Halton - Kitchen Design Guide

Transkriptio

1 Halton - Kitchen Design Guide Care Enabling for Wellbeing Indoor Air

2 Halton design guide for indoor air Halton - ammattikeittiöiden climate in commercial kitchens sisäilmaston suunnitteluopas Suunnittelun perusteet 3 Ammattikeittiöiden ilmanvaihtojärjestelmät Suunnittelun lähtökohdat Keittiön lämpökuorma ja päästön Terminen viihtyisyys, tuottavuus ja terveys Tuottavuus Terveys Yhdistetty suunnittelu Keittiöhuuvat 10 Keittiöiden ilmanvaihtojärjestelmien kehitys Rasvanerotus Ultraviolettivalotekniikka Huuvatyypit Huuvien vertailututkimukset Ilmastointikatto 23 Yleistä Avoin katto Suljettu katto Ilmastointikaton testaus Suunnittelun perusteet 29 Suunnitteluperiaatteet Huuvan koko Kokonaisvaltaista keittiön ilmanvaihtojärjestelmän suunnittelua Ilmanjakojärjestelmän vaikutus Suunnittelun perusteet Tukityökalut 46 Ilmavirran mittaus ja huuvien tasapainotus 47 Puhaltimen ja kanavan koko 47 Paloturvallisuus 48 Sanasto 49 Viitteet 50 2

3 Suunnittelun perusteet Ammattikeittiöiden ilmanvaihtojärjestelmät Ammattikeittiöt ovat ilmastoinnin kannalta vaativia tiloja, sillä samassa tilassa käytetään usein monia eri LVI-sovellutuksia. Useimpien ammattikeittiöiden suunnittelussa on otettava huomioon poisto- ja tuloilman määrä, jäädytys, lämmitys ja tilan paineolosuhteet. Ammattikeittiön tärkein käyttötarkoitus on ruoanvalmistus. Sen yhteydessä syntyy lämpöä, hajuja ja epäpuhtauksia, jotka on johdettava pois tilasta energiatehokkaasti. Keittiöön on järjestettävä riittävä tuloilma joko mekaanisesti, siirtoilmana tai näitä kahta yhdistelemällä pitäen kuitenkin huolta että keittiössä vallitsee aina alipaine. Näin hajut ja epäpuhdas ilma eivät pääse leviämään ympäröiville alueille. Poistoilman oikea määrä on olennaista järjestelmän toimivuuden, miellyttävän lämpötilan ja sisäilman hyvän laadun kannalta. Samat seikat on huomioitava astianpesu-, ruoanvalmistus- ja tarjoilualueilla. Kuva 1. Suunnittelun perusteet 3

4 Suunnittelun lähtökohdat Keittiön lämpökuorma ja päästön Tilan lämpökuormaan vaikuttavat auringon säteily, lämmön siirtyminen rakenteiden läpi sekä rakennuksen käyttäjien, valaisimien ja laitteiden tuottama lämpö. Ravintolakonseptista ja siitä johtuvasta keittiön varustelusta riippuen lämpökuormien erot voivat olla huomattavat. Tuntuva lämpö siirtyy suoraan tilaan johtumisen, konvektion ja säteilyn avulla. Latenttia lämpenemistä tapahtuu, kun tilaan tulee kosteutta (esimerkiksi ruoanvalmistuksesta, laitteista ja ihmisistä vapautuvaa höyryä / kosteutta). Säteily ei lämmitä tilaa heti. Säteilyenergian on ensin imeydyttävä tilaa rajaaviin pintoihin (seiniin, lattiaan ja kattoon) sekä tilassa oleviin kohteisiin (kuten kalusteisiin ja ihmisiin). Kun nämä pinnat muuttuvat lämpimämmiksi kuin tilassa oleva ilma, osa lämmöstä siirtyy ilmaan konvektion kautta (katso kuvaa 2). Tilan jäähdytyskuorman laskentaan tarvitaan rakennuksen yksityiskohtaiset suunnittelutiedot ja kohteen säätiedot. Yleisesti ottaen, tarvitaan seuraavat tiedot: rakennuksen rakennetiedot sijainti suunnitteluolosuhteet ulkona suunnitteluolosuhteet sisällä käyttöajat Ruoanvalmistusta voidaan kuvata prosessina, jossa ruokaan lisätään lämpöä. Kun ruokaa lämmitetään, ympäröivään ilmaan vapautuu päästöjä (1). Ne sisältävät vesihöyryä, itse ruoasta vapautuvaa orgaanista ainetta ja lämpöä, joka ei ole imeytynyt ruokaan kypsennyksen aikana. Kun esivalmistettua ruokaa lämmitetään uudelleen, syntyy usein vähemmän päästöjä, ympäröivään tilaan vapautuu silti vesihöyryä. Kuumasta paistopinnasta (tai nesteestä, esimerkiksi öljystä) ja ruoasta syntyy ilmavirtoja (kuuma ilmapatsas), jotka huuva kerää ja poistaa huonetilasta. Jos huuva ei kerää ja poista näitä kuumia ilmavirtoja kokonaan, ne jäävät tilan lämpökuormaksi. Keittiössä on paljon toissijaisia lämmönlähteitä (kuten valaisimet, ihmiset ja kuumat ateriat), jotka vaikuttavat jäähdytyksen tarpeeseen taulukossa 1 kuvatulla tavalla. Kuorma W Valaistus 21-54/m 2 Ihmiset 130/henkilö Kuuma ateria 15/ateria Keittiölaitteet vaihtelee Jäähdytys vaihtelee Taulukko 1. Eri lähteiden aiheuttama lämpökuorma Ammattikeittiöissä suurin osa tilan lämpökuormasta aiheutuu kuitenkin ruoanvalmistuksesta Ilmapatsaat 2 Säteilylämpö Kuva 2. Keittiön lämpökuorma ja päästöt Suunnittelun perusteet 4

5 Terminen viihtyisyys, tuottavuus ja terveys Terminen viihtyisyys Yhtenä syynä keittiötyön epämiellyttävyyteen ovat epätyydyttävät lämpöolosuhteet. Termisellä viihtyisyydellä tarkoitetaan sitä, että henkilö on tyytyväinen lämpöolosuhteisiin. ISO (International Organisation for Standardisation) on määritellyt huoneessa oleskelevien ihmisten PPDindeksin (Predicted Percentage of Dissatisfied occupants, lämpöolosuhteisiin tyytymättömien osuus) ja PMV-indeksin (Predicted Mean Vote, keskimääräinen lämpöaistimus). PMV:n asteikkona on -+3:sta 3:een, jossa 0 on neutraali. PPD ilmaisee, kuinka monta prosenttia huoneessa työskentelevistä on todennäköisesti tyytymätön lämpöolosuhteisiin. Näissä indekseissä otetaan huomioon neljä termiseen viihtyisyyteen vaikuttavaa tekijää: ilman lämpötila ilman liike säteily kosteus Met-yksiköllä ilmaistaan Dubois-alueen yksikkökohtainen metabolinen arvo paikallaan olevan henkilön osalta, 1 met = 50 kcal/(hr.m 2 ) = 58.2 W/m 2. Epäsymmetrinen lämpösäteily Keittiössä laitteiden ja seinien säteily on hyvin epäsymmetristä, koska säteilyn lämpötilaero on yleensä paljon suurempi kuin 20 C Tyytymättömien prosenttiosuus Viileä seinä Viileä katto Lämmin seinä Lämmin katto C Säteilylämmön epäsymmetrisyys Kuva 2. Epäsymmetrinen lämpösäteily Ilmastoinnin tehokkuus ja ilmanjakojärjestelmä Kuva 1. PPD PMV:n funktiona Tyytymättömien ihmisten osuus pysyy neutraaleissa olosuhteissa alle 10 prosentissa, jos lämpötilaero pään ja lattian välillä on alle 3 C, eikä tilassa ole muita epäsymmetrisiä lämpötilatekijöitä. Jos lämpötilaero on 6 8 C, tyytymättömien osuus nousee prosenttiin. Termiseen viihtyisyyteen vaikuttavat merkittävästi myös henkilökohtaiset tottumukset (keittiöympäristön tyypilliset arvot sulkeissa), kuten vaatetus (0,5 0,8 clo) aktiivisuus (1,6 2,0 met). Tuloilman vaikutus Ilmastoinnin tehokkuudella tarkoitetaan ilmastointijärjestelmän kykyä luoda tilaan ihanteelliset olosuhteet (ilman lämpötila, kosteus, epäpuhtauksien määrä ja ilmannopeus) kuluttaen mahdollisimman vähän energiaa. Keittiössä käytettävien ilmanjakomenetelmien on tuotettava tilaan riittävä ilmastointi häiritsemättä poistoilmavirtaa. Ammattikeittiöissä tilan ilmastointiin tarvittava tuloilman määrä ja ilmannopeus vaikuttavat järjestelmän energiankulutukseen merkittävästi. Perinteisesti keittiöissä on käytetty sekoittavaa ilmanjakoa. Sekoittava järjestelmä aiheuttaa kuitenkin usein termisen viihtyvyyden laskua ja suosittelemmekin keittiöihin syrjäytysilmanvaihtoa / piennopeusilmanjakojärjestelmää. Clo on vaatetuksen lämpöeristyksen yksikkö (1 clo = m 2 K/W ). Suunnittelun perusteet 5

