Определение мощности вытяжки для кухни: алгоритмы расчета

Хотя жилище защищает нас от пыли и загрязнений с улицы, оно всё равно подвержено вредным частицам, которые образуются во время готовки. Согласитесь, открытая форточка не всегда может обеспечить необходимый воздухообмен во время приготовления пищи.

Для решения этой проблемы требуется установка вытяжного зонта и вентиляционного канала, выводящего на улицу. Однако прежде чем приступить к установке, важно рассчитать необходимую мощность вытяжного устройства. Как же выполнять эти вычисления без помощи профессионалов?

В этом руководстве мы подробно объясним, как провести расчет, предоставим формулы и примеры выполнения расчетов. Также вы найдете здесь иллюстрации и полезные видеоролики по выбору и установке вытяжек.

Следуя указанным рекомендациям, вы сможете самостоятельно вычислить необходимую мощность вытяжного устройства, которое эффективно удалит отработанный воздух из кухни.

Отличия вытяжки от системы вентиляции

В современных жилых квартирах над плитой устанавливается вытяжной зонт, который общепринято называть вытяжкой. Некоторые владельцы помещений думают, что этот прибор также решает задачи по вентиляции кухни.

Поэтому они уверенно подключают трубу вентканала вытяжки к уже существующему вентиляционному отверстию, предусмотренному проектировщиками зданий.

Что произойдет, если заблокировать доступ к вентиляционной системе кухни, подключив ее к вытяжному зонту? Воздухообмен в квартире резко ухудшится.

Однако сотрудники сервисных центров по установке вытяжек и их продавцы часто утверждают обратное, заявляя, что такая техника значительно улучшает качество воздухообмена в доме благодаря мощным вентиляционным установкам.

На самом деле мощность вытяжного устройства не имеет отношения к общей системе вентиляции. Это связано с тем, что проектирование воздухообмена в большинстве жилых зданий, построенных до 2000 года, осуществлялось с учетом приточно-вытяжной вентиляции.

Суть воздухообмена в многоэтажках основана на притоке воздуха через окна и щели и вытяжных каналах, которые вертикально проходят через все этажи здания. Вытяжка на кухне может или не может быть связана с этой системой.

Воздух извне поступает через зазоры в окнах и двери, а вентиляционные каналы в кухне, ванной и туалете служат для удаления загрязненного воздуха. Казалось бы, это нормально?

Вытяжка предназначена для удаления воздуха, так почему же нельзя просто подключить к ней воздуховод? Ответ заключается в производительности устройства.

Кухонная вытяжка, не связанная с общей системой вентиляции здания, сбрасывает загрязненный воздух через отдельное вентиляционное отверстие или функционирует как рекуператор, не выводя воздушные массы.

Вентиляционные каналы в многоквартирных домах рассчитаны на определенное количество воздуха. Действительно, пропускные способности всех систем тщательно рассчитываются на этапе проектирования.

При идеальных условиях (чистые внутренние стенки вентиляционных каналов, отсутствие препятствий на входе и выходе и пр.) естественная вентиляция в квартирах многоэтажек может обеспечить 160-180 м³/ч.

Следующая информация о нормативной скорости воздуха в воздуховодах может вас заинтересовать.

Характеристика кухонной вытяжки

У вытяжных зонтов мощность варьируется от 200 до 1100 м³/ч. Такая мощность необходима для устранения дыма и летучих веществ, образующихся при приготовлении пищи.

Тем не менее, продавцы вытяжек часто указывают на необходимость частого воздухообмена на кухне как на основную причину выбора мощности устройства.

А вот короб вытяжного устройства, установленный над плитой, не считается прибором для воздухообмена в помещении. Он просто удаляет летучие продукты, образующиеся во время приготовления пищи. Условные обозначения: A — отвод от плиты продуктов сгорания, B и C — направление потоков воздуха в процессе воздухообмена.

Нормативы механической вентиляции действительно предполагают 10-12 кратную замену воздуха в объеме обслуживаемого пространства (СНиП 41-01-2003).

