原创文章 彭莉 高性能建筑【研究背景】厨房在做饭产生大量的油烟和水蒸气且瞬时通风量大，超低能耗建筑作为高气密性、高效节能、健康舒适的住宅，厨房需设置独立的排油烟补风系统，有效排除污染物并降低厨房排油烟导致的冷热负荷。
本文介绍目前超低能耗建筑实际应用的几种厨房补风方式，并采用Fluent软件对不同的补风方式进行数值模拟，从补风速度、补风流量、污染物清除效率、厨房舒适度等方面分析不同补风方式的效果，为超低能耗建筑补风方式的选择和设计提供指导。
【研究内容】1.厨房补风方式介绍1）灶台附近风口补风此种方式具体做法是在厨房外墙上开设补风口安装密闭性电动风阀，风阀后安装补风管，补风口设置在灶台附近，电动风阀与排油烟机联动启闭。
此种补风方式（下文中简称为方式1）需在外墙开洞，补风管道会占用橱柜空间。
2）风阀+橱柜百叶补风此种补风方式和方式1原理类似，此种方式风阀后不再安装补风管，利用橱柜门上百叶补风。
此种补风方式（下文中简称为方式2）基本不占用橱柜空间，但因风阀无过滤措施，其所在的橱柜受室外空气质量的影响会积存灰尘需定期清扫。
3）风阀+灶台四周条缝补风此种补风方式和方式1类似，补风管通到灶台下方并在灶台周围设置补风口。
此种补风方式（下文中简称方式3）也会占用一定橱柜空间，且烹饪过程中的溅洒物会对补风口产生一定的污染。
4）利用新风管吊顶补风此种补风方式的具体做法为增大超低能耗新风机组新风取风管管径并增加一个旁通支路，设计与油烟机联动的电动百叶风口（或电动密闭阀+普通百叶风口）进行补风。
此部分方式（下文中简称方式4）补风管走在吊顶内，避免了补风管占用橱柜空间，但每户建筑外墙上部需开较大洞，建筑结构工程造价成本高。
5）油烟机两侧风口补风方式此种补风方式在外墙上吊顶位置设置补风阀，通过补风管道将室外新风引入到油烟机两侧，两侧补风支管设置在专用吊柜中，在吊柜上底部做百叶。
此种补风方式（下文中简称方式5）补风管须在吊顶位置外墙上开洞，对于面宽较小的厨房较难实现。
6）电动开窗器补风此种方式利用开窗器补风，实现开窗和油烟机联动。
此种补风方式（下文中简称方式6）外墙无需额外开洞，构造简单，但当室外天气条件比较恶劣时对厨房室内环境的影响比较大。
7）窗式通风器此种补风方式在外窗上部安装通风器，在不开窗的情况下实现和油烟机联动补风。
窗式通风器一般自带滤芯，在补风时能有效防止雨雪、昆虫、噪声、颗粒物进入室内。
此种补风方式（下文中简称方式7）外墙无需额外开洞，需定期更换滤芯。
8）开窗补风直接开窗补风方式最简单，需人为手动开启，不能实现和油烟机的联动。
必须提醒住户做饭时开窗，超低能耗建筑气密性较高一旦没有开窗通风，不仅会影响居室内的空气品质，甚至会造成做饭时氧气量供给不足，燃烧不充分引发 CO 中毒等安全问题。
2.计算模型介绍选择某超低能耗居住建筑厨房为模拟对象，模拟本文中第2节介绍的几种补风方式的效果。
厨房模型如图8所示，其外形尺寸长宽高分别为2.9 m×2.3 m×3 m；窗户向北，其宽和高分别为0.8m×1.2m；内门的宽高分别为0.8 m×2.0 m，与客厅相连接。
灶台高0.85 m，燃气灶尺寸为0.8 m×0.45 m，排油烟机尺寸为1.0 m×0.5 m，距地面为1.55 m，通风方式采用抽油烟机进行排风，排风量分别为800 m3/h~1500 m3/h，门、窗处于关闭状态，内门上下两门框处开800 mm×5 mm缝隙模拟内门的渗风量。
超低能耗建筑气密性远优于常规建筑，故本文不考虑外窗关闭时外窗渗透的影响。
不同补风方式风口尺寸如表1所示。
温度边界条件设置，壁面设置为绝热，燃气灶温度设置为250 ℃，补风温度-5 ℃，内门渗风温度20 ℃。
其它壁面定义为绝热墙体，选择无滑移的壁面函数。
厨房边界条件的设置如下：（1）内门缝隙—压力入口；（2）排油烟机排风口—速度入口；（3）补风条缝—速度入口；（4）燃气灶口—速度入3.风速风量模拟分析 在油烟机排风量为800 m3/h，送风量尽可能接近排风量的情况下，不同补风方式的速度云图如表2所示，不同补风方式补风速度、补风流量模拟数据如表3所示。
分析表3得出，室内风速和补风口位置、补风口尺寸有较大关系，灶台附近补风方式风速较大，灶台周围条缝、吊顶新风管补风、油烟机两侧补风风速次之，其它补风方式由于开口面积大，风速较小。
几种补风方式补风量占油烟机排风量的90.74%~99.63%，其中方式3和方式5补风量占比最小（路由阻力大），方式6电动开窗器补风和方式8直接开窗通风补风量占比最大。
几种补风方式补风量均占到排风量90%以上，减少通过室内的补风量，达到节能目的。
4.污染物清除效率分析在排风量为800 m3/h，送风量尽可能接近排风量的情况下，不同补风方式下炊事污染物浓度轨迹如表4所示，污染物清除效率如表5所示。
5.室内温度分析冬季厨房补风的低温空气流经人员停留区域时会影响人员的舒适性。
本文模拟人做饭时的位置，取灶台前0.1 m，高度1.0~1.5 m之间宽度0.6 m为上身区域，高度1.5~1.7 m宽度0.2 m为头部区域，取上身区域和头部区域的平均温度和风速以此监测人做饭时的温度和风速。
设置两种不同补风温度作为对比，工况1表示补风温度为-5 ℃，工况2表示补风温度为5 ℃。
考虑到灶具热源及通过厨房内门渗透空气的影响，不同补风方式人做饭位置平均温度如表6所示。
方式1灶台附近补风、方式5油烟机两侧的支管补风，温度适宜，但新风将大量高温油烟吹向人，裹挟许多污染物。
方式4吊顶新风管布置对着人头部位置，补风温度较低。
方式6电动开窗器补风、方式8直接开窗补风，风速较低，但低温新风对人影响较大，导致人周围区域的温度低于0 ℃。
方式1灶台附近补风、方式3灶台周围设补风条缝下，人周围区域温度相对合适。
【主要结论】1.文中介绍的几种补风方式补风量均达到90%以上，且厨房空间均为负压。
室内气流组织和补风口位置、补风口尺寸有较大关系，灶台附近补风方式风速较大，灶台周围条缝、吊顶新风管补风、油烟机两侧补风风速次之，其它补风方式风速对厨房室内影响较小。
2.油烟机周围条缝补风、电动开窗器、直接开窗通风、窗式通风器几种方式污染物清除效率较高，能清除绝大部分污染物。
3.灶台附近补风对室内热环境影响最小，炊事时人员舒适度最高，电动开窗器、窗式通风器、开窗通风操作人员位置舒适度差，冬季人周围区域温度会低于0 ℃。
更多信息详见文献：彭莉,高彩凤,杨佳鑫等. 超低能耗居住建筑厨房补风方式分析研究[J].建设科技,2022原创文章，谢绝抄袭，违者必究。
