Prezračevanje kuhinje in smernice VDI 2052

Kuhinje in pripadajoči prostori so posebni tehnološki prostori, kjer se pripravlja, razdeljuje in skladišči hrana ter pomiva kuhinjska posoda in pribor. Ker se ob tem v zrak izloča ogromno različnih snovi in toplote, to povzroča zmanjšanje kvalitete zraka in posledično zmanjšanje kvalitete delovnih in bivanjskih pogojev v kuhinjskih prostorih.

Za zagotavljanje normalnih delovnih in bivanjskih pogojev je potrebno v kuhinjah onesnažen zrak zamenjat s svežim. Hkrati pa predstavlja zavržena toplota v odtočnem zraku iz velikih kuhinj ogromen potencial za prihranek energije celotne zgradbe. Do pred kratkim te energije, zaradi močno onesnaženega odtočnega zraka, ni bilo mogoče ponovno izkoristiti, sedaj pa lahko s pomočjo celovito načrtovanega sistema prezračevalnih stropov in centralne prezračevalne naprave skoraj v celoti izkoristimo zavrženo toploto.

Po smernicah VDI 2052 delimo kuhinje v dve skupini:

• domače in manjše komercialne kuhinje, v katerih skupna priključna moč naprav, ki oddajajo toploto ali vlago, ne presega 25 kW,
• velike komercialne kuhinje, v katerih skupna priključna moč naprav, ki oddajajo toploto ali vlago, presega 25 kW.

Pri večjih kuhinjah je potrebno izvesti podroben in natančen izračun potrebnih količin zraka za potrebe prezračevanja ob upoštevanju smernic VDI 2052. Zato je potrebna vgradnja prezračevalnih sistemov, katerih naloga je:

• izmenjava prostorskega zraka s svežim zrakom (prezračevanje), ki je obremenjen z vonjavami, delci maščob (aerosoli) in plinastimi produkti zgorevanja, ki so tudi strupeni in rakotvorni (praženje, pečenje),
• zagotavljanje predpisanih higienskih zahtev glede kvalitete prostorskega zraka,
• odvajane velikih količin toplote, ki se sprošča v veliki meri s konvekcijo in sevanjem,
• odvajanje velikih količin vlage, ki se sprošča pri termični obdelavi hrane (kuhanje, pečenje) in pomivanju,
• zmanjševanje obremenitev s škodljivimi snovmi in mikroorganizmi

Zakaj je potrebno prezračevanje kuhinje

Škodljive snovi

Pri termični obdelavi živil (kuhanje, praženje, pečenje,..) se zraven toplote in vlage v zrak sproščajo tudi snovi, ki so lahko zdravju škodljive in nevarne. Na primer, pri termični obdelavi hrane beljakovinskega izvora kot je pečenje mesa na visokih temperaturah, nastajajo heterociklični amini (HCA), ki so kancerogene in mutagene snovi. Delavci zaposleni v kuhinjah pridejo v stik s HCA preko vdihanega zraka. Koncentracija posameznih škodljivih snovi ali njihova skupna vrednost lahko preseže mejne vrednosti. Vdihovanje takšnega zraka pa lahko ima za posledico obolenje dihalnih poti in celo nastanek rakavih obolenj. Očitno je, da ima ustrezno prezračevanje kuhinj velik in pomemben vpliv na zdravje zaposlenih.

Toplotno ugodje

S prezračevanjem in klimatizacijo želimo v kuhinjah zagotoviti ugodne delovne razmere, kar pa ni vedno možno. Predvsem na delovnih območjih na razdalji približno 1 m od površin kuhinjskih naprav, ki oddajajo veliko toplote (čutne in latentne), je po DIN 33403-3 potrebno zagotoviti minimalna odstopanja od predpisanih toplotnih razmer.