Однако раструб, размещенный над варочной поверхностью, не может выполнять функцию «вентиляции помещения», так как для этого не предназначен.

Стремление вентиляции обновить (заменить) воздух приводит к образованию накоплений у потолка. Вытяжной зонт не способен включить его в свой поток, поскольку его раструб расположен недостаточно высоко. Воздушный поток также ведет себя по-разному при вытягивании и выбросе.

Электромеханическое устройство может забирать воздух лишь с определенной дистанции, не превышающей диаметра всасывающего раструба. То есть, если ширина зонта составляет 400 мм, в него будет засасываться воздух, находящийся не дальше 400 мм от этого растра.

Выброс же воздуха происходит на расстояние, превышающее 15 раз диаметр вытяжного проема.

Простой «домашний» пример: работающий вентилятор. На его задней стороне воздух почти не движется, а спереди наблюдается мощный поток. Подобным образом работает пылесос, который эффективно забирает пыль лишь с близкого расстояния от поверхности.

Единственный способ эффективно удалить летучие вещества, образующиеся во время готовки, – это создать самостоятельный вентиляционный канал. В противном случае запахи могут остаться в помещении.

Вытяжной зонт, установленный над плитой, выполняет одну задачу — удаление отработанного воздуха, поступившего к нему от поверхности кухонной плиты.

Конечно, в результате поступит новая порция воздуха из открытой форточки, двери в соседнее помещение и тому подобное. Однако полноценной замены объема воздуха в кухне не произойдет.

Если ароматы от готовящейся пищи поднимутся к потолку, они не смешаются с общим потоком и могут быть трудно удаляемыми.

Именно поэтому в инструкции по эксплуатации вытяжных зонтов указаны условия их установки и эксплуатации: 600 мм от электроплиты и 750 мм от газовой. Также следует исключать сквозняки при работе вытяжки, так как это может привести к распространению запахов по комнате.

Вытяжка для плиты не может обеспечить воздухообмен на кухне. При выборе ее модели размеры помещения не имеют значения. Зависимость между площадью кухни и мощностью вытяжного зонта придумана продавцами кухонной техники.

Как же правильно рассчитать необходимую мощность вытяжки? Конечно, следует опираться на производительность самой плитки.

При проведении расчетов для выбора кухонного вытяжного устройства нужно учесть следующие моменты:

• Площадь рабочей поверхности вытяжки должна быть равна или больше площади варочной поверхности. Лучше, если вытяжка будет чуть шире.
• Производительность рециркуляционной вытяжки должна быть в три раза выше, чем у устройства с выводом в воздуховод, поскольку такое оборудование регулярно прокачивает воздух через фильтры.
• Для вытяжки, установленной над газовой плитой, расчетную мощность следует умножить на два, так как прибору требуется эффективно удалять продукты сгорания газа.
• Вытяжная система для электрической плиты должна иметь мощность в полтора раза больше расчетного значения, чтобы удалять влагу и предотвращать поломку устройства.
• На расчетные показатели не влияют вентиляционные каналы без поворотов, например прямое подключение к вентиляционному стояку в частном доме.
• Мощность вытяжного устройства, подключенного к воздуховоду, должна быть увеличена на 1,3 раза, плюс 10% за каждый поворот системы.
• Чем шире воздуховод, тем меньше нагрузка на вытяжку. В таких случаях не нужно умножать расчетную мощность на 1,3 при подключении к трубе большего диаметра.
• Для малогабаритных кухонь (менее 9 м²) расчетная мощность вытяжки должна быть увеличена в 1,3-1,5 раза, так как запахи и жир быстрее распространяются в небольших помещениях.

Алгоритм расчета для вытяжного устройства

Для определения необходимой производительности вытяжки нужно знать характеристики используемой кухонной плиты.

В приведенном ниже примере использованы спецификации газовой плиты словенского производителя Gorenje (модель GI633E35WKB). Обратите внимание, что марка и модель плиты выбраны произвольно.

Также вам может пригодиться информация о монтаже вытяжки над газовой плитой, рассмотренная в другой нашей статье.

