Формирование теплового комфорта в помещениях горячих цехов предприятий общественного питания

Введение

Горячие цеха – это помещения, где установлено кухонное оборудование с высокой температурной нагрузкой: плиты, жарочные шкафы, фритюрницы, пароконвектоматы и другие агрегаты. Они выделяют большое количество тепла, что приводит к повышенной температуре воздуха, повышенной влажности и высокому уровню теплового излучения. Постоянное воздействие таких условий негативно влияет на состояние здоровья работников, влияет на их работоспособность и может привести к перегреву организма.

Тепловой комфорт – это состояние, при котором человек испытывает тепловой баланс организма и не испытывает дискомфорта. Для обеспечения теплового комфорта в горячих цехах необходимо строго контролировать параметры микроклимата: температуру, влажность, скорость движения воздуха и уровень теплового излучения.

Подходы к обеспечению теплового комфорта

1) Эффективные системы вентиляции и воздухообмена

• Приточно-вытяжная вентиляция (рис. 1). Основной способ обеспечения оптимального воздухообмена в горячих цехах – использование приточно-вытяжной вентиляции. Вытяжные системы устанавливаются непосредственно над источниками тепловыделения для эффективного удаления горячего воздуха и паров [3]. Приточная вентиляция обеспечивает поступление свежего и холодного воздуха, что создает комфортный микроклимат.
• Локальные вытяжные системы (рис. 2). В дополнение к общей вентиляции использовались локальные вытяжки над плитами и другими тепловыми приборами. Это помогает свести к минимуму распространение тепла и влаги по всему помещению.

Принципиальная схема системы вентиляции горячего представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема систем вентиляции в горячем цехе [1]

Местные отсосы представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Виды местных отсосов [1]: а) настенный отсос; б) островной отсос; в) сдвоенный островной отсос; г) отсос-шкаф; д) отсос-шкаф с верхним доступом; е) отсос-козырек

2) Кондиционирование воздуха

• Кондиционирование – это дополнительный способ регулирования температуры и влажности в горячем цехе. Кондиционеры подбираются с учетом высокой климатической нагрузки и должны обеспечивать стабильную работу в условиях повышенной влажности и температуры. Использование промышленных кондиционеров позволяет точно регулировать параметры микроклимата и снижать тепловую работу сотрудников.

3) Использование тепловых экранов и теплоизоляции

• Тепловые экраны. Защитные экраны располагаются между теплым оборудованием и рабочими местами сотрудников [3]. Они позволяют уменьшить тепловое излучение и создать более комфортные условия для работы.
• Теплоизоляционное оборудование. Поверхности труб, котлов и других устройств покрыты теплоизоляционными материалами, что снижает тепловыделение в помещении.

Обоснование эффективных схем воздухообмена

Проектирование систем воздухообмена в горячих цехах требует тщательного анализа источников тепловыделения и условий работы. Существуют различные схемы вентиляции, которые могут применяться в различных комплектациях помещений, в зависимости от размеров, типа установленного оборудования и требований к воздухообмену. Рассмотрим основные схемы воздухообмена, которые применяются для создания комфортного микроклимата в горячих цехах предприятий общественного питания.

Эффективные схемы воздухообмена

1) Классическая приточно-вытяжная схема

Данная схема предусматривает размещение вытяжных зон над всеми тепловыми приборами. Основная цель – захват горячего воздуха и паров непосредственно в зоне их образования. Приточная система подает свежий воздух в нижнюю часть помещения, создавая циркуляцию, которая подает горячий воздух к вытяжкам [4]. Такая схема обеспечивает эффективное удаление тепла и пара, но требует точного балансирования притока и вытяжек.

2) Локализованная вентиляция с использованием зональных вытяжек

В схеме использованы локальные вытяжные системы, которые устанавливаются непосредственно над плитами, фритюрницами и жарочными шкафами. Это позволяет максимально эффективно отводить тепло и хранить пищу в зоне приготовления пищи, сводя к минимуму их распространение по всему цеху. Зональные вытяжки могут быть оборудованы системой фильтра, которая удаляет жиры и частицы пищи из вытяжного воздуха (рис. 3).