Temperatura zraka v prostorih kuhinje in pomivalnicah posode naj bo med 18°C in 26°C, razen v primerih, ko proizvodni procesi zahtevajo drugače. Temperature prostorov, kjer je zaradi higienskih vzrokov potrebno hlajenje in so podane v smernici VDI 2052:

• Priprava rib in mesa – 15 to 18°C
• Priprava zelenjave, solat in krompirja – 18 to 20°C
• Hladna kuhinja – 17 to 20°C
• Prostor za kuhanje in hladno hrano – 0 to 3°C
• Razdelitveni prostor za obroke – 12 to 14°C

Absolutna vlažnost zraka v področju ugodja naj ne presega 11,5 g vlage na kg suhega zraka in 65% relativne vlage. Ker pa v določenih delih kuhinje področja ugodnih razmer vedno ni mogoče doseči, je prezračevanje možno projektirati na največjo vsebnost vlage v zraku 16,5 g vlage na kg suhega zraka. V smernicah VDI 2052 so podane vrednosti relativne vlage v odvisnosti od temperature.

Gibanje prostorskega zraka v področju kuhinje je odvisno od

• temperature prostorskega zraka,
• turbolentnosti toka,
• stopnje aktivnosti in
• toplotne odpornosti oblačil (po DIN EN 13799).

Mejnih vrednosti ne presežemo, ko je pretok zraka do 35 m³/(h m²). Dovoljeno povprečno hitrost prostorskega zraka v odvisnosti od prostorske temperature so prikazane v smernici VDI 2052 na sliki:

Dovoljeni nivo hrupa na višini 1,7 m nad tlemi je v odvisnosti od zahtev omejen na 50 dB – 60 dB. Na mestih delitve hrane je omejen na 50 dB, na mestih pomivanja posode pa naj ne preseže 65 dB.

S stališča higiene je naloga prezračevalnega in klimatizacijskega sistema kuhinje preprečiti kontaminacijo hrane z zračnim tokom med pripravo, skladiščenjem in distribucijo, hkrati pa tudi preprečiti nekontrolirano širjenje vonjav, onesnaženj in drugih plinastih snovi z zrakom.

Pretoka vtočnega in odtočnega zraka naj bosta na celotnem področju kuhinje, če je le možno, enaka. V področju kuhinje je potrebno vzdrževanje rahlega podtlaka, saj se tako izognemo širjenju neprijetnih vonjav iz kuhinje v sosednje prostore (jedilnica). Obratovanje z obtočnim zrakom ni dovoljeno, zagotoviti je potrebno 100% menjavo odtočnega zraka s svežim vtočnim zrakom.

Distibucija zraka

Dovod vtočnega zraka v prostore kuhinje naj bo razdeljen po prostoru tako, da se ustvari kontrolirano usmerjanje zračnega toka. V odvisnosti od dovodnih elementov, poznamo dve vrsti zračnih tokov:

• mešalni ali induktivni tok zraka
• zračni tok v slojih ali laminarni tok

Mešalni ali induktivni tok zraka

Sveži vtočni zrak se takoj po vstopu v kuhinjo pomeša z notranjim onesnaženim zrakom, kar povzroči  nastanek homogene mešanice onesnaženega in svežega zraka ter praktično enake temperature zraka po celotni kuhinji.

Takšen nekvaliteten, premešan zrak se zadržuje v coni zadrževanja ljudi. Intenzivno mešanje zraka se doseže z relativno visokimi hitrostmi vtoka svežega zraka skozi dovodne elemente, ki so, za doseganje takšnih razmer, nameščeni nad delovno cono v obliki prezračevalnih rešetk ali linijskih difuzorjev.

Tok zraka v slojih – Laminarni tok

Dovodni elementi v prezračevalnem stropu

Gibanje zraka v prostoru ne oblikuje sveži vtočni zraka iz vtočnih elementov temveč ga povzroča termično gibanje zraka.

Dovodni elementi z velikimi vtočnimi površinami zunaj termičnega območja, zagotavljajo počasen vtok svežega hladnejšega zraka, ki se zaradi svoje večje specifične teže, počasi spušča proti tlom in ustvarja tako imenovano morje svežega zraka v coni zadrževanja ljudi, hkrati pa nadomešča – izpodriva navzgor premikajoč se termični tok zraka.

