集成灶风道布置优化与研究

集成灶风道布置优化与研究

胡星星

浙江板川电器有限公司 

摘要：当前集成灶在出风过程中转向性能差、风量少、声音大等问题严重影响到人们的使用，在经过研究发现集成灶风柜出风方向是造成上述问题的主要原因，其一风柜垂直吹风再转为水平出风时会有大量的能量损失；其二，风柜顶部位置与出风口距离较近，风轮进风量较少。本文针对集成灶风道出风问题进行研究，通过分析来提出优化措施，经实验测试证明，优化后风量增加，噪声降低。

关键词：集成灶；风道布置；优化

集成灶是目前人们用到最多的厨电产品，经过二十余年的发展，成为一个独立的产业。据统计，集成灶市场占比从2016年7.5%增长到2022年31%，逐渐成为厨电行业中的主要产品，同时西门子、普森、老板等大品牌商也在重视其集成灶产品的布局和发展。

集成灶是一种将吸油烟机、燃气灶、消毒柜、烤箱等功能集为一体的厨房电器，也被称为集成环保灶，其最大的优点就是占地面积小、排油烟效果好、节能环保等，也正是这些优点使得集成灶深受用户的喜爱。现阶段，大部分集成灶产品的风道布置为立式风柜，油烟从机头吸入，风柜出口垂直向下，再由导向装置将油烟水平排至公共烟道。为了使集成灶的整体起动性能达到最佳，通常要不断优化集成灶机构，例如，在通风道叶轮优化是对叶片的出入口安装角、内外径、叶片数来进行优化调整，还有在叶片尾部来增加凹槽，提高叶片尾迹区的耗散，以此来改善噪声大的问题。除此之外，还会利用叶片斜切、仿生叶片等方法来强化集成灶风机的起动性能。在现有的研究中，主要是对吸油烟机中多翼离心风机的研究为主，并对重要部门进行改进优化，很少有对集成灶整体风道布置进行研究的，现在很多集成灶排烟气流要经过直角管道排入到公共烟道，致使大部分能量损失，影响整体的性能。鉴于此，本文从多个方面对集成灶风柜布置进行优化，提高了机器的整体性能。

一、集成灶风道系统设计

当前，集成灶的风道系统是由头部风道、离心机风箱、排烟风道三个部分组成，本次研究重点对离心机风箱部位进行研究，以市场中一款集成灶为研究对象来分析集成灶风道优化方案。在集成灶风道中烟油气流主要是从机头位置吸入，在高速叶轮的转动下经过油气流道和风箱上部安全网竖直排出，在经过导流板后，烟气水平排出公共烟道。

集成灶机头部位是油烟气流排出经过的第一个部位，结构形式主要有两种：竖直侧吸加水平挡板、倾斜吸入。本次所选择的研究产品的进气方式为竖直侧吸，烟气在吸入之后会有一个大幅度调整流入到封箱排至另一个方向，这个过程是导致大量气流损失，同时在经过竖直挡板边缘部位的尾流区时也会有一定的损失；此外，气流在高速经过机头部位时会产生较大的气动噪声。

该集成灶的风箱设置于机头下方，风柜是双向进风的方式，高速气流会竖直排出蜗壳，并在导流板的作用下排出公共烟道，烟气会经过直角转向，从而损失大量的气球，降低了风机的工作效率，同时，风柜上方部位与风箱进风部位距离较近，使烟气在流到电机时会产生较大的阻力，对整体风机的性能产生非常大的影响，这些问题是本文研究的主要方向。

二、集成灶风道优化和设计

经过对某款集成灶风道系统的研究后，根据其中存在的不足进行改进，对风柜的布置形式重新进行了调整，采用旋转下移的方式调整风柜，使风柜出口直接放置于公共烟道，减少烟气在转向排除时造成的气流损失，并且不断测试风柜竖直位置、轴向距离，寻求最佳参数。由于产品特性原因，此次研究的风箱整体为左右转向，因此风柜位于风箱居中位置，对水平位置不再做研究。

（一）风柜竖直方向优化

此次研究中，风机系统的风轮为钱箱离心风机，因结构尺寸的局限性，风柜位于风箱下方时，风柜的上方距离和进风口位置要设置为164mm，其风柜的上段距离与进风面最小距离为120mm。在特定的范围内，可采用手板验证风柜在处于不同高度位置时性能情况，经测试后发现，风箱上段位置与风箱高度从164mm缩减至132mm，在同等风量条件下，噪声先是降低然后又增大，由频谱可知（图1所示），在900赫兹时低频噪声最低，给人的听感最为舒适，使用感觉最佳。经研究证明，当风柜与进风距离越大，气流受到的阻力越大，距离减少其性能有所提升，但是转速会降低[1]。当风柜与进风面在150mm范围时，距离越小，转速加快、噪声变大、性能受到影响，其主要原因是：（1）烟气在经过狭窄机头后风速会加快，风柜上段气流很难全部的从风轮进入到叶轮，气流聚集在风柜上端导致局部产生大量损失；（2）叶轮主进风面为轴向后方，气流速度加快，致使少部分气流直接流入到风箱底部，从而产生旋涡导致能量消耗和阻力[1]。

图1 竖直位置不同频谱分布

（二）风柜轴向位置优化

本文研究的集成灶产品的进风面长为840mm，宽为75mm，风箱厚度为204mm，风柜厚度为122mm，叶轮双面进风直径为277mm，风轮的厚度为103mm，风轮中盘的位置比为1.3:1。当气流在流入风箱后，烟气会从叶轮前后两个进风面进入，合理的设置风轮风柜的轴向距离可以极大提升集成灶的性能

[2]。

在风柜轴向位置优化上，可采取：（1）轴向处于居中位置，电机偏移+7mm，进风侧偏移7mm；（2）综合对比左右出风性能，满足风箱整体换向需求，使风箱可以左右出风。经测试发现，当风柜处于轴向时，主进风侧的空间会增加，风机的做功能力提高，从而风柜厚度方向的部分对进风空间遮挡大大减少，气流可以更顺利进入到叶轮内部做功；同时，风柜为轴向时，在同等风量的条件下，噪声也有所降低。因此，综合考虑后风柜的轴向位置应放置在居中位置。

（三）风柜放置角度

经过一系列调试方向后，将风柜放置角度调整为水平后，其排烟气效果大大增加，具体效果为：（1）避免烟气经过大幅度转角后带来的损失；（2）旋转后，蜗壳型线起始段与主进风面距离缩减，进风量更足；（3）减少了因风箱底部通道过长的损失；（4）优化放置角度后风柜和风箱上段的进风空间增加，风柜的进风量更多；（5）优化后，在等同风量情况下，噪声大幅度降低，风道排风性能有显著提高。

三、结语

综上所述，经研究发现，集成灶风柜的竖直位置、轴向位置、放置角度是影响整体性能的主要因素，其中风柜放置角度的影响最大。在对集成灶风道布局有划伤，要根据产品的主要性能、结构来进行，其中风柜安放角度为水平是最重要的；其次是风柜与上方进风口应设置在164mm；最后风柜位置应处于风箱居中位置最为适宜，同时要不断调试使产品拥有最佳性能。

参考文献：

[1]王志江,郑磊,丁颜伟,邹宇辉. 横卧风机在集成灶中的仿真及实验研究[J]. 家电科技,2022,(S1):231-235.

[2]马晓阳,卢国勇,吴树德. 集成灶风机性能优化及其出风均匀性研究[J]. 日用电器,2022,(07):30-34+38.