Obliczanie okapu kuchennego: jak obliczyć moc urządzenia wyciągowego

Atmosfera domu jest mniej więcej chroniona przed zakurzonym i zanieczyszczonym powietrzem ulicy, ale jest bezbronna wobec zanieczyszczeń powietrza wytwarzanych przez kuchnię. Przyznacie Państwo, że otwarte okno podczas gotowania to zdecydowanie za mało.

Niezbędny jest okap nad kuchenką i kanał wentylacyjny z wyprowadzeniem na zewnątrz, ale najpierw – obliczenie okapu kuchennego w celu doboru urządzenia o odpowiedniej mocy. Jak jednak to zrobić, aby nie korzystać z usług specjalistów?

Postaramy się Państwu doradzić – w tym materiale szczegółowo omówiono procedurę obliczeń, podano wzory i konkretne przykłady obliczeń. Dobrano również poglądowe zdjęcia i przydatne porady wideo dotyczące wyboru i montażu okapów.

Postępując zgodnie z zaleceniami, można samodzielnie obliczyć wymaganą moc urządzenia wyciągowego, które będzie terminowo i w pełni usuwać zużyte powietrze.

Czym różni się okap od wentylacji?

W nowoczesnych mieszkaniach nad kuchenką znajduje się okap wyciągowy, bardziej znany jako okap. Wielu właścicieli domów jest przekonanych, że ten zbieracz powietrza odpowiada za wentylację kuchni.

Dlatego z czystym sumieniem prowadzą rurę kanału wentylacyjnego od okapu do otworu wentylacyjnego zaprojektowanego i zbudowanego przez projektantów budynku wielorodzinnego.

Co się stanie, jeśli standardową wentylację w kuchni zablokuje się kanałem powietrznym od okapu wyciągowego? Intensywność wymiany powietrza w mieszkaniu gwałtownie spadnie.

Instalatorzy okapów kuchennych i sprzedawcy okapów zazwyczaj twierdzą odwrotnie. Powiedzą: to urządzenie znacznie poprawi jakość zaopatrzenia w powietrze w domu, ponieważ ma mocny wentylator.

Jednak moc okapu kuchennego nie ma nic wspólnego z wentylacją. Przyczyna – wymiana powietrza w mieszkaniach większości budynków wielorodzinnych, szczególnie wybudowanych przed 2000 rokiem, była projektowana z uwzględnieniem wentylacji nawiewno-wywiewnej.

Zasada wymiany powietrza w budynku wielorodzinnym opiera się na źródłach powietrza nawiewanego (okna, otwory okienne itp.) i kanałów wywiewnych (rys. po lewej). Te ostatnie są prowadzone pionowo przez wszystkie piętra budynku. Okap kuchenny może być połączony z kanałem (rys. po prawej) lub nie.

Powietrze zewnętrzne wnikało przez szczeliny ram okiennych i drzwi wejściowych. Kanały wentylacji w kuchni, w łazience i toalecie służyły do odprowadzania „stęchłego” powietrza. Wydawałoby się – cóż w tym takiego?

Okap kuchenny służy do wyciągania powietrza. Dlaczego więc nie można do niego «wpiąć» kanału wentylacyjnego od okapu wyciągowego? Chodzi tutaj o wydajność powietrzną.

Okap kuchenny niepodłączony do domowej instalacji wentylacyjnej odprowadza zanieczyszczone powietrze przez oddzielny otwór wentylacyjny lub działa jako rekuperator bez funkcji usuwania mas powietrza.

Kanały wentylacyjne w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych są zaprojektowane na określone obciążenie. Ogólnie rzecz biorąc, przepustowość wszelkich instalacji jest dokładnie obliczana na etapie projektowania.

A w idealnych warunkach (czyste ścianki kanału wentylacyjnego, brak przeszkód na wlocie i wylocie itp.) wydajność wentylacji naturalnej w mieszkaniu w wieżowcu wyniesie 160-180 m³/h.

Może Pana/Panią również zainteresować informacja o normatywnej prędkości powietrza w kanałach wentylacyjnych, omówiona w tym artykule.

Specyfika okapu kuchennego

W modelach okapów wyciągowych moc jest znacznie wyższa – 200-1100 m³/h. Taka moc jest niezbędna do wciągnięcia do kanału wentylacyjnego lotnych zanieczyszczeń powstających podczas gotowania.

Jednak sprzedawcy okapów podają inną przyczynę wyboru mocy urządzenia wyciągowego – potrzebę częstej wymiany powietrza w kuchni.