Схема местного отсоса с жировым фильтром представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Устройство местного отсоса (в разрезе сбоку) для удаления воздуха с присутствием жира [1]

3) Комбинированная вентиляция с использованием воздушных завес

Для предотвращения проникновения горячего воздуха в зоны с более низкой температурой используйте воздушные завесы (рис. 4). Эти завесы создаются с помощью направленного потока холодного воздуха, который разделяет горячую и прохладную зоны [4]. Комбинированная схема позволяет создать зону с различной температурой в одном помещении, что повышает комфорт сотрудников.

Схема местного отсоса с завесой – активированный отсос – представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Пример устройства активированного местного отсоса [1]

4) Рециркуляция воздуха

В ряде случаев применяется частичная рециркуляция воздуха (рис. 5) с его охлаждением и повторная передача в помещение. Такая система экономична с точки зрения энергозатрат, но использование фильтров для очистки воздуха от жирных частиц и загрязнений требует затрат. Системы рециркуляции могут быть полезны в холодное время года, когда важно сохранить тепло в помещении.

Принципиальная схема систем вентиляции в горячем цехе с рециркуляцией представлена на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная схема систем вентиляции в горячем цехе и кондиционирования воздуха в обеденном зале с рециркуляцией

Обоснование выбора схемы вентиляции

Выбор конкретной схемы воздухообмена зависит от следующих факторов [5]:

• Площадь помещения и высота потолков. На больших площадях требуется установка мощных вытяжных систем с равномерным распределением притока воздуха. Низкие потолки ограничивают возможность размещения оборудования, поэтому могут быть предложены компактные вытяжки.
• Расположение и мощность теплового оборудования. Чем больше тепловыделяющих приборов, тем сложнее распределить удаление горячего воздуха. Важно учитывать мощность каждого прибора и его влияние на общий микроклимат.
• Количество сотрудников. Чем больше персонала работает в горячем цехе, тем важнее обеспечить достаточный объем свежего воздуха для поддержания нормальных условий труда.

Практические рекомендации по проектированию систем воздухообмена

1. Балансировка притока и вытяжки. Система вентиляции должна быть сбалансирована таким образом, чтобы количество удаляемого воздуха увязывалось количеством подаваемого свежего воздуха. Несбалансированные системы могут привести к образованию сквозняков или застойных зон [5].
2. Размещение вытяжных зон. Зоны должны полностью перекрыть тепловое оборудование и расположиться на небольшой высоте, чтобы эффективно захватывать горячий воздух [5]. Важно, чтобы вытяжные зоны имели достаточную мощность и использовались жироуловители для очистки воздуха.
3. Использование приточно-охлаждающих систем. Приточный воздух может охлаждаться в жаркое время года, чтобы создать более комфортные условия для работы. Современная система кондиционирования способна автоматически регулировать температуру в зависимости от погодных условий.
4. Теплоизоляция и экраны. Все поверхности, на которых достигается большое количество тепла, должны быть теплоизолированы. Установка защитных экранов помогает минимизировать тепловое излучение и создать зону с комфортной температурой.

Экономическая эффективность систем воздухообмена

Внедрение продуманных и эффективных схем воздухообмена в горячих цехах не только улучшает условия труда, но и приносит экономическую выгоду для предприятий общественного питания. Рассмотрим несколько аспектов экономической эффективности:

1) Снижение энергозатрат

• Рекуперация тепла. В вентиляции можно использовать технологию рекуперации, которая позволяет вернуть часть тепловой энергии вытяжного воздуха и использовать ее для подогрева приточного воздуха [6]. Это особенно актуально в холодное время года, когда обогрев помещений требует значительных затрат.
• Автоматизация и управление. Современные системы управления вентиляцией регулируют работу в зависимости от температуры и влажности воздуха в первое время. Это позволяет сократить потребление электроэнергии, когда тепловая нагрузка на оборудование снижается [6].

2) Производительность персонала

• Улучшение микроклимата в горячих цехах способствует снижению утомляемости сотрудников и повышению их работоспособности. В результате растет производительность труда, что отражается на общей эффективности работы кухни.
• Снижение заболеваемости. Создание комфортных условий снижает риск теплового стресса и других профессиональных заболеваний, что сокращает количество больничных и связанных с этим издержек.

