医院项目的厨房排油烟热回收技术的探讨

医院项目的厨房排油烟热回收技术的探讨

刘建

中国中元国际工程有限公司

（1）前言：

关于碳达峰碳减排的节能环保问题，中国向世界做了承诺：即2030 年碳达峰，2060 年碳中和。要实现这个承诺，在不继提高生活水平的现在和未来，必须依靠科技力量不断革新、不断改造，利用天然的（太阳能、风能）能源，利用回收的能源，设计制造切实可行的产品和系统，来促进和推动目标的实现。在中国，传统美食和不断创新的美食，是习惯、是特色、是享受，也是生活质量提高的标志和追求，设计师更多的参与了设计和建造。在物质生活日益丰富的今天，人们对餐饮的追求也不断提高。医院是一个重点的人员密集场所，不仅仅是有医护人员，还有病患以及陪护人员，有的医院还有大量的医学生、科研行政人员、后勤物业管理人员等，一座1000床的综合三甲医院，每天的在院人数有的能够达到上万人。上万人的饮食用量可以达到一个大型综合商城的级别。但是医院的厨餐制作跟商场或者商业酒店还有区别，医院餐食供应一日三餐，且区分病患和职工的营养餐食、职工餐食。一个大型三甲医院的厨房空调通风、排油烟的能耗非常大。

北京某医院项目厨房实景图

（2）热量回收的节能潜力分析：

《建筑节能与可再生能源利用通用规范》3.2.19 条文，严寒和寒冷地区对一定规模以上的大型集中新风系统要求设置排风热回收装置，可以有效降低新风负荷，从而降低空调系统能耗，负荷节能的原则。在室外和室内空气温度差或焓值差较大的情况下，采用排风热回收有明显的节能效果。空调系统风量具有一定规模时进行排风回收节能更加显著，因此对新风量较小的系统不做要求。

《暖通空调 ▪ 动力》技术措施4.2.7条当夏季厨房有一定室温要求或有条件时，补风宜做冷却处理，可设置局部或全面冷却装置；对于严寒和寒冷地区，应对冬季补风做加热处理，送风温度可按12-14℃选取。

北方地区以北京为例冬季通风室外计算温度-3.6℃，夏季通风室外计算温度29.7℃。北京地区的厨房排油烟补风应有夏季冷却和冬季加热处理措施。以北京某医院厨房为例，如下图：

北京某医院项目厨房平面布置图

烟罩总长度约50米，按照北京市《餐饮业大气污染物排放标准》每米2000m3/h的排油烟风机设置3台，每台排油烟量35000m3/h。 排风温度约45℃。 相较于冬季通风室外计算温度-3.6℃，有着近50度的温差。同时设置3台排油烟补风新风机组（带有冷热盘管段、预热处理段位）。

根据Q=L▪р▪C▪△t=100000*1.3*48.6*1.0/3600=1755 KW

可见，排风的能量要比进风的能量大很多，所以排油烟热回收的潜能是非常显著的。

（3）热量回收的技术方案探讨：

目前市面上常用的空调机组热回收技术有：乙二醇溶液热回收、热管热回收、板式热回收、转轮式热回收等。

1）转轮式热交换器由蜂窝状蓄热体、壳体、动力驱动机构、密封件等组成。热排风和冷新风分别通过蓄热体的半圆，轮体同时不断旋转，将排风中的热量和水分不断传递给新风。转轮式热回收因为有新排风的交叉渗漏不适合在厨房油烟热回收领域。

2）板式热回收是由多孔纤维板材间隔密闭分开，形成两个独立的气流通道，当相邻的两个独立气流通道流过的空气（新风和排风）存在温度和水蒸气分压力差时，两侧的空气就会进行传质和传热的能量交换。板翘式热交换器适用于只需全热回收，但是空气要清洁、无腐蚀的空调通风当中。故排油烟的热回收不适合采用板式热回收机组。

