张兆民

（河南省城乡规划设计研究总院有限公司 河南郑州 450044）

1 引言

中国传统的烹饪习惯是以煎、炒、炸等为主，烹饪过程中所产生的厨房油烟问题一直困扰着每个家庭，虽然现在家庭中都配备了传统吸油烟机，但由于传统的吸油烟机属于上吸式设计，有可能会使油烟扩散严重，污染室内空气，烹饪时产生的油烟长时间吸入将导致呼吸道疾病和慢性中毒，甚至可能诱发呼吸和消化系统癌症。集成灶是一种集吸油烟机、燃气灶具及消毒柜等产品于一体的现代厨房设备，其运用微空气动力学原理，采用上侧吸或深井侧吸以及下排风产生流体负压区的原理，让烹饪产生的油烟往下被吸走，可以说是对传统吸油烟机的一次革命性颠覆，彻底根除了厨房油烟问题。集成灶的吸油烟口距油烟发生源的距离远远低于传统吸油烟机距油烟发生源的距离，从而吸走油烟，但同时也会多带走燃气燃烧所产生的热量，导致集成灶的整体热效率有所降低。因此，对集成灶热效率测试与计算方法的研究变得至关重要，这不仅能帮助消费者选择较为经济节能的集成灶，而且将为集成灶的节能改进指明方向。

2 集成灶热效率测试与计算方法的分析

2.1 集成灶的分类

行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中将集成灶按照排气方式的不同，分为环吸式集成灶和侧吸式集成灶两种。所谓的环吸式集成灶，锅架是凹进去的，下排式烟机放置于集成灶内部，灶面下凹，集成灶工作时产生的烟气通过风口吸入烟机系统，因其锅支架凹于灶台面，特地预留有单柄锅锅柄的放置口，以便于单柄锅的放入，在使用时对锅的口径和操作方式、方法有一定要求；而所谓的侧吸式集成灶，下排式烟机侧立于灶的侧面，采用侧吸的方式，集成灶工作时产生的烟气侧吸入烟机系统，集成灶锅支架高于灶面，对所使用的锅没有特殊的要求。

2.2 集成灶热效率测试与计算方法

（1） 排风装置关闭时的热效率

行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中对热效率的测试与计算方法是按照GB 16410-2007《家用燃气灶具》中实测热负荷的测试方法，在排风装置关闭时测试集成灶的实测热负荷，按照表1要求选择热效率测试用上限锅和下限锅。待燃烧稳定后坐上锅，水初温应取室温加5K，水终温应取水初温加50K。水温由初始温度前5K时开始搅拌，到初温时开始计量燃气消耗，在比初始温度高45K时又开始搅拌，当比水初温高50K时，记录燃气消耗量。由式（1）计算实测排风装置关闭时的热效率值。

式中：

η1──排风装置关闭时的热效率，%；

M──加热水量，kg；

C──水的比热，为4.19×10-3MJ/kg•℃；

V1──实测燃气消耗量，m3；

Q1──15℃、101.3kPa状态下的试验气低热值，MJ/m3；

tg──测定时燃气流量计内的燃气温度，℃；

Pamb──试验时的大气压力，kPa；

Pm──实测燃气流量计内的燃气相对静压力，kPa；

s──燃气温度为tg时的饱和水蒸气压力，kPa。

同一条件下做两次以上的热效率试验，连续两次热效率的差在两次平均值的5%以下时，取平均值为实测热效率，否则应重新试验，直到偏差符合要求为止。试验完上限锅和下限锅的实测热效率后，由式（2）计算试验集成灶灶头的热效率。

式中：η1,x──使用下限直径锅时的实测热效率，%；

qx──使用下限直径锅试验时的锅底热强度，W/cm2；

qs──使用上限直径锅试验时的锅底热强度，W/cm2；

η1,s──使用上限直径锅时的实测热效率，%。

（2）排风装置开启时的热效率

排风装置设置在最高档位时，重复上述热效率测试方法得到排风装置开启时的热效率η2。

（3）集成灶的热效率

由式（3）计算集成灶的热效率值。

式中：η──集成灶热效率，%；

η1──排风装置关闭时的热效率，%；

η2──排风装置开启时的热效率，%。

（4）集成灶热效率的要求

集成灶热效率不应小于50%。

2.3 对集成灶热效率测试与计算方法的分析

目前由于国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》中热效率测试与计算方法是将关闭燃气后继续搅拌所达到的水温作为水终温，针对这点，市场上已经出现了部分大燃烧器或大铸铁锅架等异形燃气灶具，大燃烧器或大铸铁锅架在燃烧过程中所存储的热量可以将关闭燃气后的水温升继续提高4K左右，其计算得到的热效率值将大为提升，且可能达到节能高效燃气灶具的要求，但其本身可能是尚不能满足标准限定热效率值要求的不合格燃气灶具。因此，行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中热效率测试与计算方法采用的是废止国家标准GB 16410-1996《家用燃气灶具》中的热效率计算方法，可以避免这方面测试与计算带来的误差，且更能贴近使用集成灶时的实际热效率值。同时，行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中规定将排风装置关闭时，热效率和排风装置设置在最高档位时热效率的平均值作为集成灶热效率的判定依据，是对国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》中关于热效率要求的一次提高。