6 Pieninopeusilmanjakojärjestelmä eli syrjäytysilmanvaihto Syrjäytysilmanvaihdossa ympäristöä viileämpi tuloilma puhalletaan hitaasti tilaan. Tällä tavoin raikas ilma kulkeutuu sinne, missä sitä tarvitaan. Pienen nopeuden ansiosta tuloilma ei häiritse huuvan toimintaa. Kuva 4. Sekoittava ilmanvaihto Jos turbulenssin voimakkuus on sekoittavassa ilmanvaihdossa %, tyytymättömiä on 20 % seuraavissa olosuhteissa: ilman lämpötila ( C) ilmannopeus (m/s) Taulukko 2. Ilman lämpötila / ilmannopeus Kuva 3. Pieninopeusilmanjakojärjestelmä eli syrjäytysilmanvaihto Jos turbulenssin voimakkuus on syrjäytysjärjestelmässä noin 10 % ja ilman lämpötila on noin C, hyväksyttävä nopeus on 0,25 0,40 m/s ja tyytymättömien osuus on 20 %. Sekoittava ilmanvaihto Ruoanvalmistuksessa vapautuvat päästöt ja lämpö sekoittuvat kokonaisuudessaan ympäröivään keittiön ilmaan. Sekoittava ilmanjako myös häiritsee huuvan toimintaa. Kohdassa Ilmanjakojärjestelmän vaikutus (sivu 39) verrataan sekoittavaa ja syrjäyttävää ilmanvaihtojärjestelmää yksityiskohtaisesti tyypillisessä keittiöympäristössä. Suositelemamme suunnittelukriteerit Lämpötila: - Talvi: minimi 18 C - Kesä: maksimi 26 C Ilmannopeus: 0,3-0,5 m/s Suhteellinen kosteus <70% Lämpötilan kerrostuminen huonetilassa: <3 C/m Suunnittelun perusteet 6

7 Tuottavuus Työvoimapula on nykyään suuri haaste ravintoloissa. Ravintolatyöntekijöiden keski-ikä on vuotta. Yhdysvaltalaisen National Restaurant Association -yhdistyksen tuoreessa tutkimuksessa yli 52 % vastaajista sanoi, että pätevän ja motivoituneen työvoiman löytäminen oli heidän suurin huolenaiheensa. lämpötila on jatkuvasti 27 C, työntekijöiden tuottavuus laskee 80 prosenttiin (katso kuvaa 6). Tämä merkitsee satapaikkaisen ravintolan omistajalle noin dollarin palkkatappioita vuodessa. Huoneen lämpötila vaikuttaa ihmisen työkykyyn. Miellyttävät termiset olosuhteet pienentävät työtapaturmien määrää. Kun sisälämpötila on liian korkea (yli 28 C ammattikeittiöissä), tuottavuus ja yleinen viihtyvyys heikkenevät nopeasti. Tuottavuus % Keskimääräinen ravintola kuluttaa Yhdysvalloissa vuosittain palkkoihin ja etuuksiin noin dollaria ravintolan istumapaikkaa kohti. Jos ravintolakeittiön Huoneilman lämpötila C Kuva 6. Tuottavuus ja huoneilman lämpötila Terveys Ruoanvalmistuksen vaikutuksesta terveystutkimukset osoittavat, että ruoanlaitosta syntyvät epäpuhtaudet sisältävät terveydelle haitallisia hiukkasia. Porsaan ja naudan lihan paistamisen syntyvät epäpuhtaudet ovat erään tutkimuksen mukaan jopa mutageenisia ja aasialaistyyppisissä keittiöissä paistoöljyn synnyttämät epäpuhtaudet ovat karsinogeenisia. Kaikki tämä osoittaa, että keittiötyöntekijät saattavat altistua melko suurille ilman epäpuhtauksille. Kiinalaisnaisilla on todettu paljon keuhkosyöpiä, vaikka he polttavat vain vähän. Esimerkiksi Singaporessa vain 3 prosenttia naisista polttaa. Tehdyt tutkimukset osoittavat, että karsinogeenien hengittäminen lihaa paistettaessa voi lisätä keuhkosyövän riskiä. Riski oli vielä suurempi henkilöillä, jotka paistavat lihaa päivittäin. Tutkimuksissa ilmeni myös, että kroonisen yskän, limaisuuden ja hengästymisen sekä ruoanvalmistuksen välillä on tilastollinen yhteys. Suunnittelun perusteet 7

8 Terveyden haittavaikutusten vähentäminen Optimaalisen lämpötila-alueen, jolla ei ole vaikutusta terveyteen, on arvioitu olevan 17 C ja 31 C asteen vaihteluvälissä. (Weihe 1987,WHO 1990). Taulukossa 3 on lueteltu oireita ja terveysriskejä, joita liian lämpimät tai kylmät olosuhteet voivat aiheuttaa. << < 17 C > 31 C >> Sydänkohtaus Korkea verenpaine Matala verenpaine Äkillinen sydänkuolema Halvaus Alilämpöisyys Liikalämpöisyys Sydämen vajaatoiminta Hengitystietulehdukset Sydämen vajaatoiminta Lämpöhalvaus Astma Ylilämpeneminen Rytmihäiriöt Heikentynyt toimintakyky Hitaus Levottomuus Ajattelun hidastuminen Masennus Ruokahalun puute Hikoilu Hidromeioosi Hitaus Väsymys Horros Ärtyneisyys Heikentynyt oppimiskyky Huonontunut muisti Taulukko 3. Optimaalisen viihtyvyysvyöhykkeen ulkopuolella olevien termisten mikroilmastojen terveysvaikutukset Ilmanvaihtoaste Keittiössä käytettävän ilmanjakomenetelmien on tuotettava tilaan riittävä ilmastointi, häiritsemättä poistoilmavirtaa huuvaan. Saksalaisessa VDI standardissa todetaan seuraavaa: Jos ilmanvaihtoaste on yli 40 vol/h, voi syntyä vetoa. Tulo- ja poistoilmalaitteiden sijainti on myös tärkeä hyvän ilmanvaihdon kannalta. Ilmastointijärjestelmät on suunniteltava ja asennettava niin, että tuloilma jakautuu tasaisesti koko tilaan. Yleinen virhe on sijoittaa tulo- ja poistoilmalaitteet liian lähelle toisiaan, jolloin tuloilma kulkeutuu suoraan poistoon. Jos suurinopeuksiset tuloilmahajottajat sijoitetaan liian lähelle poistoilmahuuvia, eivät huuvat pysty sieppaamaan ja sitomaan kuumaa ilmaa riittävän tehokkaasti. Käytettävä ilmanjakojärjestelmä vaikuttaa myös siihen, paljonko poistotehoa tarvitaan ruoanvalmistuksessa syntyvien päästöjen sieppaukseen ja sitomiseen. Suunnittelun perusteet 8