3）乙二醇热回收是在系统的新风侧及排风侧上分别设置溶液—空气换热器，通过液体循环，将热量传递给新风或排风，从而预热新风。乙二醇溶液热回收主要应用在新排风系统分散布置或排风不允许直接接触的空调系统中。从溶液热回收的原理可以看出，排油烟的热回收是适用的。

4）热管式热回收式当热管一端加热时，工作液受热而蒸发（蒸发段），蒸汽在压差的作用下沿蒸汽腔流向热管另一端（冷凝段），蒸汽在冷凝段凝结放出热量，热量通过冷凝段管壁传出，完成热量从高温端向低温端的传递，凝结液在重力作用下留回蒸发段，如此反复循环。热管式热交换器适用于空气中有微尘，温度较高的空调通风系统。从工艺原理上来看，热管式热回收适合于排油烟系统的热回收。

5)热管式热回收和乙二醇溶液热回收相比较，乙二醇溶液热回收的回收效率要低于热管式热回收，据笔者对目前市面上热管热回收的了解，很快将会有专门用于厨房的专用热管式热回收机组，换热效率可以达到70%以上，可以配套热盘管的消毒杀菌、清洗功能。每根热管自成换热体系，便于更换；热管的传热是可逆的，冷热流体可以变换；冷热气流间的温差较小时，也能取得一定的回收效率。厨房是用火的地方，产生的热量大，冬季热回收量大，回收效果明显，尤其是严寒、寒冷、夏热冬冷地区。将热管回收模块的两端设置分别设置在排风净化后的出风口和新风机组的新风入口，如下图所示。

（4）热回收经济性分析

以第二章节中，北京某医院项目的厨房为例，排油烟风量100000m3/h，补风量80000m3/h。厨房排油烟采用热管式热回收机组，热回收效率冬季70%。排油烟将热量传递给新风，使得室外新风得以温度提升，冬季厨房的补风温度一般设置在15℃为宜。因此补风获得的热量为：

根据Q=L▪р▪C▪△t=80000*1.3*21.6*1.0/3600=624 KW

若采用直膨式新风机组，取冬季制热COP为2.5，则需要电耗250KW。取电费1.0元/KW，则电耗=250kw * 1.0元/kw * 8.0h/天 * 90天=18万元

若采用天然气锅炉供应热水，则需要消耗天然气约60Nm3/h。取燃气费3.2元/m3，则燃气消耗=60Nm3/h * 3.2元/m3 * 8.0h/天 * 90天= 13.8万

采用厨房专用热管式热回收机组，需要增加设备费+安装费大约38万左右，大约2~3年的运行周期左右的时间即可回收成本。市面上一套热回收机组的使用寿命大约在12-15年。则全生命周期估算下来，可节约100多万元的能源消耗费用。由此可见由于热回收带来的经济效益还是相当可观的。

（5）总结

因为厨房油烟的特殊性，导致了热量回收有一定难度，需要花费一定的代价。难点在于如下问题：

1）热回收盘管接触油烟，会有油污粘附，如何定期清洗热回收盘管、并配套相应的联动控制系统。

2）一般受到环评的限制要求，厨房排油烟风机需要设置在医院项目的高楼屋面，新风补风机组设置在厨房区域，管道的路由及安装要与土建结合好，送排风机组的联动控制要能实现预定的功能，就要与智能控制对接好。

3）市面上的热回收机组目前专门用于厨房排油烟热回收的特定产品并不多见，这方面的产品市场还有比较长的路要走。

（6）参考文献：

[1]  任俊凯，雷文君，邰传民，齐悦，郑展江. 可缓解油污粘附的厨房油烟余热回收系统[J].煤气与热力。

[2]周长明，陈东，谢继红，樊佳琪.油烟余热回收装置的典型方案及其应用特性[J].化工装备技术。

[3]  《全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调▪动力》2009  中国建筑标准设计研究院  北京：中国计划出版社。

[4]  民用建筑供暖通风与空气调节设计规范  GB50736-2012.  北京：中国建筑工业出版社。