Вытяжка не может обеспечить 10-кратную смену воздуха на кухне. Для расчета мощности необходимо знать тепловую мощность и размеры кухонной плиты.

Далее мы выполним расчет в соответствии с методом Р НП «АБОК» 7.3-2007. Несмотря на то, что данный метод был разработан для профессиональной вентиляции в горячих цехах, его формулы можно применять для расчета домашних вытяжек.

При нагревании плита выделяет тепло, которое требует удаления. Это тепловое выделение создает конвекционные потоки воздуха над плитой, что облегчает работу вытяжного устройства. Тем не менее полностью избавиться от воздушных загрязнений с помощью только конвекции невозможно.

Шаг #1 — общее тепловое измерение

Воздух, содержащий летучие компоненты от готовки, поступает к вытяжке за счет конвекционных потоков. Именно теплотворная способность конфорок определяет необходимый объем воздуха для удаления. Поэтому необходимо рассчитать их суммарную тепловую мощность.

Для этого используем следующую формулу:

где q – паспортная тепловая мощность одной конфорки, выраженная в кВт.

В рассматриваемой модели кухонной плиты имеются четыре газовые конфорки, поэтому необходимо суммировать их тепловую мощность.

Мы вычисляем: Q_T=1,9+1,9+1,0+3,5=8,3 кВт. Это значение тепловой мощности актуально в случаях, когда одновременно используются все конфорки, что случается довольно редко.

Мощность кухонной вытяжки зависит от тепловых характеристик плиты, поскольку именно конфорки создают конвекционные потоки, которые необходимо отводить. Условные обозначения: Lo — поток воздуха, A/B — ширина и глубина плиты, h — высота плиты, Z — расстояние от плиты до вытяжки, Qk — общая тепловая мощность конвективного потока.

В расчетах можно принимать во внимание тепловыделение только тех конфорок, которые имеют наибольшую мощность. Тем не менее, оставим все конфорки для большей точности.

Для определения мощности вытяжки нужно установить расход воздуха (L_o) на основе параметров кухонной плиты. Формула для расчета расхода воздуха требует вычисления промежуточных характеристик: гидравлического диаметра поверхности плиты (D), расхода воздуха в конвективном потоке (L_ki) и объемного расхода продуктов сгорания (L_ri).

В ходе расчетов также используются коэффициенты, разработанные специалистами НП «АБОК». Выбор значения этих коэффициентов осуществляется в зависимости от характеристик бытовых плит.

Этап #2 — расчет гидравлического диаметра и расхода

Начнем расчет гидравлического диаметра и конвективного расхода воздуха. Для определения первого показателя используем следующую формулу:

D=2*A*B/(A+B),

• A – ширина кухонной плиты, м;
• B – длина кухонной плиты, м.

Подставляем параметры ширины и длины выбранной модели газовой плиты для расчетов: D=2*0,6*0,6/(0,6+0,6)=0,6 м.

Кроме того, выбор мощности вытяжки также зависит от расположения устройства. Чем шире свободное пространство вокруг вытяжного зонта, тем выше должна быть его мощность. Если вытяжка установлена в углу, применяется поправочный коэффициент 0,8, а для островной вытяжки — 1,1.

Для определения объемов конвективного потока необходимо сначала установить долю конвективных тепловых выделений от нашей плиты. Это рассчитывается по следующей формуле:

• Q_T – ранее вычисленная мощность плиты, кВт;
• K_Я – доля явных тепловых выделений от общей тепловой мощности кухонного оборудования. Для бытовых плит расчетный показатель составляет 250 Вт/кВт;
• K_K – доля конвективных тепловых выделений по сравнению с явными тепловыми выделениями кухонного оборудования. Принятое значение — 0,5.

Подставляем численные значения в формулу и получаем: Q_k=8,3*250*0,5=1037,5 Вт. Продолжаем и переходим к расчету конвективного расхода воздуха.