3) Снижение затрат на оборудование

• Оптимально работающая система вентиляции защищает оборудование от избыточной влажности и перегрева, что продлевает срок его службы. Например, вытяжные системы с жироуловителями предотвращают оседание жировых частиц на вытяжках и вентиляторах, что снижает необходимость в частом ремонте и очистке.

Влияние микроклимата на здоровье и производительность сотрудников

Тепловой комфорт в горячем цехе напрямую влияет на состояние здоровья производителей и эффективность их труда. Длительное пребывание в условиях повышенной температуры и влажности может привести к ряду негативных последствий, таких как [7]:

1. Тепловой стресс и перегрев. При высоких температурах тело человека начинает перегреваться, особенно если процессы теплоотдачи затруднены из-за влажного воздуха. Симптомы теплового стресса включают слабость, головокружение, повышенное потоотделение и обычное сердцебиение. В данном случае перегрев может привести к тепловому удару, что потребует немедленной медицинской помощи.
2. Снижение показателей и когнитивных функций. При работе в условиях теплового дискомфорта стоит обращать внимание на то, что может стать причиной ошибок, аварийных ситуаций и некачественного выполнения задачи. Поддержание оптимальных параметров микроклимата помогает сохранить тепло и ясность мышления.
3. Обезвоживание и повышенная утомляемость. В жарких и влажных условиях организм потребляет больше жидкости, что приводит к обезвоживанию и снижению уровня энергетики. Для предотвращения этого работодатели должны обеспечить доступ к питьевой воде и планировать регулярные перерывы.

Таким образом, создание благоприятного микроклимата способствует поддержанию здоровья и безопасности сотрудников, что в конечном итоге повышает эффективность работы команды.

Дополнительные методы повышения теплового комфорта

Помимо уже рассмотренных систем вентиляции и кондиционирования, существуют и другие методы повышения теплового комфорта [7]:

1. Использование охлаждающих устройств на рабочих местах. Например, можно использовать локальные вентиляторы или мобильные испарительные охладители для снижения температуры в зонах с особенно высокой температурой.
2. Озеленение помещений. Внедрение вертикального озеленения или размещение элементов живых растений может способствовать созданию ощущения прохлады и улучшению общего состояния микроклимата. Растения обеспечивают соблюдение запаса влаги и выделения кислорода, что обеспечивает соблюдение качества воздуха.
3. Антибактериальные и влагопоглощающие покрытия. В помещениях с высокой влажностью и в теплых помещениях используются материалы, устойчивые к развитию плесени и опасные. Специальные влагопоглощающие покрытия обеспечивают оптимальную влажность и предотвращают образование конденсата.

Комплексные стратегии управления микроклиматом

Успешное создание теплового комфорта в предприятиях общественного питания требует комплексного обслуживания, которое включает в себя не только установку вентиляционных и охлаждающих систем, но и организационные меры, направленные на улучшение условий труда.

1) Организация рабочих процессов

Переосмысление рабочих процессов в горячем цехе может учитывать требования к нагрузке и состоянию сотрудников. Например:

• Оптимизация размещения оборудования. Правильное расположение теплового оборудования с учетом воздушных потоков обеспечивает равномерное распределение температуры. Жарочные шкафы, фритюрницы и пароконвектоматы следует размещать так, чтобы тепло максимально эффективно улавливалось вытяжной системой.
• Планирование графических работ. В периоды пиковых тепловых поставок важно обеспечивать больше перерывов для сотрудников. Рабочие смены могут быть организованы таким образом, чтобы чередовать зоны с разными режимами, что приведет к утомляемости и риску теплового стресса.

2) Инновационные системы охлаждения и энергоэффективности

В стремлении к повышению энергоэффективности и устойчивости ресторанов можно использовать следующие инновации [6]:

• Системы с высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Установка современных систем кондиционирования с высокими КПД позволяет снизить энергозатраты. Эти системы обеспечивают более точное управление температурой и влажностью, что особенно важно в условиях горячих цехов.
• Охлаждение с использованием природных ресурсов. В некоторых предприятиях общественного питания начинают использовать такие технологии, как геотермальное охлаждение, использующее естественное охлаждение земли. Это позволяет снизить энергозатраты на кондиционирование воздуха.