Zainstalowana nad płytą obudowa okapu nie odpowiada za wymianę powietrza w pomieszczeniu kuchni. To urządzenie jedynie odprowadza lotne produkty gotowania. Oznaczenia: A – odprowadzenie produktów spalania z płyty, B i C – kierunek ruchu powietrza w procesie wymiany powietrza.

Normy wentylacji mechanicznej rzeczywiście nakazują 10-12 krotną wymianę powietrza w objętości obsługiwanego pomieszczenia (SNiP 41-01-2003).

Ale umieszczony nad płytą kuchenną okap wyciągowy nie pełni funkcji «wentylacja pomieszczenia», ponieważ nie jest w stanie.

Powietrze wymagające odnowienia (wymiany) gromadzi się przy suficie. Okap wyciągowy nie jest w stanie go zassać do kanału wentylacyjnego – jego wlot jest ustawiony zbyt nisko. A strumień powietrza przy wyrzucie i zasysaniu zachowuje się inaczej.

Urządzenie elektromechaniczne zasysa powietrze z odległości nieprzekraczającej średnicy wlotu ssawnego. Tzn. przy szerokości okapu 400 mm zostanie do niego zassane powietrze znajdujące się nie dalej niż 400 mm od wlotu.

Tymczasem wyrzut strumienia powietrza następuje na odległość przekraczającą 15 średnic otworu wyciągowego.

Prosty «domowy» przykład: włączony wentylator domowy. Z jego tyłu ruch powietrza jest ledwo zauważalny, ale z przodu – silny strumień powietrza. Nawiasem mówiąc, odkurzacz zasysa kurz tylko z minimalnej odległości od dywanu.

Jedynym skutecznym sposobem odprowadzania lotnych produktów gotowania jest samodzielny kanał wentylacyjny. W przeciwnym razie zapachy pozostaną w domu

Okap nad kuchenką wykonuje jedno zadanie – usuwanie powietrza, które do niego dociera z powierzchni płyty grzejnej.

Oczywiście, w zamian za wtłoczone powietrze do kuchenki dostanie się jego kolejna porcja z okna, otwartych drzwi do sąsiedniego pokoju itp. Jednak całkowita wymiana objętości powietrza w pomieszczeniu kuchni nie nastąpi.

Jeśli zapachy gotującej się potrawy uniosą się do sufitu, nie będą uczestniczyć w mieszaniu i trudno je usunąć.

Z tego powodu instrukcja okapów zawiera następujące warunki umieszczenia okapu i pracy: 600 mm od kuchenki elektrycznej; 750 mm od kuchenki gazowej; nie dopuszczać do przeciągów podczas pracy okapu, w przeciwnym razie zapachy rozprzestrzenią się po pomieszczeniu.

Okap kuchenny nie zapewnia wymiany powietrza w kuchni. Przy wyborze jego modelu objętość powietrza w pomieszczeniu nie ma znaczenia. Zależność między rozmiarami kuchni a mocą okapu wymyślili sprzedawcy salonów sprzętu kuchennego.

Jak obliczyć wymaganą moc okapu? Oczywiście na podstawie wydajności płyty kuchennej.

Podczas wykonywania obliczeń doboru okapu kuchennego należy uwzględnić następujące czynniki:

Procedura obliczania okapu wyciągowego

Aby obliczyć wymaganą wydajność okapu, należy znać parametry płyty kuchennej.

W przykładowych obliczeniach poniżej wykorzystano dane gazowej płyty słoweńskiego producenta Gorenje (model GI633E35WKB). Zaznaczamy, że marka i model płyty zostały wybrane przypadkowo.

Może Państwu być również przydatna informacja o tym, jak zawiesić okap nad gazową płytą, opisana w naszym innym artykule.

Żaden okap nie jest w stanie zapewnić 10-krotnej wymiany powietrza w kuchni. Aby obliczyć jego moc, należy znać wydajność cieplną oraz wymiary płyty kuchennej.

Obliczenia przedstawione poniżej zostały wykonane zgodnie z metodą R NP «ABOK» 7.3-2007. Pomimo „przemysłowego” przeznaczenia tej metody (wentylacja gorących hal gastronomicznych), jej wzory można stosować do obliczania parametrów okapu domowego w kuchni.

Podczas gotowania płyta wydziela ciepło, które wymaga usunięcia (wyciągu). Wydzielanie ciepła przez płytę tworzy konwekcyjne prądy powietrza nad nią, co ułatwia działanie okapu. Jednak całkowite usunięcie zanieczyszczeń powietrza powstających nad płytą kuchenną, polegając wyłącznie na konwekcji, nie jest możliwe.