9 Yhdistetty suunnittelu Huuvavalinnalla ja siihen liittyvällä korvausilmaratkaisuilla voidaan saada aikaan merkittäviä säästöjä energiankulutuksessa. Suunnittelemalla samalla niin sekä keittiön poistoilmaettä tuloilmaratkaisu, voidaan keittiön energiankulutusta pudottaa merkittävästi. Erittäin tehokkaiden huuvien (esimerkiksi Halton Capture Jet -sieppausilmahuuvien) ja syrjäytysilmanvaihdon yhdistelmä ylläpitää sopivaa lämpötilaa työskentelyalueella ja vähentää tilan jäähdytystarvetta. Korvausilman luonnostaan ylöspäin suuntautuva liike auttaa sieppaamaan ja sitomaan ruoanvalmistuksessa syntyvät epäpuhtaudet tehokkaasti ja kuljettamaan ne huuvaan. Keittiön syrjäytysilmanvaihto Puolueettomien tutkimuksien mukaan, voidaan sieppausilmahuuvat ja syrjäyttävä ilmanvaihto yhdistämällä saavuttaa markkinoiden tehokkain ja vähiten energiaa kuluttava keittiöratkaisu. Kuva 7. Syrjäytysilmanvaihto Suunnittelun perusteet 9

10 Keittiöhuuvat Keittiöhuuvien tarkoituksena on poistaa tilasta liiallinen lämpö, savu, höyry ja muut epäpuhtaudet. Ruoanvalmistuksen aikana vapautuvat epäpuhtaudet sekoittuvat laitteista syntyvään kuumaan poistoilmavirtaan. Tuloilma korvaa poistoilmavirran luoman tyhjiön. Jos konvektiivista lämpöä ei poisteta suoraan keittiölaitteiden yläpuolella, epäpuhtaudet leviävät kaikkialle keittiöön muodostaen rasvakerroksen keittiön pinnoille. Tämän vuoksi keittiölaitteiden tuottamat epäpuhtaudet on kerättävä ja poistettava suoraan keittiölaitteen yläpuolelta. Suurin osa ammattikeittöiden lämmöstä syntyy keittiölaitteista. Kun keittiölaitteet asennetaan tehokkaan sieppausilmahuuvan alapuolelle, vain säteilylämpö kasvattaa tilan lämpökuormaa. Jos Kuva 8. Ruoanvalmistusprosessi huuvan sieppausteho ei ole riittävä, konvektiivinen ja latentti lämpö leviävät keittiöön ja lisäävät keittiön kosteutta ja nostavat lämpötilaa. Sieppausteholla tarkoitetaan keittiöhuuvan kykyä tuottaa riittävä sieppaus- ja sitomisteho pienimmän mahdollisen poistoilmavirran avulla. Jäljempänä tässä luvussa kuvataan keittiöiden ilmanvaihdon testauksen kehitys ja sen vaikutukset järjestelmäsuunnitteluun. Kuva 9. Keittiöhuuvat 10

11 Keittiöiden ilmanvaihtojärjestelmien kehitys Merkkikaasututkimukset Halton toimi edelläkävijänä keittiöiden ilmanvaihtojärjestelmien tutkimustyössä 1980-luvun loppupuolella ja toteutti tutkimuksia yhdessä Helsingin yliopiston kanssa. Tuolloin ei ollut käytettävissä keittiöilmanvaihdon tehokkuuden testistandardeja. Tavoitteena oli luoda testausmenetelmä, joka olisi toistettavissa ja käytettävissä erilaisille ilmavirroille ja huuvamalleille. Testissä käytettiin typpioksiduulia merkkikaasuna. Tietty määrä kaasua vapautettiin kuumalta paistopinnalta, ja sitä verrattiin poistoilmakanavasta mitattuun pitoisuuteen. Pitoisuuksien välinen ero vastasi huuvan tehoa tietyllä ilmavirralla. Näin saatiin arvokasta tietoa erilaisten sieppaus- ja sidontamenetelmien käyttökelpoisuudesta. Halton Capture Jet -järjestelmää testattiin merkkikaasumenetelmällä, ja tuloksissa näkyi konvektiivisen ilmavirran sieppaus- ja sidontatehon huomattava parannus käytettäessä hidasta ilmavirtaa perinteisiin pelkästään ilmaa poistaviin huuviin verrattuna. Vain poisto Capture Jet Kuva 10. Merkkikaasututkimukset Keittiöhuuvat 11

12 ASTM F1704 Vuonna 1990 GRI (Gas Research Institute) -instituutti alkoi tutkimaan yhdessä AGA-laboratorioiden kanssa ilmanvaihtoa uusimman tekniikan avulla. Samalla he selvittivät keittiölaitteiden, keittiöhuuvien ja keittiöympäristön välistä vuorovaikutusta. Vuoden 1993 alkupuolella kehitettiin alkuperäinen EBP (Energy Balance Protocol) -protokolla, jonka tarkoituksena oli selvittää keittiön lämpökuormien välistä vuorovaikutusta. Matemaattisessa mielessä keittiölaitteen kuluttama energia voi kulkeutua vain kolmeen kohteeseen: valmistettavaan ruokaan ulos poistoilmakanavaan keittiöön lämpökuormana. Vuoden 1993 lopulla tästä laadittiin standardiluonnos ASTM:n hyväksyttäväksi. Luonnokselle annettiin nimi Energy Balance Protocol. Sitä käytetään mitattaessa keittiötilojen lämpökuormaa. Tällöin tutkijat pystyvät määrittämään huuvaan kerättävän huoneilman lämpötilan. Kun huuvan sieppaus- ja sidontateho on riittävä, se poistaa teoriassa kaiken laitteen tuottaman konvektiivisen ilmavirran. Laitteen jäljellä oleva säteilykuorma lämmittää huuvaa sekä keittiön pintoja, mikä tuntuu keittiössä lämpönä. Schlieren-lämpökuvaus Schlieren-lämpökuvaus keksittiin jo 1800-luvun puolivälissä, mutta sitä alettiin käyttää tieteellisenä työkaluna vasta 1900-luvun lopulla. AGA-laboratoriot käyttivät Schlieren-lämpökuvausta 1950-luvulla tutkiessaan Kuva 11. Capture Jet käytössä kaasun polttamista useilla erilaisilla poltintekniikoilla. Myös NASA on käyttänyt Schlieren-lämpökuvausta paljon arvioidessaan lentokoneiden ja avaruussukkuloiden paineaaltoja sekä suihkuvirtauksia. Penn State University alkoi käyttää Schlierenvisualisointitekniikoita 1990-luvulla tietokoneiden, valaisimien ja ihmisten lämpösäteilyn mittaamiseen tyypillisissä koti- tai toimistoympäristöissä. Vuonna 1998 Chicagon keittiöilmastointilaboratorio osti ensimmäisen Schlieren-järjestelmän keittiöilmastointialan käyttöön. Vuonna 1999 Haltonista tuli maailman ensimmäinen ilmastointilaitteiden valmistaja, joka käytti Schlierenlämpökuvausjärjestelmää tutkimus- ja kehitystyössään. Kuva 3. Sieppaus ja sidonta Alkuperäisen protokollan tarkoituksena oli vain tutkia keittiön energiavuorovaikutusta ja selvittää, kuinka paljon lämpöä keittiöön vapautui valmistettaessa ruokaa erilaisissa olosuhteissa. ASTM hyväksyi tämän standardin numerolla F1704. Lämpökuvausjärjestelmän avulla pystytään visualisoimaan kaikki laitteen synnyttämä konvektiivinen lämpö sekä arvioimaan, onko huuvan sieppaus- ja sidontateho riittävä Tämän lisäksi voidaan arvioida erilaisten ilmanjakojärjestelmien vaikutuksia sekä selvittää niiden tehokkuus. Tämän tekniikan avulla saadaan erinomainen käsitys keittiön eri osien (kuten laitteiden, huuvien, korvausilman ja tuloilmahajottajien) välisestä vuorovaikutuksesta. 12

13 Tietokonesimulaatiot CFD:tä (Computational Fluid Dynamics) on käytetty lentokone- ja autoteollisuudessa vuosia. Viime aikoina CFD:n käyttö on yleistynyt myös LVIalalla. CFD luo tilasta kolmiulotteisen tietokonemallin. Mallinnettaessa keittiöiden ilmanvaihtoa voidaan käyttää muuttujina esimerkiksi huuvan poistoilmavirtaa, laitteen energiankulutusta, tuloilman jakotapaa, ilmamäärää ja lämpötilaa. Laskennassa hyödynnetään mallinnettua laitteiden toimintaa. Valmiista simulaatiosta nähdään ilman lämpötilan, nopeuden ja virtaussuunnan kaltaisia muuttujia. CFD:stä on tullut tutkijoille korvaamaton työkalu, koska sillä voidaan mallintaa tulokset tarkasti ilman fyysistä testausta Kuva 4. CFD Ilmavirta Airflow (%) Kuva 5. Sieppausteho EDF:n suorittaman testin tulokset: Induktiohuuvia koskevassa tutkimuksessa ilmeni, että niiden sieppausteho vaihtelee suhteessa ilmannopeuteen. Jos ilmannopeus on liian suuri (50 70 %), huuvan synnyttämä turbulenssi estää epäpuhtauksien tehokkaan sieppauksen. Jos sieppausilma on 10 % tai pienempi, sieppaustehoa voidaan lisätä %, jolloin ilmavirtoja voidaan alentaa vastaavasti. Induktiohuuvien tulokset eivät siis johdu lämmittämättömän ilman käytöstä, vaan tehokkaasta sieppauksesta Ilmavirta Airflow (%) Kuva 6. Sieppausteho MÄÄRITELMÄ: Induktiohuuvan avulla voidaan ohjata suuri määrä käsittelemätöntä korvausilmaa suoraan poistoilmakanavaan. Korvausilman suhde poistoilmaan oli jopa 80 %. 13