Na ta način se lahko v kuhinjah v coni zadrževanja ljudi zmanjša termične in snovne obremenitve do 40%.

Temperatura svežega vstopnega zraka naj ne bo nižja od 19°C. Najugodnejše je zajemanje termičnega toka zraka s pomočjo odsesovalnega prezračevalnega stropa, ki naj zajema več skupin naprav (kotlov, pečic, štedilnikov), priporočena hitrost na odvodnih elementih naj bo ≤ 0,2 m/s glede na dovodne elemente.

Dovodni elementi v delovnem območju

Ob pravilni razporeditvi vtočnih elementov in pravilno dimenzioniranimi masnimi pretoki svežega vtočnega zraka lahko ob enakih količinah dosežemo zmanjšanje snovnih obremenitev do 70% več, termičnih pa do 50% več kot v primeru mešanega – induktivnega toka zraka.

Dovod svežega vtočnega zraka na področje zadrževanja ljudi skozi izvirske difuzorje je učinkovitejša rešitev od dovoda svežega zraka skozi dovodne elemente na stropu. Svež zrak, ki vteka v prostor skozi dovodne elemente na stropu, najprej teče navzdol ob področjih z močno onesnaženim zrakom in se ga nekaj pomeša z onesnaženim zrakom ter naknadno prenaša v območje zadrževanja ljudi.

Potencial odpadne toplote iz velike kuhinje

Velike kuhinje predstavljajo pomemben energetski podsistem celotne zgradbe saj imajo ogromen energetski potencial. Zaradi velike rabe energije pri pripravi jedi in pomivanju posode nastaja v kuhinji ogromno odpadne toplotne energije, ki se lahko s pomočjo celostnega koncepta prezračevanja ponovno uporabi in se tako izboljša energijska učinkovitost celotne zgradbe ter s tem znižajo stroški za ogrevanje in prezračevanje.

Onesnažen odtočni zrak iz kuhinj

Prezračevanje in klimatizacijo kuhinj se je včasih redko načrtovalo kot celoto, ker je bila obdelava onesnaženega kuhinjskega zraka z aerosoli in vonjem v centralni klimatski napravi težko izvedljiva. Kljub ločevanju in filtriranju odtočnega zraka, se v klimatsko napravo distribuirajo aerosoli, ki vsebujejo maščobe, kar poveča obseg in stroške vzdrževanja. Potrebno je pogostejše čiščenje klimatske naprave in pogostejša menjava filtrov zraka. Številne centralne klimatske naprave pa tudi zaradi svoje konstrukcije ne omogočajo čiščenja same naprave in predvsem toplotnega izmenjevalnika, ki je ključnega pomena pri izkoriščanju zavržene toplote.

Kombinacija: prezračevalni strop in centrala klimatska naprav ter njuna uskladitev

V zadnjih letih so se pri prezračevanju in klimatizaciji kuhinj vse bolj uveljavili prezračevalni stropi.

Kar 80% vseh novih in obnovljenih kuhinj je opremljenih s prezračevalnimi stropi, saj imajo številne prednosti, med katerimi so:

• usmerjanje zračnega toka,
• zagotavljanje večje higiene z vgrajenimi visoko učinkovitimi ciklonskimi filtri maščob
• UV-C tehnologijo za razgradnjo maščob in vonjav,
• integrirana razsvetljava,
• večja požarna zaščita,
• fleksibilna sestava ter
• preprosto vzdrževanje.

Kombinacija prezračevalnega stropa in centralne klimatske naprave v okviru integriranega prezračevalnega in energijskega koncepta skriva ogromen potencial za zmanjšanje rabe energije, kot tudi za zagotavljanje predpisanih zahtev.

S prezračevalnim stropom se ustvari optimalen vzorec zračnega toka v posameznem kuhinjskem prostoru  ter tako na varen in hiter način odvede toploto, vlago, vonj in aerosole, istočasno pa zagotovi prijetne pogoje za delo. Z laminarnim dovodom svežega zraka in učinkovitim izplakovanjem onesnaženega zraka se lahko zmanjša potrebno maksimalno kapaciteto prezračevalnega in klimatizacijskega sistema tudi do 50%, kar pomeni, da z manjšim pretokom zraka ter posledično manjšimi zračnimi kanali in manjšo ter cenejšo klimatsko napravo lahko ustvarite prihranek pri pripravi in obdelavi zraka.