Etap #1 – obliczenie całkowitej mocy cieplnej

Do okapu lub panelu wyciągowego lotne cząsteczki powstające podczas gotowania potraw są transportowane przez konwekcyjny strumień powietrza. To właśnie ciepło wytwarzane przez palniki zapewnia objętość powietrza do usunięcia. Dlatego należy obliczyć ich całkowitą moc cieplną.

Do jej określenia stosuje się wzór:

Q_T=q₁+q₂+q₃+q₄,

Tutaj q – znamionowa moc cieplna jednego palnika, w kW.

W rozpatrywanym modelu płyty kuchennej znajdują się cztery gazowe palniki na powierzchni, których moce cieplne należy zsumować.

Obliczamy: Q_T=1,9+1,9+1,0+3,5=8,3 kW. Uzyskana wartość mocy cieplnej jest ważna przy jednoczesnym gotowaniu na wszystkich palnikach, co zdarza się rzadko.

Moc okapu kuchennego zależy bezpośrednio od parametrów cieplnych płyty. To właśnie palniki tworzą przepływ konwekcyjny, który wymaga wyciągu. Oznaczenia: Lo – przepływ powietrza, A/B – szerokość i głębokość płyty, h – wysokość płyty, Z – wysokość od płyty do okapu, Qk – całkowita moc cieplna przepływu konwekcyjnego

W zasadzie można uwzględniać wydzielanie ciepła tylko trzech palników o największej wydajności cieplnej. Ale pozostawmy to tak – na wszelki wypadek.

Do obliczenia mocy okapu należy określić przepływ powietrza (L_o) na podstawie parametrów płyty kuchennej. Jednak wzór na przepływ powietrza wymaga obliczenia parametrów pośrednich – średnicy hydraulicznej powierzchni płyty (D), przepływu powietrza w strumieniu konwekcyjnym (L_ki) oraz objętościowego przepływu produktów spalania (L_ri).

W obliczeniach wykorzystuje się również współczynniki opracowane przez specjalistów NP «ABOK». Wartości współczynników dobrano według parametrów odpowiednich dla płyt kuchennych domowego użytku.

Etap #2 – obliczenie średnicy hydraulicznej i przepływu

Zajmiemy się obliczeniami średnicy hydraulicznej i konwekcyjnego przepływu powietrza. Pierwszy parametr określa się według wzoru:

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

Gdzie:

• A – szerokość płyty kuchennej, m;
• B – długość płyty kuchennej, m.

Podstawiamy wartości szerokości i długości modelu płyty gazowej wybranej do przykładowego obliczenia: D=2*0,6*0,6/(0,6+0,6)=0,6 m.

Poza tym wybór mocy okapu wiąże się z przyszłym położeniem urządzenia. Im więcej wolnej przestrzeni wokół okapu, tym mocniejszy powinien być okap. Dla urządzenia umieszczonego w rogu wprowadza się współczynnik korekcyjny 0,8, dla “wyspowego” systemu – 1,1.

Aby określić objętości strumienia konwekcyjnego, należy najpierw ustalić udział konwekcyjnych wydzielań ciepła naszej płyty. Oblicza się go za pomocą wzoru:

Q_k=Q_T*K_Ja*K_K,

Gdzie:

• Q_T – określona powyżej moc płyty, kW;
• K_Ja – udział części jawnego wydzielania ciepła z mocy cieplnej wyposażenia kuchni. W przypadku płyty kuchennej do użytku domowego przyjmuje się wartość 250 W/kW;
• K_K – udział konwekcyjnego wydzielania ciepła w stosunku do jawnego wydzielania ciepła wyposażenia kuchni. Przyjmuje się wartość 0,5.

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru, obliczamy: Q_k=8,3*250*0,5=1037,5 W. Idziemy dalej i przystępujemy do obliczenia konwekcyjnego przepływu powietrza.

Wzór jest następujący:

L_ki=k*Q_k^1/3*(z+1,7*D)^5/3*r,

Gdzie:

• k – współczynnik uzyskany eksperymentalnie przez specjalistów NP «ABOK». Przyjmuje się go jako 5·10^-3;
• Q_k – obliczony powyżej udział konwekcyjnego wydzielania ciepła płyty, W;
• z – odległość od powierzchni płyty do okapu wyciągowego, m. Minimalna odległość pionowa umieszczenia okapu od płyty gazowej wynosi 0,75 m;
• D – średnica hydrauliczna powierzchni płyty, m. Wzór na jej obliczenie i przykład obliczenia przedstawiono powyżej;
• r – współczynnik korygujący, którego wartość zależy od warunków umieszczenia okapu (patrz obraz tabeli powyżej). W naszym przykładzie wybrano położenie okapu „przy ścianie” z wartością współczynnika 0,75 (ze względu na umowną „bliskość” sąsiednich mebli, co jest typowe dla kuchni).