14 Rasvanerotus Lämmin poistoilmavirta sisältää rasvaa, joka on eroteltava niin tehokkaasti kuin mahdollista. Ruoanlaitossa syntyvän rasvan määrä johtuu monesta tekijästä, joita ovat esimerkiksi: ruoanlaitossa käytetty laitetyyppi, lämpötila, jossa ruokaa kypsennetään sekä kypsennettävän ruoka-aine. Mekaanisella rasvasuodattimella on kaksi tehtävää. Se edistää paloturvallisuutta estämällä tulen leviämisen poistohuuvaan ja kanavistoon sekä poistaa suuret rasvahiukkaset poistoilmavirrasta. Mitä enemmän rasvaa pystytään erottamaan, sitä pitempään poistoilmakanava ja puhallin pysyvät puhtaina, mikä myös parantaa paloturvallisuutta. Käytännöllisyyden kannalta rasvasuodattimien tulisi olla helposti puhdistettavia ja tukkeutumattomia. Jos suodatin tukkeutuu käytössä, suodattimen paine laskee ja poistoilmavirta romahtaa. Mitä rasva on? University of Minnesotan tutkimusten mukaan rasva koostuu erilaisista yhdisteistä, kuten kiinteistä ja/tai nestemäisistä rasvahiukkasista, rasva- ja vesihöyryistä sekä erilaisista tiivistymättömistä kaasuista (kuten typpioksidista, hiilidioksidista ja hiilimonoksidista). Rasvan koostumus on vaikeampi määritellä määrällisesti, koska rasvahöyryt voivat jäähtyä poistoilmavirrassa ja tiivistyä rasvahiukkasiksi. Näiden yhdisteiden lisäksi ruoanvalmistuksessa voi syntyä myös hiilivetyjä. Ne luokitellaan useisiin eri luokkiin, joita ovat muun muassa VOC (volatile organic compounds, haihtuvat orgaaniset yhdisteet), SVOC (semi-volatile organic compounds, puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet) ja ROC (reactive organic compounds, reaktiiviset orgaaniset yhdisteet). Ruoanvalmistuksen rasvapäästöt University of Minnesotan ASHRAEtutkimushankkeessa on määritelty tyypillisten ruoanvalmistustilanteiden rasvapäästöt. Kuvassa 7 on esitetty useiden eri laitteiden kokonaisrasvapäästöt. Kuva 7. Kokonaisrasvapäästöt laiteluokan mukaan Kuvassa 7 näyttää ensin siltä, että alapuolelta lämpiävän grillin rasvapäästöt olisivat suurimmat. Kun kuvaa katsoo tarkemmin, huomaa kuitenkin, että jos kaasu- tai sähkögrillillä valmistetaan kanan rintafileitä, rasvapäästöt ovat hieman pienemmät kuin valmistettaessa hampurilaisia kaasu- tai sähköparilalla. Tämän vuoksi puhumme oppaassa ruoanvalmistuksesta pelkän laitetyypin asemesta. Tätä tutkimusta varten testattujen laitteiden osalta voidaan kuitenkin todeta, että suurimmat rasvapäästöt syntyivät paistettaessa hampurilaisia alapuolelta lämpiävällä grillillä ja pienimmät rasvapäästöt syntyivät upporasvakeittimellä. Kaasu- ja sähkölaitteilla valmistettiin spagettiateria pastasta, kastikkeesta ja makkarasta. Kaikilla muilla laitteilla valmistettiin ruokaa vain yhdestä raaka-aineesta. On oletettavissa, että kiinteää polttoainetta (kuten puuta) polttavien laitteiden päästöt ovat samaa luokkaa kuin alapuolelta lämpiävillä grilleillä, mutta rasvan lisäksi voi syntyä suuria määriä kreosoottia ja muita palamisen sivutuotteita, jotka tarttuvat rasvakanavan pintaan. Kiinalaisten wokkipannujen rasvapäästöt voivat olla vielä paljon suuremmat kuin alapuolelta lämpiävillä grilleillä, koska wokkipannujen korkea pintalämpötila yhdistyy ruoanvalmistuksessa käytettävään rasvaan (kuten maapähkinäöljyyn tai rapsiöljyyn). Tämä voi aiheuttaa äärimmäistä rasvan höyrystymistä ja kuumentumista. Taulukossa 4 on esitetty ruoat, joita on valmistettu kuvissa 8 ja 9 esitetyillä laitteilla. Keittiöhuuvat 14

15 Laite Kaasuparila Sähköparila Kaasukeitin Sähkökeitin Kaasugrilli Sähkögrilli Kaasugrilli Sähkögrilli Kaasu-uuni Sähköuuni Kaasuliesi Sähköliesi Ruoka Taulukko 4. Kullakin laitteella valmistetun ruoan kuvaus Hampurilaispihvit, 113 g, halkaisija 120 mm, 20 % rasvaa Esikypsennetyt ranskalaiset perunat, pakastetut olkiperunat, paksuus 60 mm ja 2,2 % rasvaa. Hampurilaispihvit, 150 g, halkaisija 120 mm, 20 % rasvaa Luuton ja nahaton broilerinrinta, pakaste, g, paksuus 125 mm. Makkarapizza, jossa makkaraa, teksturoitua kasviproteiinia, mozzarellajuustoa ja juustonkorvike. Kunkin viipaleen koko 100 x 150 mm, 142 g. Kaksi astiallista spagettia, kuivana 2,266 kg. Yksi astiallinen kiehuvaa vettä, kaksi astiallista tomaattipohjaista spagettikastiketta, 3 litraa kussakin, kg paistinpannussa paistettua makkaraa. Kuva 8. Hiukkasten ja rasvahöyryn prosenttiosuudet laiteluokan mukaan Rasvan eri osat on kuvattu edellä, ja kuvassa 8 on rasvapäästöjen erittely hiukkas- ja höyryvaiheisiin. Kuva 9. Hiukkaskoon jakautuminen ruoanvalmistusprosessin mukaan tärkeä tieto on rasvahiukkasten kokojakauma eri ruoanvalmistusprosesseissa (esitetty kuvassa 9). Tarkasteltaessa kuvaa 8 käy selväksi, että parilat, keittimet ja grillit aiheuttavat merkittävän määrän hiukkasia sisältäviä rasvapäästöjä, kun taas uunit ja paistotasot tuottavat pääasiassa rasvahöyryä. Jos kuvan 7 tiedot yhdistetään kuvaan 8, on selvää, että grillit aiheuttavat eniten poistoilmavirrasta poistettavia hiukkaspäästöjä. Viimeinen rasvanerotuksen kannalta Kuvasta 9 ilmenee, että ruoanvalmistuksessa syntyy yleensä vähintään 10 mikronin kokoisia hiukkasia. Grillit tuottavat kuitenkin merkittäviä määriä enintään 2,5 mikronin kokoisia rasvahiukkasia (näistä käytetään yleensä nimitystä PM 2,5) riippumatta ruokatyypistä, jota grillissä valmistetaan. Keittiöhuuvat 15