• k – коэффициент, который был получен экспериментально специалистами НП «АБОК», обычно равен 5×10^-3;
• Q_k – ранее рассчитанная доля конвективных тепловых выделений, Вт;
• z – расстояние от поверхности плиты до вытяжного устройства, м. Минимально допустимое расстояние размещения вытяжки от газовой плиты составляет 0,75 м;
• D – гидравлический диаметр плиты, м. Формула для расчета и пример вычисления приведены выше;
• r – поправочный коэффициент, который зависит от условий установки вытяжного устройства (см. таблицу выше). В нашем случае мы выбрали положение вытяжного зонта «у стены», с коэффициентом 0,75 из-за близости корпусной мебели, что характерно для большинства кухонь.

Теперь определим конвективный расход, подставляя известные данные в формулу:

L_ki=5×10^-3*1037,5^(1/3)*(0,75+1,7*0,6)^(5/3)*0,75=0,061 м³/с

Результаты вычислений показывают, что конвективный расход воздуха над кухонной плитой достаточно высок. Исходя из этого, можно выбрать соответствующую мощность для вытяжного устройства.

Этап #3 — расчет мощности вытяжного зонта

Электрическая плита не выделяет продукты сгорания при приготовлении пищи, поскольку нагревает конфорки без открытого пламени, используя теновые нагреватели. В противоположность этому, газовые конфорки создают продукты сгорания, которые необходимо удалить с помощью вытяжки.

Формула для расчета объемного расхода продуктов сгорания метана выглядит следующим образом:

L_ri=3,75*10^-7*Q_T. Здесь Q_T – мощность кухонной плиты в кВт, которую мы уже определили.

Подставляем известные значения и находим: L_ri=3,75*10^-7*8,3=3,1125*10^-6.

Из примера видно, что объемный расход продуктов горения в быстрой газовой плите достаточно мал. Поэтому при расчете параметров кухонной вытяжки можно пренебречь этой величиной.

Края вытяжного устройства должны немного выступать за границы плиты, где A — ширина вытяжного зонта, а B — его глубина. Достаточно 100 мм свеса, чтобы избежать смешивания воздушных потоков от плиты с атмосферным воздухом в кухне.

Теперь переходим к вычислению необходимого расхода воздуха для нашей плиты. Это ключевой фактор при выборе вытяжного устройства.

Формула для его определения:

• L_ki – значение расхода воздуха по конвективному потоку над плитой, м³/с;
• L_ri – данные объемного расхода продуктов сгорания природного газа на конфорках, м³/с.

Осталось подставить данные и получить расчетный расход воздуха с округлением результата до трех знаков после запятой: L_o=0,061+3,1125*10^-6=0,061 м³/с. Мы вычислили расход воздуха в кубометрах за секунду, но для выбора модели вытяжного зонта необходимо перевести в кубометры в час (L).

Чтобы перевести из м³/с в м³/ч, необходимо умножить полученный расход воздуха (L_o) на количество секунд в часе и на гидравлический диаметр плиты: (D)/L=0,061*3600*0,6=131,76 м³/ч.

Таким образом, для модели газовой плиты Gorenje, приведенной в качестве примера, минимальная рекомендуемая мощность вытяжного зонта составит 150 м³/ч, округленно «с запасом». Более высокая мощность не имеет смысла — это лишь излишний расход электроэнергии.

Почему мощная вытяжка «не тянет»?

Сначала следует проверить вентиляционный канал вытяжного устройства, а также извлечь и очистить (или заменить) фильтры — жировые и, возможно, угольные, в зависимости от модели вытяжки. Наилучшие способы очистки кухонной вытяжки от жира рассмотрены в этой статье.

Также необходимо удостовериться в исправности вентиляционной установки и наличии электропитания.

Работа вытяжки может быть нарушена из-за сквозняков, которые препятствуют вертикальному движению конвекционных воздушных потоков от плиты. Если не удается обнаружить причины слабой вытяжки, их источник может находиться за пределами кухни.

Производительность вытяжного устройства зависит от диаметра вентиляционного канала, через который отводятся испарения от плиты. Часто владельцы домов устанавливают слишком мощные вытяжки или назначают им завышенные режимы работы.