Określamy przepływ konwekcyjny, podstawiając dane liczbowe do wzoru:

L_ki=5·10^-3*1037,5^1/3*(0,75+1,7*0,6)^5/3*0,75= 0,061 m³/s

Jak świadczą wyniki obliczeń, przepływ powietrza w wyniku konwekcji nad płytą kuchenną jest dość intensywny. Uwzględniając te dane, będzie można wybrać odpowiednią moc okapu.

Etap #3 – obliczenie mocy okapu wyciągowego

Płyta elektryczna podczas gotowania nie wydziela produktów spalania, ponieważ nagrzewanie palników odbywa się bez otwartego ognia – dzięki grzałkom. Natomiast palniki gazowe wytwarzają produkty spalania i okap będzie musiał je usuwać.

Wzór obliczania przepływu objętościowego produktów spalania metanu:

L_ri=3,75*10^-7*Q_T,

Tutaj Q_T – moc zainstalowana płyty kuchennej, kW. Ten parametr został wcześniej przez nas określony.

Wprowadzamy jego dane do wzoru i otrzymujemy: L_ri=3,75*10^-7*8,3= 3,1125*10^-6.

Z przykładu jasno wynika, że wartość przepływu objętościowego produktów spalania domowej płyty gazowej jest niewielka. Dlatego przy określaniu parametrów okapu kuchennego można go pominąć.

Krawędzie okapu powinny nieco wychodzić poza granice płyty A – szerokość okapu, B – głębokość okapu. Wystarczy 100 mm zwisu, aby uniknąć mieszania się strumienia konwekcyjnego z płyty z atmosferą domu.

Tak więc nadchodzi kolej obliczenia przepływu powietrza dla naszej płyty. Jest to parametr decydujący przy wyborze okapu.

Wzór do jego obliczenia:

L_o=L_ki+ L_ri,

Gdzie:

• L_ki – wartość przepływu powietrza z przepływu konwekcyjnego wznoszącego się nad płytą, m³/s;
• L_ri – dane dotyczące przepływu objętościowego produktów spalania gazu ziemnego w palnikach płyty, m³/s.

Pozostaje wprowadzić dane i obliczyć wymagany przepływ powietrza z zaokrągleniem wyniku do trzech miejsc po przecinku: L_o=0,061+3,1125*10^-6=0,061 m³/s. Znaleźliśmy przepływ powietrza w metrach sześciennych na sekundę, ale do wyboru modelu okapu potrzebne są metry sześcienne na godzinę (L).

Aby przeliczyć m³/s na m³/h, należy pomnożyć uzyskany przepływ powietrza (L_o) przez liczbę sekund w godzinie oraz przez średnicę hydrauliczną płyty (D)/L=0,061*3600*0,6=131,76 m³/h.

Zatem wystarczającą maksymalną mocą okapu wyciągowego dla podanej w przykładzie modelu kuchenki gazowej Gorenje, z zaokrągleniem «na zapas», będzie 150 m³/h. Większa moc po prostu nie jest potrzebna – to tylko niepotrzebne marnowanie energii elektrycznej.

Dlaczego mocny okap „nie ciągnie”?

Najpierw należy sprawdzić stan kanału wentylacyjnego w samym urządzeniu wyciągowym, wyjąć i umyć (lub wymienić) filtry – tłuszczowe i ewentualnie węglowe, co zależy od modelu okapu. Najlepsze metody czyszczenia okapu kuchennego z tłuszczu omówiono w tym artykule.

Należy również upewnić się, że instalacja wentylacyjna jest sprawna i że jest do niej doprowadzone zasilanie elektryczne.

Pracy okapu mogą również przeszkadzać przeciągi, które utrudniają pionowy ruch konwekcyjnego strumienia powietrza od kuchenki. Jeśli problem «słabego» okapu nie zostaje zidentyfikowany – jego źródło znajduje się poza kuchnią.

Wydajność okapu wyciągowego zależy od przekroju kanału wentylacyjnego, do którego trafiają opary z kuchenki. A właściciele domów często instalują zbyt mocny okap lub ustawiają mu przesadny tryb pracy.

Właściciele nieruchomości mieszkalnych kierują się prostą logiką – im mocniej ciągnie wentylator, tym lepiej odprowadzane są lotne zanieczyszczenia z kuchenki.