16 Sykloonierottimet Lamellityyppisen rasvanerottimen tukkeutumaton malli toimii syklooni periaatteella.. Erotin muodostuu useista pyörresuodattimista, jotka poistavat rasvan ilmavirrasta keskipakovoiman avulla. Kuva 10 esittää Haltonin KSA-rasvasuodatinmallia. Sykloninen toiminta näkyy KSA-suodattimen sisällä. 2 Kuvassa 11 näkyy Haltonin KSA-suodattimen erotustehokäyrä neljän eri painehäviön osalta. Filter Removal Efficiency particle size, microns 210 l/s 240 Pa 150 l/s 120 Pa 110 l/s 60 Pa 80 l/s 30 Pa Kuva 11. KSA-suodattimen (500 x 330) rasvanerotustehon käyrät. 3 Kuva 10. Haltonin KSA-suodatin 1. Ilma tulee sisään suodattimen etuosassa olevasta aukosta. 2. Ilma pyörii suodattimen läpi, jolloin siinä oleva rasva iskeytyy suodattimen seiniin. 3. Puhdistunut ilma poistuu suodattimen ylä- ja alaosan kautta. Suodattimen tehokkuus VDI (Verein Deutscher Ingenieure ) on kehittänyt testin (syyskuussa 1999), jolla voidaan verrata eri valmistajien rasvasuodattimien tuloksia toisiinsa. Haltonin KSA-suodattimet on testattu riippumattomassa laboratoriossa. Tehomittaukset tehtiin virtausnopeuksilla 80 l/s, 110 l/s, 150 l/s ja 210 l/s. Mekaanisten rasvasuodattimien rasvanpoistoteho heikkenee nopeasti, kun hiukkaskoko laskee alle 6 mikroniin suodattimien painehäviön mukaan. Teho paranee, kun virtausnopeus 80 l/s nostetaan tasolle 210 l/s. 1 Suodatustehon vertailutesti Verrattaessa markkinoiden muihin lamellisuodattimiin seuraavat tulokset osoittavat, että Haltonin suodatin on markkinoiden tehokkain. Filter Removal Efficiency particle size, microns Halton KSA 330, 150 l/s Halton KSA 500, 150 l/s Kuva 12. Suodatustehon vertailutesti. Other filter type, 110 l/s Baffle filter type, 150 l/s Tutkimukset ovat osoittaneet, että perinteiset suodattimet [lamelli-tyyppiset] eivät toimi keittiöolosuhteissa optimaalisesti [tukkeutuminen ja rasvenerotuskyky - huonot]. Tutkimukset myös selkeästi osoittavat, että Haltonin KSA-suodatin on selkeästi markkinoiden paras suodatin keittiöilmanvaihtioon. Se etuna on myös sen toiminta, kun se likaantuu - Sen suodatuskyky pysyy hyvänä likaisena, kuormituksen jatkuessakin. Keittiöhuuvat 16

17 Ultraviolettivalotekniikka Mitä ultraviolettivalo on? Valo on yleisin sähkömagneettisen säteilyn (EMR, electromagnetic radiation) muoto, jonka ihminen pystyy näkemään. Valo on vain hyvin pieni kaistale sähkömagneettisessa spektrissä. Muita sähkömagneettisen säteilyn muotoja ovat esimerkiksi kosmiset säteet, röntgensäteet, radioaallot, televisiosignaalit ja mikroaallot. Sähkömagneettista säteilyä kuvaavat sen aallonpituus ja taajuus. Aallonpituus on kahden aallon huippujen välinen etäisyys eli yksi värähdys (perusyksikkö; metri). Taajuus on värähdysten lukumäärä sekunnissa (Perusyksikkö; Hertsi). Auringonvalo on tavallisin ultraviolettisäteilyn (UV) lähde, mutta on olemassa myös monia muita lähteitä. On mahdollista valmistaa UV-säteilyä tuottavia keinotekoisia valonlähteitä, jotka säteilevät millä tahansa UV-aallonpituudella, käyttämällä soveltuvia materiaaleja ja energiamuotoja. Ultraviolettisäteily jaetaan luokkiin UVA, UVB ja UVC. Nämä luokat määritetään kunkin aallonpituuden mukaan. UVA-säteily on lähimpänä näkyvän valon aallonpituuksia. UVB-säteilyn aallot ovat lyhyempiä ja voimakkaampia. UVC-säteilyn aallot ovat lyhimmät, ja sitä käytetään sterilointiin ja bakteerien tappamiseen. UV-tekniikka on tunnettu 1800-luvulta lähtien. Sitä on käytetty sairaaloissa, jätevesien käsittelylaitoksissa ja erilaisissa teollisuussovelluksissa. HALTON on tutkinut ja kehittänyt sovelluksia, jotka valjastavat UV-tekniikan edut myös ammattikeittiöiden käyttöön. Kuva 12. UVL ja Capture Ray TM Miten järjestelmä toimii? Ultraviolettivalo reagoi ruoanvalmistuksessa syntyviin pieniin hiukkasiin ja haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin (VOC) kahdella tavalla. Se altistaa höyryn valolle ja muodostaa otsonia (UVC). Kuten yleisesti tiedetään, ruoanvalmistuksessa syntyvä höyry on rasvaista. Kemialliselta kannalta rasvainen aine sisältää kaksoissidoksia, jotka ovat reaktiivisempia kuin yksinkertaiset sidokset. Käyttämällä valoa ja otsonia tietyllä tavalla pystytään nämä kaksoissidokset rikkomaan. Tällöin suuri molekyyli jakautuu kahdeksi pienemmäksi molekyyliksi. Kun reaktiivisia kohtia on tarpeeksi, tämä prosessi voi jatkua, kunnes suuri molekyyli jakautuu hiilidioksidiksi ja vedeksi, jotka ovat hajuttomia ja vaarattomia. Toisin kuin rasva, hiilidioksidi ja vesi eivät tartu kanavaan, vaan kulkeutuvat ulos poistoilmavirtauksen mukana. Keittiöhuuvat 17

18 Tätä alkuperäistä konseptia on tutkittu myös CFD (Computational Fluid Dynamics) -mallin avulla. Kuva 13. CFD-malli UV- järjestelmän ilmavirran tutkintaan. Rasvan kerääntymisen arviointi Kun ruuanvalmistuksessa käytettiin rasvaa ja huuvia ei oltu varustettu UV-tekniikkalla, rasvaa kerääntyi runsaasti koelevyihin. Kokeet osoittivat selvästi, että UV-tekniikan käyttö vähentää rasvan kerääntymistä kanavan seinämiin ja vähentää kanavien puhdistustarvetta ravintoloissa merkittävästi. Hajunpoiston arviointi kemiallinen analyysi Hajua aiheuttavien kemiallisten yhdisteiden esiintyminen pieneni testissä huomattavasti käytettäessä UV-teknologiaa. Tulokset osoittavat, että ranskalaisia perunoita paistettaessa hajut vähenivät yli 55 % UV-järjestelmän ansiosta. Hampurilaisten osalta haju väheni yli 45 %. Tätä alkuperäistä konseptia tutkittiin myös CFD (Computational Fluid Dynamics) -simulaation avulla sopivien ilmavirta-alueiden määrittämiseksi. Johtopäätös Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että UV-tekniikka vähentää tehokkaasti sekä rasvapäästöjä että hajuja. Kemiallisen analyysin perusteella haju vähentyi sekä ranskalaisten perunoiden että hampurilaisten osalta. Rasvan kerääntymiskokeessa todettiin, että kanavan pintaan kerääntyy huomattavasti vähemmän rasvaa. Järjestelmässä käytettiin 363 l/s:n poistoilmavirtausta, UV-järjestelmän kammion koko oli 0,6 m 3, ja reaktioaika poistoilmakammiossa oli keskimäärin 1,6 sekuntia. Tätä suositellaan myös järjestelmän vähimmäisreaktioajaksi, jotta teho säilyisi kaikissa ruoanvalmistusolosuhteissa. Otsoni vaikuttaa rasvamolekyyleihin vielä poistokanavassakin 0,4 sekuntia, jolloin UV:n kokonaisvaikutusaika on 2 sekuntia.. Haltonin Capture Ray TM -järjestelmän edut Vähentää kanavistonpuhdistustarvetta merkittävästi tai sen nuohoustarve on kuin perinteisen poistokanavan vastaava. Vaikutus ylläpitokustannuksiin on siten huomattava. Vähentää hajupäästöjä merkittävästi ja mahdollistaa jopa ravintolan sijoittamisen kohteisiin, joissa se ei rasva- tai hajuhaittojen takia olisi muuten mahdollista Parantaa hygieniaa keittiössä ja pienentää palovaaraa kanavistossa merkittävästi Keittiöhuuvat 18