Нередко владельцы жилья руководствуются простой логикой: чем сильнее тянет вентилятор, тем лучше удаляются вредные загрязняющие вещества от плиты.

Однако это не так. Эффективность и производительность системы кухонной вытяжки напрямую связаны с пропускной способностью вентиляционного канала.

Вывод вентиляционного канала для кухонной вытяжки на фасад здания поможет сохранить тягу в системе. Обязательно необходимо установить обратный клапан и решетчатую крышку.

К примеру, вентиляционный канал с приточно-вытяжным воздухом в стене дома не способен вывести более 150 м³/ч воздуха.

Во-первых, сечение этих вентканалов не превышает 130-140 мм, что недостаточно для механической вентиляции. Во-вторых, стандартные вентиляционные системы в многоэтажных домах могут быть длинными и иметь множество неровностей.

В инструкциях к вентиляционным установкам обычно присутствуют диаграммы, показывающие взаимосвязь давления в канале и производительности. Повышение давления вызывает снижение производительности вытяжного устройства.

Вентканалы в домах часто собираются небрежно: неровные стенки, потеки раствора, стеснения из-за сдвинутых блоков, многочисленные повороты. Бывает, что шахта вентиляции забивается, и тогда без очистки не обойтись.

Попытки увеличить производительность вытяжного устройства, подключенного к дому, могут оказаться неэффективными.

Чем сильнее поток воздуха, тем больше ему оказываются препятствия, создаваемые недостатками в сечении вентиляционного канала. Если активно создаваемый воздух не может двигаться вперёд, он возвращается обратно.

Простой пример — футбольный мяч. Чем больше воздуха в мяч закачать, тем сложнее работать насосу. Препятствием является давление — много воздуха внутри, он стремится выйдти по трубке обратно, вытесняя ручку насоса.

Аналогично, вытяжка с высокой мощностью — чем активнее воздух подается, тем больше ограничивается её работа.

Кроме правильного подбора вытяжного устройства для кухни по мощности, важно также выбрать идеальное место для его установки.

Оптимальный вентиляционный канал для кухонной вытяжки должен быть коротким и с минимумом изгибов. Поэтому воздух от плиты нужно отводить не через приточно-вытяжной канал, а через специально предназначенный для этого вытяжной зонт.

Отверстие в фасадной стене, жесткий или гибкий воздуховод (в идеале — круглого сечения), обратный клапан и решетчатый воздухозаборник на выходе канала — так должно быть устроено кухонное вытяжное устройство.

Подробнее о монтаже вытяжного клапана с выводом через стену на улицу мы рассмотрели в другой нашей статье.

Выводы и полезное видео по теме

О характеристиках, марке, внешнем виде и расположении вытяжных зонтов красочно рассказывают консультанты в магазинах кухонной техники.

Посмотрев на видео ниже, вы сможете узнать о тонкостях выбора вытяжки, которые не упоминаются в магазинах. Основное отличие моделей вытяжек заключается не только в их конструкции, но и в качестве изготовления и комплектующих:

В следующем видеоролике специалисты выполняют сверление стены в многоквартирном доме для установки воздуховода вытяжного зонт. Эти работы осуществляются с использованием профессионального инструмента, что гарантирует высокое качество и скорость.

К заранее подготовленному отверстию закрепляется вентиляционный канал, который будет соединен с вытяжным устройством после завершения отделочных работ на кухне:

Большая часть видеороликов о бытовых вытяжных зонтях предлагает либо рекламные материалы, либо упрощенные советы по выбору. При этом в них не указывается, как рассчитать необходимую мощность; чаще всего звучат лишь общие фразы о «размерах кухни» и «десятикратном обновлении воздуха».

Мы твердо уверены в том, что равновесие в домашней атмосфере можно достичь лишь одним способом – посредством правильного расчета воздухоочистительного устройства.

Ваша кухонная вытяжка эффективно справляется с удалением загрязненного воздуха? Поделитесь своим опытом в определении её мощности. Возможно, вы применяли более простой подход вместо сложных формул и расчетов? Расскажите о нем — оставляйте свои комментарии в разделе ниже.