płukania i zmywania	pomocnicze
		m^3/hm^2	m^3/hm^2	m^3/hm^2	m^3/hm^2	m^3/hm^2
Kuchnia przy barze, bufecie	80	-	120	-	-
Kuchnia w restauracji, kawiarni	60	105	120	120	45
Kuchnia w jadłodajni, klubie, stołówce	90	105	120	120	45
Kuchnia w szpitalu: główna kuchnia	90	105	120	150	45
Kuchnia oddziałowa i rozdzielania posiłków	60	-	-	-	-
Kuchnia w domu starców, w domu wczasowym	60	105	120	120	45
Przygotowalnia, kuchnia przygotowująca potrawy na wynos	80	105	120	120	120
Kuchnia produktów mrożonych, kuchnia na statku, kuchnia w urzędach centralnych	90	120	120	-	60

Ilość powietrza nawiewanego kratkami umieszczonymi w okapach powinna stanowić nie mniej niż 60% ilości powietrza wyciąganego okapami. Pozostała ilość powietrza powinna być doprowadzana za pomocą nawiewników, umieszczonych nad okapami, kierującymi powietrze poziomo nad strefę roboczą lub w małych kuchniach przez układ kompensacyjny z przyległych pomieszczeń. W każdym przypadku nawiew musi być tak rozwiązany, aby nie wywoływać prądów powietrza w strefie roboczej odmiennych niż przepływ w kierunku okapów.

Dla usunięcia poduszki cieplnego i wilgotnego powietrza spod stropu kuchni, należy z tej strefy usuwać dodatkowo powietrze w ilości 10% powietrza odprowadzanego przez okapy. Przy projektowaniu układów wywiewnych, należy mieć na uwadze, że gromadzący się w nich tłuszcz i kurz stanowią materiał łatwopalny, który stanowi zagrożenie pożarowe, dlatego też zarówno okapy, jak i kratki wywiewne, powinny być wyposażone w filtry tłuszczu.

Ze względu na zapachy oraz wymagania higieniczne, do kuchni można nawiewać wyłącznie powietrze świeże. W wyniku tego powstają znaczne zapotrzebowania energetyczne. Przeciwdziałać temu można przez stosowanie urządzeń umożliwiających odzysk ciepła zawartego w powietrzu wywiewanym. Wymiennik ciepła stosowany do odzysku ciepła, umieszczony w kanale powietrza wywiewanego, powinien być wyposażony w filtr ochronny oraz posiadać możliwość skutecznego oczyszczania. Nie wolno stosować rotacyjnych wymienników ciepła z powodu niebezpieczeństwa przenoszenia zapachów. Należy również przede wszystkim przemyśleć opłacalność odzysku ciepła, ponieważ przy małej liczbie godzin pracy, nie jest to ekonomiczne rozwiązanie.

Nie ma praktycznie możliwości zmiany ilości powietrza nawiewanego i wywiewanego w zależności od zmieniających się zysków lub temperatur - układy wentylacyjne rozwiązuje się jako pracujące ze stałą wydajnością.

PRZYKŁAD OBLICZENIOWY - OBLICZANIE STRUMIENIA POWIETRZA NAWIEWANEGO W OPARCIU O EMITOWANE PRZEZ URZĄDZENIA KUCHENNE ZYSKI CIEPŁA I WILGOCI

Tabela 12. .Zestawienie urządzeń kuchennych w bloku kuchennym (wyspa) wraz z wydzielanym ciepłem i wilgocią

Nazwa urządzenia	Moc pobierana	Wydzielane ciepło i para
				Ciepło jawne		Para wodna
		kW	W/kW	W	g/(hkW)	g/h
Kuchnia elektryczna	4 · 4=16	200	3200	118	1888
Frytkownica elektryczna, 2·10 litrów	2 · 6=12	90	1080	1030	12360
Piec do pizzy	8,4	350	2940	235	1974
Płyta grillowa elektryczna	8,0	330	2640	588	4704
Patelnia elektryczna	5,4	330	1782	588	3175
Kocioł warzelny elektryczne, 150 litrów	18,5	35	648	294	5439
Warnik elektryczny (makaroniarka)	6,0	35	210	294	1764
Bemar elektryczny	1,4	70	98	220	308
Kocioł warzelny elektryczny, 60 litrów	12,5	35	438	294	3675
SUMA	88,2		13036		35287

Tabela 12. Zestawienie urządzeń kuchennych wydzielających ciepło i wilgoć, poza blokiem kuchennym

Nazwa urządzenia	Moc pobierana	Wydzielane ciepło i para
				Ciepło jawne		Para wodna
		kW	W/kW	W	g/(hkW)	g/h
Obieraczka do warzyw	0,55	175	96	-	-
Szatkownica	1,0	175	175	-	-
Krajalnica	0,16	175	28	-	-
Szafa chłodnicza 400 litrów	0,34	350	119	-	-
Suma:	2,05		418	-	-

Tabela 13. Przykład obliczania swobodnych konwekcyjnych strumieni powietrza

Nr na rys.	Nazwa urządzenia	Wymiary	dhydr.	z	Q j,k
				mm	m	m	W
1-9	Blok kuchenny	1810 x 3120 x 900	2,29	1,2	4564
10	Obieraczka do warzyw	740 x 720 x 905	0,73	1,6	34
11	Szatkownica	300 x 300 x 560	0,3	1,9	61
12	Krajalnica	570 x 480 x 400	0,52	2,1	10
13	Szafa chłodnicza 400 litrów	660 x 700 x 2015	0,68	0,5	42

Tabela 14. Przykład obliczania konwekcyjnych strumieni powietrza

Pozycja na rysunku	Nazwa urządzenia	Konwekcyjny strumień powietrza Qjk	Rozlokowanie źródeł ciepła	Współczynnik zmniejszający (tabela)	Strumień konwekcyjny powietrza
										[m3/h]
1 do 9	Blok urządzeń kuchennych	4500	wolnostojące	1	4500
10	Obieraczka	331	dwustronne	0,4	132
11	Szatkownica	307	przy ścianie	0,63	193
12	Krajalnica	240	przy ścianie	0,63	241
13	Szafa chłodnicza	145	dwustronne	0,4	58

Tabela 15. Obliczenia kontrolne

Pozycja na rys.	Nazwa urządzenia	Wydzielana para wodna	Vn
				g/h	m3/h
1 do 9	blok kuchenny	35290	1248
10 do 13	inne urządzenia kuchenne	0	0

18

---