Shema prezračevanja kuhinj – povezava med prezračevalnim stropom kuhinje in klimatske naprave

Samodejen sistem čiščenja centralnih klimatskih naprav in Menerga Adsolair tehnologija

Menerga je razvila sistem čiščenja, ki zanesljivo in popol­noma avtomatsko odstranjuje nakopičene škodljive snovi iz toplotnega izmenjevalnika. Neposredno v tok odtočnega zraka se v določenih časovnih intervalih razprši čistilna tekočina, zaradi katere v toplotnem izmenjevalniku odstopijo vsi ostanki iz odtočnega zraka.

Sistem temelji na tehnologiji »adiaba­tnega« hlapilnega hlajenja – naravno hlajenje brez elektrike, ki ga podjetje Menerga že več kot 20 let uspešno uporablja in lahko zmanjša stroške za hlajenje tudi za 50%.

Izmenjevalniki toplote, ki jih prozvaja podjetje Menerga, so iz polipropilena, materiala, ki je popolnoma odporen na korozijo in je v primerjavi s kovino idealen za odstranjevanje škodljivih snovi iz onesnaženega kuhinjskega zraka s pomočjo kemijskih procesov.

Po več letih uspešnega preizkušanja sistema samodejnega čiščenja toplotnega izmenjevalnika v različnih kuhinjah je Menerga dokazala njegovo primernost za uporabo v praksi saj v centralnih klimatskih napravah z izkoristkom vračanja toplote do 85% delujejo zanesljivo in v okviru normalnih vzdrževalnih ciklov.

Neposredni izkoristek energije do 85% ter izkoriščanje presežne toplote s toplotno črpalko

Dodaten korak pa predstavlja ponovno rabo odvečne toplote, ki ni potrebna za ogrevanje kuhinje, še posebej je ta delež toplote velik poleti in v prehodnem času, ko je velik del zunanjega svežega zraka speljan mimo toplotnega prenosnika.

V ta namen je v klimatsko napravo integrirana toplotna črpalka. Na uparjalniku toplotne črpalke, ki se nahaja v zračnem toku za toplotnim prenosnikom, onesnaženemu odtočnemu kuhinjskemu zraku se odvzame preostalo toploto, ki se shrani v centralnem zbiralniku. Tako se iz onesnaženega odtočnega kuhinjskega zraka pridobi nezanemarljivo količino energije za ogrevanje prostorov in sanitarne vode v celotni zgradbi.

Smernice VDI 2052

• odvod toplotnih obremenitev in s škodljivimi snovmi ter z vlago obremenjenega zraka,
• izenačena bilanca zračnih tokov,
• nobenega dotoka zraka iz higiensko spornih območij,
• obratovanje z obtočnim zrakom ni dovoljeno,
• temperatura prostorskega zraka mora biti med 18-26°C,
• temperatura vtočnega zraka ne sme biti nižja od 19°C,
• visoko učinkovit izločevalnik aerosolov mora biti iz nerjave­čega jekla,
• filter vtočnega zraka mora biti najmanj kvalitete F7; priporo­čljivo kvalitete F9 v povezavi s prikazom diferenčnega tlaka,
• v primeru težav z vonjavami je nujno upoštevati VDI 3895,
• ni nikakršnih računskih re­zerv pri faktorjih istočasnosti.

Reference:

Opisana energetska rešitev za kuhinje že obratuje v naslednjih stavbah:

• Hotel Aurora, Mali Lošinj,
• Park Boutique Hotel, Varaždin,
• Dom upokojencev Ptuj,
• Dom upokojencev Muretinci,
• Dvorac Principovac, Ilovik,
• Vrtec Poljčane,
• Terme Zreče (Hotel Dobrava),
• Hotel Jezero Bohinj,
• Grad Bled.