3 对集成灶热效率的实测分析与节能措施建议

3.1 集成灶热效率的实测分析

为了对集成灶的热效率情况有所了解，同时保证实验测试与计算结果具有可比性，实验选取（相同的额定热负荷且排风装置在最高挡位时功率相同的烟机）3种环吸式集成灶（炉腔直径及深度都相同）、3种侧吸式集成灶（风口面积大小和高度都相同）进行热效率测试与计算，测试条件为：实验气源为天然气12T，燃气温度为19.5℃，环境温度为20.3℃，大气压力为100.55 kPa，热效率测试与计算结果见表2。

表1 试验用锅和加热水量的选择

表2 集成灶热效率测试与计算结果

(1) 从表2分析可知：在相同测试条件下，集成灶在排风装置关闭时的热效率值η1远高于排风装置开启且设定在最高档位时热效率值η2，这主要是由于吸油烟机的开启，吸油烟机在抽走油烟的同时也带走了相当部分的热量，特别是环吸式集成灶，其油烟吸口离火焰太近，表现得更为明显。

(2) 从表2分析可知：环吸式集成灶和侧吸式集成灶在排风装置关闭时的热效率值η1相差不大；但当排风装置开启且设定在最高档位时，环吸式集成灶的热效率值η2明显低于侧吸式集成灶的热效率值，两者相差近5%，从而使环吸式集成灶的热效率值η低于侧吸式集成灶的热效率值，两者相差近3%，其同样是由于环吸式集成灶油烟吸口离火焰太近，减少了热量在锅底面停留时间，另一方面，氧气不够充足导致燃烧不充分也是环吸式集成灶要比侧吸式集成灶热效率低的主要原因。

3.2 燃气灶具热效率的测试方法的统一性

集成灶是家用燃气灶具的一种，也就是说行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》是国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》的一个分支，但两者关于热效率的测试与计算方法却不相同，行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中热效率的测试方法采用的是废止国家标准GB 16410-1996《家用燃气灶具》中热效率的测试方法，不仅能避免异形灶的产生，而且更能贴近用户实际使用燃气灶具的情况。因此，建议对国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》中热效率测试与计算方法进行修改，仍采用废止国家标准GB 16410-1996《家用燃气灶具》中热效率的测试方法，以便统一集成灶和燃气灶具的热效率测试方便，体现出标准的统一性和严谨性。

3.3 经济节能集成灶的选择

由于结构的不同，侧吸式集成灶的热效率明显高于环吸式集成灶的热效率；另一方面，侧吸式集成灶的锅支架高于灶面，在烹饪后便于清洗，而环吸式集成灶的锅支架凹于灶台面，在烹饪后不便于清洗。因此，无论是从经济节能方面考虑还是从实用性方面考虑，侧吸式集成灶优于环吸式集成灶，可作为经济节能集成灶的首选。

3.4 侧吸式集成灶的节能改进措施

侧吸式集成灶让用户远离油烟，但由于吸油烟机在抽走油烟的同时不但减少了高温烟气在锅底的停留时间，而且也加快了高温烟气与周围空气的冷却混合，带走了相当部分的热量，以至于造成部分侧吸式集成灶热效率降低。因此，必须通过节能改进措施来提高侧吸式集成灶的热效率，可以从减少侧吸式集成灶的热损失和降低吸油烟机带走的热量两方面进行改进。

（1）减少侧吸式集成灶的热损失

减少侧吸式集成灶热损失的主要节能措施有：保持合理的火焰高度，可适当降低集成灶的锅架高度，使燃烧火焰的高温区尽可能贴近锅底，减少燃烧火焰对周围空气加热所带来的热损失；增加防风圈或隔热板，减小锅底面的空气流动速度，增加高温烟气在锅底的停留时间，来强化热量传递以减少热量的流失。

（2）降低吸油烟机带走的热量

降低吸油烟机带走热量的主要节能措施有：适当改变吸油烟机吸风口导流栅方向，增加燃烧火焰与锅底的接触时间；根据燃烧火焰强度大小实现对吸油烟机变频控制，从而降低吸油烟机带走的热量，从而提高侧吸式集成灶的热效率。

4 小结

随着人们对健康厨房的不断追求和对集成灶认知度的不断提高，集成灶的市场占有率将大幅度提高。通过对行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中热效率测试与计算方法分析，对比测试了环吸式集成灶和侧吸式集成灶在排风装置关闭时和排风装置开启且设置在最高档位时两种测试工况下的热效率值情况，建议将侧吸式集成灶作为经济节能集成灶的首选。另一方面，为了体现标准的统一性和严谨性，建议统一国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》和行业标准CJ/T 386-2012《集成灶》中热效率测试与计算方法。另外，从减少侧吸式集成灶的热损失和降低吸油烟机带走热量两方面的节能改进措施，提高侧吸式集成式灶具的热效率。

[1] GB 16410-1996《家用燃气灶具》[S].

[2] GB 16410-2007《家用燃气灶具》[S].

[3] GB/T 16411-2008《家用燃气用具通用试验方法》[S].

[4] CJ/T 386-2012《集成灶》[S].

[5] 周爱华，集成式燃气灶具的热效率及节能措施探讨[J]. 家用燃气具，2010年第1期.

[6] 姜正侯，燃气燃烧与应用[M]. 北京，中国建筑工业出版社，2000.