住宅厨房多动力源集中排烟道的流动特性与数值模拟研究

发布时间：2020-10-09 07:57

　　人口的过度集中和城市土地资源的稀缺使得高层建筑成为城市住宅的主要建筑形式,同时人们对室内空气品质的要求越来越高。厨房作为住宅的重要组成部分,也是室内污染物主要散发源之一。目前,高层住宅厨房排烟主要采用竖向集中排烟系统,该排烟方式存在楼层之间排烟不均匀、串烟串味,底层排烟量不足等问题。本文在国内外相关研究的基础上,采用理论分析、CFD数值模拟计算、实验对比验证相结合的方法,对住宅厨房等截面集中排烟系统进行了分析,探究解决排烟系统存在的诸多问题。首先,对图集推荐的6层等截面排烟系统进行水力计算,发现系统存在严重的阻力不平衡问题。运用伯努利方程、连续性方程等流体力学知识对等截面排烟系统进行理论计算,为后面的数值模拟计算提供理论依据。其次,采用CFD数值模拟的方法对6层、20层和30层排烟道系统管路流动特性进行了分析,研究了主烟道内压力和各支管排烟量大小的分布规律,重点分析了油烟机开机率、油烟机的不均匀性开启分布、烟道截面尺寸对系统排烟效果的影响,结果表明排烟系统存在排烟失衡、排烟量不足等各种问题。然后,针对排烟系统存在的问题,本文应用屋顶风机替代现有系统的无动力风帽,探究屋顶风机在住宅厨房排烟系统的应用,分析了多种类型的屋顶风机对系统排烟效果的影响。结果表明:屋顶风机能降低主烟道内静压,增加支管排烟量,但同时系统排烟均匀性明显变差,高层用户排烟量过大,并得出平坦型性能曲线的屋顶风机排烟系统排烟相对均匀。同时为使各层支管排烟量满足最低标准要求,确定了不同高度住宅在不同开机率下屋顶风机的风量参数。最后,提出双排烟道系统的概念,从理论和经济上论证双排烟道系统的可行性。通过数值模拟对比了3种双排烟道系统的排烟效果,得出双排烟道系统可以明显改善单排烟道存在的底层排烟量不足、排烟不均匀等问题。并以经济性为目标对截面尺寸进行了优化,得出20层双排烟道系统最经济的横截面尺寸为400×250mm。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU834
【部分图文】：

排油烟,厨房,方式,自然通风

住宅厨房多动力源集中排烟道的流动特性与数值模拟研究房排烟方式的发展排烟方式主要包括自然通风排烟和机械通风排烟，其中机械通风烟、直排式排烟和集中烟道排烟 3 个阶段。风排烟：住宅厨房最早的通风排烟方式就是自然通风，充分利用理的气流组织。利用当地的主导风向，室外自然风穿过厨房将房灶台设置出屋顶的烟囱或者在侧墙设置孔洞。自然通风排烟在是能起到一定的作用，在我国农村地区得到普遍使用。但是这种风压等条件限制太大。

烟道,形式,动静压

图 1-2 国内常用的 4 种烟道形式[39]Figure1-2 Four flue forms commonly used in domestic压式烟道：利用文丘里效应，即动静压转换原理，在用户出口处的主烟压板，使该处的截面积减小，流速增加而静压减小，从而实现在主烟道局部负压，达到防串味的功能。变压式烟道的缺点就是变压结构的增加均比较困难，尤其对于低层用户，油烟经过十几次甚至几十次的动静压太大，导致低楼层用户排烟量小、排烟不畅等问题。截面烟道：该烟道上下层的横截面尺寸是变化的，底层烟道截面尺寸较寸较大，从上往下尺寸逐渐减小。虽然楼层较小的住户厨房占用的面积房使用面积，但是这种设计做法使得设计、施工非常麻烦，在实际应用系统存在的问题

集中排烟,欧美国家

住宅厨房多动力源集中排烟道的流动特性与数值模拟研究国外研究现状于我国与欧美国家在生活方式、饮食习惯等有很大的区别，并且欧美国家宽裕，其住宅以多层、别墅为主，所以采用的排烟方式与我国有很大的家高层建筑一般为办公建筑，多层住宅排烟也采用集中烟道排烟系统，常型排烟道，如图 1-3 所示[46]。国外学者对办公室、餐厅、酒店、宾馆等公空气品质研究较多，重点关注工作人员的环境卫生状况[47]。因此我国高层风排烟问题很难从西方研究经验中获得非常有价值的成果。

【参考文献】