19 Huuvatyypit Keittöiden huuvat jaetaan kahteen luokkaan. Ne määritellään käyttötarkoitustensa mukaan seuraavasti: TYYPPI I: Käytetään ruoanvalmistusprosesseissa, joissa syntyy savua tai rasvaista höyryä, vastaavat NFPA-96:n rakennusvaatimuksia. TYYPPI II: Käytetään ruoanvalmistus- ja astianpesuprosesseissa, jotka tuottavat lämpöä tai vesihöyryä. Lisätietoja I- ja II-tyyppisistä huuvista on 1999 ASHRAE HVAC Applications Handbook -käsikirjan luvussa 30. Seuraavassa osassa lisätietoja eri huuvatyypeistä. Haltonin huuvaratkaisut Haltonin kaikki huuva mallit ovat erittäin kattavasti testattu. Jokainen huuvakoko on tutkittu merkkikaasutekniikka, Schlieren-visualisointi ja tietokone mallinuksen avulla. Haltonin huuvat ovatkin markkinoiden testatuimpia ratkaisuja - ammattilaisille ammatilaisilta. Halton Capture Jet sieppausilmahuuvat seinäasennukseen Capture Jet sieppausilmatekniikka estää likaisen ilman leviämisen keittiötilaan tehokkaasti, myös käytettäessä pientä poistoilmavirtaa. Pienen painehäviön lisäksi tehokkaan pyörresuodatusmenetelmällä toimivan rasvanerottimen (KSA-malli) etuna on, että se luo huuvan alla sijaitsevan keittiölaitteen päälle työntö-/vetovaikutuksen, joka ohjaa rasvaiset höyryt tehokkaasti suodatinta kohti. Tehokkuuskokeet osoittavat, että Halton Capture jet huuvissa voidaan käyttää yli 30% pienempiä ilmavirtoja. Halton Capture Jet -puhallin Halton Capture Jet -sieppausilmajärjestelmä voidaan lisätä myös jälkikäteen asentamalla tuloilmakammion kattoon puhallin. Puhallin kierrättää keittiön ilmaa ilmaverhossa ja tällöin ei tarvita tuloilmakanavaa. Tämä on hyvä ratkaisu kohteissa, joissa tuloilmaa ei ole riittävästi saatavilla. Halton Capture Jet sieppausilmahuuva saarekkeeseen asennettuna Saarekeasennuksessa käytetään kahta selätysten sijoitettua Halton Capture Jet sieppausilmahuuvaa, jotka peittävät ruoanvalmistuslinjan. Kuva 14. Saarekemalli Vesipesulla varustetut huuvat Vesipesujärjestelmät asennetaan usein rasvanerottelu kyvyn lisäämiseksi. Suodatinten vesipesu ei kuitenkaan lisää rasvanerottelukykyä, mutta helpottavaa suodattimien puhdistusta. Vesipesulla varustettujen huuvin merkittävin hyöty onkin se, että huuvien suodattimia ja tuloilmakammiota ei tarvitse pestä manuaalisesti. Kun suodattimet ja kammio ovat puhtaat, on myös tulipalon riski pienempi. Vesipesujärjestelmä on integroitavissa kaikkiin Haltonin huuviin. Vesipesujärjestelmää suositellaan kohteisiin, joissa ruoanvalmistus tuottaa runsaasti rasvaa sisältävää poistoilmaa. Pesulinjastoille järjestelmää ei tarvita, koska poistoilmassa on lähinnä vesihöyryä. Kuva 9. Huuvien sieppausteho Keittiöhuuvat 19

20 Kuva 17. Perinteinen huuva [ilman Halton Capture Jet -järjestelmää] Kuva 18. Kondenssihuuva Kuva 15. Vesipesuhuuva Keittiölaitteen päälle asennettava Capture Jet - huuva Keittiölaitteen päälle asennettavassa huuvassa Capture Jet sieppausilmasuihku muodostaa ilmaverhonkeittiölaitteen etupinnan ja huuvan välille. Riippumattomassa testauksessa ilmeni, että poistoilmamäärä oli 27 % pienempi kuin tyypillisissä keittiölaitteen päälle asennettavissa huuvissa valmistettaessa ruokaa täydellä kuormituksella ja 51 % pienempi keittiölaitteen ollessa valmiustilassa. Kondenssihuuvat Konsenssihuuvien rakenne on NSF:n (National Sanitation Foundation, USA) ohjeiden mukainen. Alityypin II huuvat sisältävät lauhteen poiston (yleensä sisäisellä lamellilla lauhdepinnan suurentamiseksi). Lämpöä, mutta ei rasvaa poistavat huuvat Tyypin II huuvia käytetään yleensä sellaisten uunien yläpuolella, jotka eivät tuota rasvaa. Laatikkomalli on yleisin. Huuvissa voi olla valaistus, ja niiden poistoilmakanavan kauluksessa voi olla alumiininen verkkosuodatin, joka estää suuria hiukkasia pääsemästä kanavistoon. Muut huuvatyypit Nämä järjestelmät, joita alalla ei enää suositella, kehitettiin, kun tilavuusvirtavaatimukset noudattivat pelkästään määräysten mukaisia minimi-ilmavirtoja. Näiden huuvien käyttö on vähentynyt siitä asti, kun U.L testaus otettiin käyttöön ja keittiön lämpödynamiikkaa alettiin ymmärtää paremmin. Kuva 16. Keittiölaitteen päälle asennettava huuva Perinteiset huuvat Joissakin tilanteissa ruoanvalmistus ei aiheuta rasvakuormaa ja tuottaa vain pieniä määriä lämpöä ja vesihöyryä. Seuraavassa on kuvattu kolme vaihtoehtoa käyttötilanteen mukaan. Poistohuuvat Tyypin I huuvat edustavat yksinkertaisinta huuvamallia; niiden toiminta perustuu siihen kuinka paljon ne huonetilasta imevät ilmaa ja sen mukana lämpöä ja epäpuhtauksia. Poistoilmavirran suunnittelu perustuu otsapintanopeuden laskentaan. Yleensä käytetään nopeutta 0,2 m/s kevyessä ruoanvalmistuskuormituksessa ja nopeutta 0,4 m/s keskiraskaassa kuormituksessa. Konseptin avulla voitiin ohjata suuri määrä käsittelemätöntä korvausilmaa suoraan poistoilmakanavaan. Korvausilman suhde poistoilmaan oli jopa 80 % ja joissakin ääritapauksissa 90 %. Oletuksena oli, että tilasta saatava määrä (poistoilman nettomäärä) riittäisi poistamaan laitteiden tuottaman lämmön ja höyryn. Näin oli kuitenkin vain harvoin, koska suunnittelussa ei huomioitu keittiölaitteiden aiheuttamaa lämpökuormaa. Tämä johti siihen, että raitista/käsiteltyä ilmaa piti ottaa ravintolasalista, joka johti siihen että myös ravintolan sisäilmasto heikkeni. Huuvavalmistajien testeissä onkin käynyt ilmi, että nettopoistomäärien on oltava lähes yhtä suuria kuin pelkissä poistohuuvissa, jotta lyhytsyklisten huuvien sieppaus- ja sidontateho olisi yhtä hyvä, kuin nykyisten modernien huuvien (Esim. Halton Capture Jet - huuvat)vastaava. Keittiöhuuvat 20

21 Huuvien vertailututkimukset Tässä osassa kuvataan joukko tekniikoita ja tutkimustuloksia, jotka osoittavat Haltonin tuotteiden tehon ja arvon peruskäyttäjälle. Vertailemme myös eri valmistajien huuvamallien tehoa ja sitä, miten sieppausteho vaikuttaa energiankulutukseen. verrattuna. Tapaustutkimuksessa KVI-huuvasta mallinnettiin kaksi tapausta CFD-ohjelmistolla. Ensimmäisessä mallissa sieppausilmasuihkut olivat poissa käytöstä, mikä vastaa tyypillistä poistohuuvaa. Toisessa mallissa sieppausilmasuihku oli käytössä. KVI-tapaustutkimus Halton varmistaa huuvien tehon laboratoriomittausten ja testien avulla. Niitä ovat muun muassa järjestelmien mallinnus, CFD-tietokonesimulaatiot, Schlieren-lämpökuvaus / visualisointi. Kaikki tässä esitetyt testitulokset on varmentanut ulkopuolinen taho. Haltonin vakiohuuvassa (mallissa KVI) käytetään Halton Capture Jet -tekniikkaa, joka tehostaa huuvan toimintaa markkinoilla oleviin perinteisiin huuviin Kuten kuvista 13 ja 4 näkyy, huuva päästää epäpuhtauksia ja lämpöä huonetilaan suihkujen ollessa poissa käytöstä ja sieppaa ne tehokkaasti suihkujen ollessa käytössä vaikka poistoilmavirta määrä on sama molemmissa tapauksissa. Sama tutkimus toteutettiin ulkopuolisen tahon laboratoriossa. Halton Capture Jet -tekniikan ilmavirta ja teho visualisoitiin Schlierenlämpökuvausjärjestelmän avulla. CFD-tulokset tukivat hyvin Schlieren-visualisointia, katso kuvia 19 ja 11. Kuva 13. KVI, jossa Capture Jet on poissa käytöstä Kuva 4. KVI, jossa Capture Jet on käytössä Kuva 19. Schlieren-kuva KVI-huuvasta. Capture Jet pois käytöstä Kuva 11. Schlieren-kuva KVI-huuvasta Capture Jet käytössä Keittiöhuuvat 21