3) Учет климатических и сезонных факторов

В зависимости от климата и времени года параметры микроклимата могут изменяться, поэтому важно предусмотреть адаптивные решения [6]:

• Сезонное регулирование системы вентиляции. В зимний период можно использовать систему рекуперации тепла, чтобы минимизировать потери энергии, тогда как летом акцент делается на интенсивное охлаждение и вентиляцию.
• Адаптация оборудования. В течение летнего периода рекомендуется использовать испарительные охладители или дополнительные охлаждающие рабочие зоны, чтобы компенсировать повышенную температуру.

Управление повышением температуры воздуха

Важная основа микроклимата – это не только температура и влажность, но и качество воздуха. В крупнейших цехах часто выделяются выбросы, дым, жир и другие загрязнители, которые могут отрицательно повлиять на здоровье сотрудников. Рассмотрим, как управлять температурой воздуха [6]:

• Системы фильтрации. Для удаления загрязнений из воздуха применяют специальные фильтры, такие как жироуловители и угольные фильтры. Они включены в вытяжные устройства и предотвращают попадание вредных веществ в воздух помещений.
• Обеспечение поступления свежего воздуха. Регулярное поступление свежего воздуха в атмосферу с содержанием загрязняющих веществ и повышает самочувствительность производителей. Это особенно важно в помещениях с высокой скоростью приготовления пищи.

Современные исследования и инновации

В последние годы появилось множество новых исследований, направленных на улучшение микроклимата в горячих цехах. Вот из некоторых из них [6]:

• Исследования производительности микроклимата. Учёные изучают, как различные параметры микроклимата – такие, как температура, влажность и скорость воздушного потока – влияют на работоспособность и самочувствие сотрудников. Эти исследования позволяют проектировать более эффективные вентиляционные системы и рабочие помещения.
• Системы управления микроклиматом на базе искусственного интеллекта (ИИ). Системы ИИ могут анализировать данные в первое время и автоматически регулировать температуру и влажность, что снижает нагрузку на управляющий персонал и делает системы более энергоэффективными.
• Использование биомиметики. Инженеры разрабатывают решения, основанные на принципах природы. Например, системы охлаждения, основанные на процессах теплопередачи у животных, позволяют создавать более надежные и экологически чистые методы контроля температуры.

Практические примеры

• Ресторан с экологически чистой вентиляцией. Один из известных ресторанов Европы внедрил систему естественной вентиляции с использованием зелёных крыш и вертикальных садов. Это позволит снизить тепловую нагрузку на здание и снизить затраты на кондиционирование.
• Применение микроклиматических зон. В горячих цехах используется зонирование при температуре: в одной обеспечивают температуру на уровне, комфортном для приготовления блюда, а в другой – более прохладной – работают сотрудники, выполняющие задачи с минимальным температурным режимом.

Заключение

Обеспечение теплового комфорта и создание эффективных схем воздухообмена в горячих цехах предприятий общественного питания – это важная составляющая успешной работы любого заведения общественного питания. Современные инженерные решения позволяют создать безопасные и комфортные условия для сотрудников, повысить их производительность и сократить расходы. Правильное управление микроклиматом не только повышает качество работы персонала, но и делает кухню более экологичной и устойчивой.

Эффективное управление микроклиматом горячего цеха – это инвестиции в успех и устойчивость предприятия общественного питания, который оплачивается за счет более высокой удовлетворенности сотрудников и оптимальных условий для их работы. Инвестиции в создание качественного микроклимата в горячих цехах общепитов – это шаг к обеспечению здоровья и работе персонала, повышению производительности и снижению затрат. В то же время инновационные подходы к управлению микроклиматом позволяют бизнесу стать более устойчивым и экологически безопасным, что важно в современных условиях.

Поддержание микроклимата не просто вопрос комфорта – это стратегическое решение, которое отражается на деятельности всего заведения. Развивающиеся технологии и передовые научные исследования открывают новые перспективы для повышения эффективности и устойчивости в ресторанной индустрии, делая ее готовой к вызовам в будущем.

Таким образом, статья теперь противоречит большему количеству аспектов, связанных со сложными исследованиями, практическими примерами и устойчивым развитием, что делает ее более всесторонней и интересной.