摘要：商业餐饮在目前商业建筑中扮演着重要角色，同时厨房排油烟则对周边环境造成重大的影响。该文对商业建筑项目中厨房油烟处理方式的对比及厨房油烟的排放点位选择进行探讨，提出消除或者减缓厨房排油烟对周边环境品质的影响。
关键词：商业建筑；厨房排油烟；CFD模拟
前言；随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，为了满足人们的饮食需求，越来越多的商业建筑中都引入或者加强了餐饮功能。同时，随着健康意识的加强，人们对周边空气环境品质的要求也越来越高。由此，不可避免地引发了一对矛盾，即餐饮厨房排油烟的排放及周围空气环境品质的高标准之间的矛盾。本文将通过对厨房油烟的处理及室外排放等方面入手，研究解决或者缓解厨房排油烟对周边环境影响的问题。
0.餐饮业厨房油烟排放现状
饮食业油烟以气溶胶的形态飘浮在空气中，是城市大气中可吸入颗粒物污染的重要来源之一，对大气环境及人体健康会造成极大的危害。我国在2001年颁布了《饮食业油烟排放标准》（GB18483- 2004），为油烟治理提供了法律依据，使城市中饮食业油烟污染得到了有效的控制。但在实际运行中，仍有相当一部分的油烟净化设备由于设计不合理或管理不善，净化效率低下，没有达到预想的效果。究其原因，笔者认为主要是由于油烟处理方式不当及油烟排放点选择的不正确造成了环境污染。下文将从油烟处理方式的选择及排放点选择两个方面来进行对比分析。
1.油烟处理方式研究比较
在目前商业和公建项目中，大型饮食业单位的油烟最高允许排放浓度为2.0mg/m³,净化设施最低去除效率为85%（计重效率）。根据类似项目经验，上人屋面的油烟浓度需低于0.2mg/m3。油烟气味是影响人员舒适度的其中一个重要指标。上人屋面须同时考虑油烟气味。但关于油烟气味，目前只有主观评价标准, 如日本在1971年公布了气味污染等级。而针对对油烟内颗粒物的过滤作用，也缺乏实测和研究数据，故较难得到准确的结果及评价标准。
目前，油烟处理方式主要有以下几种：
1）运水油烟(图一)
在油烟收集罩处安装水雾喷淋净化系统，该系统在水中添加了分解油脂的洗洁剂（即化油剂），油烟由于系统排风，在往上流动的过程中与水雾交叉混合，加入化油剂的水雾与油烟发生皂化反应，从而对油烟起到分离作用，分离出来油和气味随水排走。
该产品由于其喷头容易堵塞，需要经常清洗，对管理维护要求较高。同时其使用过程中还需要消耗大量的化油剂和水，在实际使用中未能发挥到理论所能达到的处理能力。
图一运水油烟罩
2）UV光解除油装置
UV光解氧除油装置(图二)中的利用专用紫外线灯将油脂分子链切断，形成小的油脂分子，同时这种紫外光与空气中的氧反应后产生臭氧，臭氧将小油脂分子“冷燃烧”生成水和二氧化碳及微量白色粉末，油烟中的有机物被光解氧化，烟道中的异味也将大部分降低。该产品目前供货商较为复杂，产品质量参差不齐，建议采用进口灯管，但该灯管需定期更换。
图二 UV光解除油装置
3）静电油烟过滤器
静电除油装置(图三)是利用电场电离空气产生大量电子和离子，使油烟荷电，在电场力的作用下将油烟吸附在集尘极上，如此达到除油烟的目的。
图三 静电油烟装置
4）活性碳箱体(图四)
活性炭通过其颗粒表面的微孔吸附流经其气流中的杂质。目前，活性炭是处理气味最有效的方式之一。
图四 活性炭过滤装置
活性碳吸附容量是有限的，吸附到一定程度后，性能下降，出口浓度开始上升。下图为通过活性碳后气体的排出浓度随时间的变化曲线；经过一定时间后，其吸附性能出现拐点，极速下降，需对其进行更换。活性碳的使用寿命与总活性物质，活性碳的厚度，气流流过的速度等因素有关(图五)。
图五活性炭过滤装置效率图
各类油烟处理方式介绍及分析比较
由于不建议采用运水烟罩作为除油设备，故下表仅针对UV光解油烟处理装置、静电油烟过滤器和活性碳过滤器的处理性能及造价等进行比较。如下表所示：
表一 油烟处理设备对比表
2.油烟排放点选择分析
商业餐饮厨房排油烟应结合建筑物的造型及当地主导风向进行高空排放。本文将借助于计算流体动力学(CFD)，结合具体工程进行油烟排放点选择的分析。
3.1 计算流体动力学(CFD)[1]
CFD是英文Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称，它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的,是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。简单地说，CFD就是利用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术。
3.2 模型使用的控制方程
气流属于稳态的三维不可压缩紊流流动，因此在计算中采用当前在计算气流时最常用的模型[2]。模型所遵守的偏微分方程的向量表示如下：
连续性方程：
(1)
动量方程:(2)
紊流能量传递方程
(3)
紊流能量耗散方程
(4)
能量方程
(5)
上式列表中， ; ； ； 为速度， 为密度， 为分子粘性系数， 为紊动能， 为紊动能耗散率。
模型中的经验常数常可按下表选取
0.091.441.921.31.30.9
表二 经验常数表
2.3工程实例分析
本项目为杭州地区一个综合体，包括商场、办公及酒店式公寓。根据建筑物的外形特点及商业餐饮的数量，若油烟排放点过分集中，将会对室内净高，油烟管路长短都造成较大影响；同时，油烟排放点若过分分散，则会增加对周边敏感部位的影响风险。因此，在选择排放点位置和点位的时候，必须结合当地主导风向和建筑物自身的特点来综合比较考虑。本工程中，对排放点按下图进行两种方案的比较。
图六 建筑外形图
排放点位 方案一 方案二
1221,000221,000
2342,000627,000
3444,000575,000
4308,000-
5194,000-
6247,000332,000
表三 油烟排放方案表
其中，方案一为分散点位排放；方案二则为相对集中于北侧裙房屋顶排放。
2.4模拟结果
方案一
图八 WS风向时，裙房南侧模拟图
方案二
图九 NNE风向时，裙房北侧模拟图
图十 WS风向时，裙房南侧模拟图
3.结语
根据上文分析，在油烟处理方式的选择及排放点位的选择上，可以得出以下结论：
1）由于商业餐饮租户的不确定性，在油烟处理的前端建议设置两级处理，即采用处理效率较高的金属过滤器(油烟罩)及UV光解除油装置，以保证将油烟中的大颗粒悬浮物及异味在油烟产生的初期就加以及时处理；
2）油烟排放管路系统末端仍需设置油烟净化装置，并定期进行清洗及更换，以保证油烟排放浓度符合国家排放标准；
3）在建筑方案初期，需紧密结合建筑等相关专业，在建筑物的朝向及功能布置的时候，充分考虑当地的主导风向及周边敏感目标的分布；
4）排放点不宜过分分散，增加对周边环境影响的风险。但考虑到建筑内部功能及美观，排放点亦不宜绝对地集中；因此，在设计过程中，宜借助计算流体力学模拟排放效果，为排放点的选择提供有效依据。
参考文献：
[1]王福军．计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用 ［M］．北京：清华大学出版社，2004：125．
[2]蔡增基、龙天渝，流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社(第四版)，1999年12月