22 KVL -tapaustutkimus Myös keittiölaitteen päällesijoitettavan huuvan sieppausteho tutkittiin (malli KVL) riippumattomissa tutkimuksissa. Kuvissa 20 ja 21 näkyvät KVL-huuvan tulokset Schlieren-lämpökuvausjärjestelmän avulla. (Huomaa, että huuvaan on rakennettu pleksilasisivut, jotta huuvan sisällä oleva lämpö näkyy); sieppausilmasuihkut poissa käytöstä ja suihkut käytössä samalla poistoilmavirralla. Testi osoittaa, että Halton Capture Jet -tekniikka parantaa sieppaustehoa maerkittävästi. KVL-huuva päästää tilaan epäpuhtauksia ja lämpöä tilaan, vain kun suihkut ovat poissa käytöstä. Toisessa Haltonin itse toteuttamassa tutkimuksessa mallinnettiin nämä kaksi tapausta CFD:n avulla sen selvittämiseksi, voitaisiinko CFD-malleilla ennustaa käytännön testien havainnot. Kuvissa 14 ja 15 näkyvät CFD-mallien tulokset suihkujen ollessa poissa käytöstä ja käytössä. Huomaa, että KVL-huuvan suihkut on suunnattu alaspäin, kun aiemmin mainitussa KVIhuuvassa ne oli suunnattu sisäänpäin. Jos KVI-huuvan suihkut suunnataan alaspäin, se päästää epäpuhtauksia tilaan sieppauksen asemesta. Kun CFD-tuloksia verrataan KVL-huuvan Schlierenkuviin, tulosten samankaltaisuus tulee selvästi esille. Tämä osoittaa selvästi, että CFD-malleja voidaan käyttää keittiöhuuvien mallinnukseen, mutta myös laboratoriotestien varmentamiseksi. Kuva 20. KVL-huuvan Schlieren-kuva. Capture Jet pois käytöstä Kuva 21. KVL-huuvan Schlieren-kuva. Capture Jet käytössä Kuva 14. KVL-huuvan CFD-tulokset Capture Jet pois käytöstä Kuva 15. KVL-huuvan CFD-tulokset Capture Jet käytössä Keittiöhuuvat 22

23 Ilmastointikatto Yleistä Ilmastointikatto on vaihtoehtoinen keittiöiden poistoilmajärjestelmä. Kattoa suositellaan esteettisenä ratkaisuna, tiloihin, joissa halutaan korostaa avointa tilaa ja suuriin tiloihin, jossa on useita eri tyyppisiä keittiölaitteita. Lisäksi ilmastointikatto on erinomainen ratkaisu, kun vapaakorkeus tilassa on pieni. Tyypillisiä käyttökohteita ovat laitoskeittiöt. Halton toimittaa myös ilmastointikattojärjestelmiä avaimet käteen urakkana. Tällöin Halton suunnittelee järjestelmän ja lisäksi asentaa koko katon, mukaan lukien sisäkatot koko keittiötilaan. Ilmastointikattoja on kahta tyyppiä: avoimet ja suljetut. Kaikki Haltonin tekemät ilmastointikattojärjestelmät ovat tehty suljettuna ilmastointikattona. Avoin katto Avoin ilmastointikatto on alakatto, joka koostuu tulo- ja poistoalueista. Alakaton ja tilan katon väliin jää alue, johon tulo- ja poistoilmakanavistot liittyvät. Avoin katto kootaan yleensä poisto- ja tuloilmakaseteista. Katon ja tyhjän tilan välistä aluetta käytetään ilmakammiona. Epäpuhdas ilma kulkee kasettikaton raosta, jossa rasva ja hiukkaset erotetaan ilmasta. Edut Esteettisesti miellyttävä. Mahdollisuus muuttaa keittiön sijoittelua koska kasettien sijaintia voidaan muuttaa layoutin mukaisesti Haitat Ei suositella kovaan kuormitukseen (esimerkiksi kaasuparilat ja grillit). Tehokas, kun muodostuu vain höyryä. Tosin riskinä on kondensoituminen. Käytettäessä katon yläpuolista tilaa ilmakammiona epäpuhtauksien riski on huomattava, sillä tilaa on vaikea puhdistaa. Huolto on rakenteen vuoksi hankalaa ja kallista Kuva 22. Avoin katto Ilmastointikatto 23

24 Kuva 23. Suljettu katto Suljettu katto Haltonin ilmastointikatto hyödyntää huuvista tuttua Capture Jet -sieppausilmatekniikkaa, joka auttaa ohjaamaan lämmön ja epäpuhtaudet tehokkaasti suodattimiin. Tuloilma johdetaan keittiöön piennopeuslaitteilla. PIennopesilmanjako parantaa myös merkittävästi keittiön termistä viihtyisyyttä ja sisäilman laatua. Saatavilla on myös huuvien ja ilmastointikattojen yhdistelmiä. Jos ruuanvalmistuksessa muodostuu runsaasti rasvaa sisältää poistoilmaa, suosittelemme ilmastointikaton asemesta huuvia. Suljetun katon tulo- ja poistoilmayksiköt ovat suoraan yhteydessä kanavistoon. Suodatin- ja tuloilmayksiköt muodostavat rivejä ja loput katosta on peitetty peitelevyillä. Haltonin ilmastointikatoissa on käytössä rasvanerottimet. Edut Ilma virtaa vedotta pienellä nopeudella työskentelyalueelle kattoon asennetusta tuloilmalaitteesta. Tällöin saavutetaan myös merkittävä n. 15 prosentin energian säästö verrattuna sekoittavaan järjestelmään. Tehokas rasvanerotus Halton KSA rasvanerottimen avulla. Ilmastointikaton suljettu rakenne suojaa kiinteistön seiniä ja kattoa rasvoittumiselta, kosteudelta ja epäpuhtauksilta. Moduulirakenne helpottaa suunnittelua, asennusta ja huoltoa. Tuloilmaosiin integroidut Capture Jet suihkut tehostavat katon toimintaa. Panels Panels Panels Kuva 16. Suljettu katto Ilmastointikatto 24