To nieprawda. Wydajność i sprawność systemu okapu kuchennego zależą bezpośrednio od przepustowości kanału wentylacyjnego.

Wyprowadzenie kanału wentylacyjnego dla okapu kuchennego na elewację budynku zapewni zachowanie ciągu w kanale wentylacyjnym. Obowiązkowy jest montaż zaworu zwrotnego i kratki osłonowej.

Na przykład kanał wentylacyjny nawiewno-wywiewnej wymiany powietrza znajdujący się w ścianie domu – nie jest w stanie wyprowadzić więcej niż 150 m³/h powietrza.

Po pierwsze, przekrój takich kanałów wentylacyjnych nie przekracza 130–140 mm, co jest niewystarczające do mechanicznej wentylacji. Po drugie, standardowa wentylacja kanałowa w budynkach wielopiętrowych jest rozległa i zawiera liczne nierówności.

W instrukcji do instalacji wentylacyjnej zwykle podany jest wykres przedstawiający zależność między ciśnieniem w kanale wentylacyjnym a wydajnością. Wzrost ciśnienia powoduje spadek wydajności okapu.

Kanały wentylacyjne w domach są wykonane niechlujnie: nierówne ściany; zaciek zaprawy; zwężenia z powodu przesuniętych bloków; wiele zakrętów. Albo wręcz – szyb wentylacyjny może być zatkany. W takiej sytuacji nie obejdzie się bez czyszczenia.

Próby ustawienia zwiększonej wydajności okapu połączonego z domowym kanałem wentylacyjnym dają odwrotny efekt.

Im silniejszy jest strumień powietrza, tym intensywniej przeszkadzają mu defekty przekroju kanału wentylacyjnego. A jeśli aktywnie tłoczone powietrze nie może poruszać się do przodu, cofa się.

Prosty przykład – piłka nożna. Im więcej powietrza wtłoczymy do takiej piłki, tym trudniej pracować pompką. Przeszkodą jest ciśnienie – powietrza jest dużo, stara się ono wydostać z powrotem przez rurkę, wypychając rączkę pompki.

Analogiczna sytuacja ma miejsce w przypadku okapu o zwiększonej mocy – im intensywniej podawane jest powietrze, tym bardziej blokowana jest jego praca.

Oprócz odpowiedniego doboru okapu kuchennego pod względem mocy, ważne jest wybranie idealnego miejsca do jego montażu.

Idealny kanał wentylacyjny dla okapu kuchennego jest krótki, z minimum załamań. Dlatego powietrze z płyty należy odprowadzać nie kanałem nawiewno-wywiewnym, ale specjalnie wykonanym dla okapu.

Otwór w ścianie elewacyjnej, sztywny lub elastyczny kanał powietrzny (najlepiej o przekroju okrągłym), zawór zwrotny i kratka wlotowa powietrza na wyjściu kanału. W ten sposób należy wyposażyć okap kuchenny.

Szczegółowe omówienie instalacji zaworu wyciągowego przez ścianę na zewnątrz przedstawiliśmy w innym naszym artykule.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Moc, marka, design i zasady umiejscowienia okapu – o tym wszystkim barwnie opowiadają sprzedawcy w salonach sprzętu kuchennego.

Z poniższego filmu dowiedzą się Państwo o niuansach wyboru, o których nie wspomina personel handlowy. Modele okapów różnią się nie konstrukcją, ale jakością montażu i wyposażenia:

W następnym filmie fachowcy wykonują wiercenie ściany w budynku wielorodzinnym pod kanał powietrzny okapu. Prace prowadzone są profesjonalnym narzędziem szybko i dokładnie.

Do przygotowanego otworu montowany jest kanał wentylacyjny, który zostanie połączony z okapem po wykończeniu kuchni:

Większość filmów o okapach domowych zawiera albo reklamowe, albo uproszczone informacje dotyczące ich wyboru. Co więcej, sposób obliczania mocy nie jest podany nigdzie – same „wielkości kuchni” i „10-krotna wymiana powietrza”.

Jesteśmy natomiast przekonani, że zrównoważyć domową atmosferę można tylko w jeden sposób – poprzez prawidłowe obliczenia urządzeń oczyszczających powietrze.

Czy Państwa okap kuchenny doskonale radzi sobie z usuwaniem zużytego powietrza? Proszę podzielić się swoim doświadczeniem w obliczaniu mocy. A może zamiast wzorów i skomplikowanych obliczeń zastosowali Państwo prostszą metodę? Proszę o niej opowiedzieć – pozostawić swoje komentarze w bloku poniżej.