居住建筑厨房增设补风口模拟研究

庞连池

庞连池

（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）

摘要：探讨通过在灶台上（排油烟机的正下方）增设补风口对厨房排油烟系统进行补风的方式平衡室内空气，消除传统系统的弊端，探求住宅厨房合理的气流组织形式。分析解决住宅传统排油烟系统存在的污染室内空气、增加暖通空调系统能耗等问题。运用CFD—fluent6.2模拟软件对住宅套室排油烟系统在无补风和有补风情况下进行数值模拟分析，分析不同工况下厨房室内气流速度分布,压力分布,速度矢量。

关键词：排油烟系统补风方式气流组织数值模拟

1引言

随着现在人类文明高度发展，城市化进程的进一步加快，人们的活动越来越多地集中在了室内。有资料显示，大概人活动时间的85%-90%实际上都是在室内进行的，而目前民用住宅建筑普遍采用新的保温、节能材料，门窗密闭性和保温隔热性能都得到明显改善，所以室内空气品质的好坏决定了人们的健康的状况[2，3]。

2补风系统的设计

在灶台上（排油烟机的正下方）增设条形补风口对住宅进行补风，分析室内气流组织分布，及压力分布。补风口设置位置如下图1，补风口面积为0.03m2。

3数值模拟

3.1模拟模型

模拟对象（如图1）为某住宅两室一厅一厨一卫,面积为78m2。房间尺寸：灶台高0.80m,抽油烟机距灶台高0.75m。排风罩尺寸为820mm×520mm×250mm。根据GB/T17713-1999排油烟机排风量420m3/h[1]情况下，对有、无补风分别进行气流组织的模拟比较。在有补风的情况下分别设置四种排风量下，对房间气流组织进行模拟比较。

3.2数值模拟

住宅室内气流基本为低速流动，可以看作为不可压缩流体，气体流动视为稳态湍流流动。因为气体的温度、密度均变化不大，可近似认为符合Boussinesq假设。忽略能量方程中由于粘性作用而引起的能量耗散。壁面按绝热、无渗透、无滑移边界进行处理，可采用无滑移壁面函数。

采用有限元法的数值模拟，利用SIMPLE运算法则对方程进行离散求解。运用3D模型来解该物理问题的控制方程。选用紊流标准k—ε双方程模型，通过Fluent6.2模拟软件进行气流组织模拟。运用T-Grid四面体非结构化网格,在排风罩周围进行局部加密。模型中运用的控制方程为：

连续性方程：

动量方程：

K的运输方程：

的运输方程：

其中，k为紊流动能；L为紊流长度尺度；U,V,W为xyz方向上的速度分量；Ui,i=1,2,3三个方向在x方向的速度分量；ε为能量耗散率,；v，vt为涡黏性系数。在压力跳跃处,通过将实验数据线性回归,导出的压降与速度的公式为

[4]。

当房间门窗关闭，各房间连通。打开抽油烟机，设置不同大小的排风量下，对气流组织形式进行了数值模拟，模拟结果见以下各图：

图4排风量为250m3/h速度矢量图图5排风量为360m3/h速度矢量图

图6排风量为420m3/h速度矢量图图7排风量为480m3/h速度矢量图

3.3模拟数据的分析：

图表1四种不同排风量下的模拟数据比较

a)在有补风的情况下，室内平均负压减小。

b)通过图3，可以看出增设补风口，在排风罩的室内外压差作用下，灶台面上补风口处形成垂直向上的空气幕，有效地阻止污染空气向四周扩散。而且为煤气灶提供了一定量的氧气，具有助燃作用。

c)随着排风量的增大，房间负压相应地增大，补风量增大。从地漏口吸入的风量较多，造成卫生间串味现象，严重影响室内空气品质。

d)增设补风口后，减小排风量，可以达到与不设补风口同样的效果。故这种补风方式具有节能优势。

4结论

厨房门窗关闭时，有、无补风情况下相比，房间负压值有所降低。室内流速为0.02m/s，人体不会有不舒适的吹风感。加设补风口卫生间地漏进风量减少了20%~35%。这说明加设补风有效地阻止了卫生间气味外溢。

通过设置补风口，形成气流幕墙，有效控制污染物的扩散，防止污染室内空气，增加抽油烟机工作效率，节省电能。这种补风方式不但有效地解决了北方冬季门窗紧闭时，单靠自然通风方法不能满足人们对空气品质要求的现状。而且能够增加厨房新风量，节约能源，提高室内空气品质和舒适性。对厨房设计也具有一定的指导意义。

5参考文献

[1]GBT17713-1999吸油烟机国标

[2]李梅芳等.排油烟机不同工作模式对厨房环境特性的影响[J]计算机应用及IT技术（2010）01-0055-04

[3]万雄峰喻李葵侯华波.厨房烟气对室内空气品质的影响及其改善方法[J]建筑热能通风空调1003-0344（2005）03-027-6

[4]王岳人，于晶等.住宅厨房卫生间机械排风下的气流组织分析[J]沈阳建筑大学学报(2009)06-1157-04