25 Ilmastointikaton testaus Työterveyslaitoksen Lappeenrannan aluetoimipiste tutki Haltonin ilmastointikaton suorituskykyä. Tavoitteena oli luoda testimenettely, joka oli toistettavissa ja käytettävissä monenlaisille ilmavirtauksille ja kattomalleille. Merkkikaasututkimukset Mittaus suoritettiin kuumasta ruoanvalmistuspinnasta vapautetun merkkikaasun (N 2 O) avulla. Eri kohtien (P1, P2, P3, P4) pitoisuudet kirjattiin. Kun tasainen pitoisuus saavutettiin, merkkikaasu kytkettiin pois. Paikallisen ilmalaadun indeksit laskettiin hengitysalueen keskimääräisistä pitoisuuksista ja poistoilmakanavan pitoisuudesta. Kuva 17. Merkkikaasun pitoisuus Capture Jet -tekniikkaa käytettäessä. Oikeanpuoleisessa sarakkeessa tulos ilman sieppausilmaa. Viereisissä kaavioissa näkyy pitoisuudet eri mittauskohdissa erilaisilla ilmavirroilla ( 50, 100 ja 150 %) sekä erilaisilla Halton Capture Jet -sieppausilmavirroilla. Vasemmanpuoleisessa sarakkeessa näkyy merkkikaasun pitoisuus Halton Capture Jet tekniikalla varustetussa ilmastointikatossa ja oikeanpuoleisessa sarakkeessa ilman sieppausilmaa toimivassa katossa. Tutkimus osoitti, että sama pitoisuus saavutettiin Capture Jet -tekniikan ollessa KÄYTÖSSÄ sekä 150 prosentin poistoilmavirralla Capture Jet -tekniikan ollessa POISSA KÄYTÖSTÄ. Näin ollen sieppausilmahuuvissa poistoilman tilavuuden kasvu lisää vain energiankulutusta. Sieppausilma estää tehokkaasti epäpuhtauksia leviämästä tilaan. Halton Capture Jet -tekniikan käyttö on ratkaisevan tärkeää ilmastointikaton oikean toiminnan kannalta. Lisäksi se säästää merkittävästi lämpö- ja jäähdytysenergian tarvetta. Tulokset Ilman Halton Capture Jet -tekniikkaa toimivalla ilmastointikatolla varustetussa tilassa on enemmän epäpuhtauksia vaikka poistoilmavirtaa olisi kasvatettu 150 prosenttiin verrattuna Halton Capture Jet -tekniikalla varustettuun kattoon, joka toimii 100 prosentin ilmavirralla (katso taulukkoa 5). Ilmavirranlisäyskään ei tuota siis samaa sisäilmalaatutasoa. Kuva 18. Työterveyslaitoksen Lappeenrannan aluetoimipisteen toteuttama tutkimus. Ilmavirta Mitatut arvot - sijainnit (ppm) 100 % sieppausilma päällä (ppm) P P Taulukko 5. Ero sisäilmanlaadussa 150 % sieppausilma pois (ppm) Ilmastointikatto 25

26 Tietokonemallinnus CFD luo tilasta kolmiulotteisen tietokonemallin. Mallinnettaessa keittiöilmanvaihtoa voidaan käyttää seuraavia muuttujia: ilmastointikaton poistoilmavirrat laitteiden energiankulutus ilmanjakojärjestelmä ja sen ilmamäärä tuloilman lämpötila. Vertailututkimukset Lämpötilavertailu: Tässä tapaustutkimuksessa ilmastointikatto on mallinnettu CFD-ohjelmistolla. Kuten kuvista 19 ja 20 näkyy, työskentelyalueen terminen viihtyvyys on samalla poistoilmavirralla parempi, kun sieppausilma on käytössä. Tätä analyysia varten mallinnettiin kaksi tapausta. Toisessa suihkut olivat poissa käytöstä ja toisessa käytössä. Halton Capture Jet takaa miellyttävät termiset olosuhteet työskentelyalueelle. Kuva 19. Capture Jet sieppausilma käytössä Osa kylmästä tuloilmasta laskeutuu työskentelyalueelle ja lisää vedon riskiä. Kuva 20. Capture Jet sieppausilma pois käytöstä Ilmastointikatto 26

27 Pitoisuusvertailu Kuten kuvista 21 ja 22 näkyy, Capture Jet järjestelmällä varustetun katon ja tyypillisen ilmastointikaton välillä on merkittävä ero. P3 P4 P2 P1 Kuva 21. Capture Jet -sieppausilma pois käytöstä: pitoisuudet kasvavat tuloilmalaitteiden alla Kun Capture Jet on poissa käytöstä, epäpuhtaudet sekoittuvat vapaasti tuloilmaan ja työskentelyalueen epäpuhtauksien pitoisuus kasvaa (katso taulukkoa 6). P3 P4 P2 P1 Kuva 22. Capture Jet -sieppausilma käytössä Keittiölaitteen tuottama lämpimän ilman patsas on suurempi. Ilmavirta pysyy lähellä kattotasoa, ja keskimääräinen epäpuhtaustaso on paljon alempi kuin Capture Jet -tekniikan ollessa poissa käytöstä. Mitattujen arvojen sijainti Taulukko 6. Mitatut pitoisuudet sieppausilma päällä (ppm) P P P P sieppausilma pois päätlä (ppm) Mitatut pitoisuudet kohdissa P1, P2, P3 ja P4 ovat noin 4 kertaa suuremmat kuin suihkujen ollessa käytössä. Energiansäästövaikutukset Suunnitteluprosessin päätarkoituksena on saavuttaa sisäilman laatua koskevat määräykset ja tavoitearvot. Energiankulutus määräytyy paljolti sisäilmanlaadun tavoitearvon mukaan. Energiankulutusta ja epäpuhtauksien määrää on siis analysoitava samaan aikaan. Vaikka poistoilmavirtaa lisätään 50 %, ei tyypillisillä järjestelmillä ole mahdollista saavuttaa yhtä alhaista epäpuhtaustasoa kuin Capture Jet -järjestelmällä. Energiansäästön kannalta tällainen tavoitearvo tarkoittaa sitä, että Capture Jet -tekniikan avulla voidaan saavuttaa yli 30 % säästöt energiankulutuksessa. Ilmastointikatto 27

28 Suositeltavat vähimmäisetäisyydet Tuloilmayksikön ja keittiölaitteiden reunojen välillä tulisi olla vaakasuunnassa vähintään 700 mm:n etäisyys, jotta tuloilma ja konvektioilmavirta eivät sekoittuisi toisiinsa häiritsevästi. Jos tuloilmalaite on liian lähellä keittiölaitteen lämpökuormaa, se voi aiheuttaa induktion. Tuloilmavirta sekoittuu osuessa lämpimään likaiseen ilmapatsaaseen ja kulkeutuu lattiatasoon. Kanaviston asennusvaatimus Ilmastointikatto 28

29 Suunnittelun perusteet Suunnitteluperiaatteet Ammattikeittiön suunnittelussa noudatetaan teollisen suunnitteluprosessin menetelmiä. Keittiön layout ja aikasidonnaiset sisäiset kuormat määritetään tutustumalla kyseessä olevaan ravintolaan ja sen ruoanvalmistusprosessiin. Lisäksi sisäilman laadun ja ilmanvaihtojärjestelmän tehon tavoitetasot sekä peruskonsepti on määritettävä suunnittelun aikaisessa vaiheessa. Kuva 24. Keittiösuunnitteluprosessin alussa suunnittelija määrittää keittiö/ravintola konseptin. Tilan mitoitus sisältää tilarvion kaikille keittiön toiminnoille, sisältäen vastaanoton, varastoinnin, valmistelun, ruoanvalmistuksen ja astianpesun, joita tarvitaan ruokalistan eri ruokalajien valmituksessa. Kunkin toiminnon vaatimaan tilaan vaikuttavat monet tekijät. Tällaisia tekijöitä ovat muun muassa valmistettavien aterioiden lukumäärä suoritettavat toiminnot ja tehtävät laitevaatimukset riittävä liikkumatila. Tämän jälkeen suunnittelija valitsee sisäilman tavoitetasot lämpötilan, kosteuden ja ilman liikkeen suhteen yhdessä omistajan ja peruskäyttäjän kanssa. On huomattava, että jos keittiössä ei ole ilmastointia, sisälämpötila on aina korkeampi kuin ulkolämpötila. Kun sisälämpötilan lämpötila ja kosteustaso ovat korkeat (yli 27 C ja 65 %), heikkenee työkyky ja tuottavuus (katso sivulla 9 olevaa käyrää). llmastoinnin avulla voidaan keittiössä ylläpitää optimaalista termistä viihtyisyyttä läpi vuoden. Tämän jälkeen suunnitellaan keittiötilan ilmanvaihtojärjestelmä, joka on yksi tärkeimmistä tekijöistä valittaessa keittiöhuuvia. Integroidun suunnittelun periaate on avaintekijä poistoilmavirtojen optimoinnissa. Saksalaisen ohjeen (VDI 1999) mukaan syrjäytysilmanvaihtojärjestelmä vähentää poistoilmavirtaa 15 % verrattuna tavalliseen sekoittavaan ilmanvaihtojärjestelmään. Suunnitteluvaiheessa valittava järjestelmä vaikuttaa merkittävästi investointikustannuksiin ja koko järjestelmän energiakustannuksiin. Perustana suunnittelulle ovat seuraavat lähtötiedot keittiölaitteista: lämpökuorma (tuntuva/latentti) suurin mahdollinen sähköteho pintalämpötila. Huuvien valinta Suunnittelun perusteet 29