各種自然通風種類污染移除效率

通風的特性描述（Ventilation Characterization），依據空間中之氣流形式與移除污染物之 能力可分為四種形式（Bearg, 1993），如圖 2.13，分別為活塞流（plug flow or piston flow）、

置換式流（displacement flow）、混合流（completely mixed）、短路流（short circuiting）。活 塞通風（Piston Ventilation）較常見於無塵室（clean room），屬一種加壓之強制通風方式（如 圖2.14）；而若冬季因天冷只開高窗的情況則類似短路流之情形；置換式通風（Displacement Ventilation）其空氣（較室內溫度低）引入口位在室內地板附近的區域，將低溫空氣直接供應 到工作區域內，冷空氣吸收人體、機械或牆壁的熱量後溫度些微上升，在熱浮力驅動下，較 高溫的氣體順勢上昇由上層開口排出，簡單來說是藉由供風與熱浮力所控制之一種下進上出 的氣流流動方式，以達成換氣目的；混合式通風系統是利用新鮮的供風，同樣以熱對流原理 使之與室內空氣充分混合，來減低室內污染物濃度，並將部份的空氣適當地排出（陳念祖，

2001）。

圖2.13 空間中四種氣流形式 圖2.14 無塵室之活塞通風系統示意圖

置換式通風相較於混合式通風的優點在於其通風路徑符合熱對流之原理，即使外氣供風 量不大，也能在熱浮力驅動下達到換氣的效果，其缺點是可能造成人的腳及腿部太冷，而頭 部太熱不舒適的問題，較好之改善方式是提高供風量並減少供風和室溫的溫差。

綜合以上論述，自然通風效果之良窳，會受到建築外在風場、開口部的面積、位置與設

計型態等因素影響，其所形成的室內氣流型態，也決定了污染物的移除效益。以下藉由不同 的自然通風類型或特殊的開口部設計探討自然通風效果之相關研究，說明其對於室內污染物 移除之效益。

1. 單側通風（single-sided ventilation）和貫流通風（cross ventilation）

根據綠建築評估指標中關於室內環境品質指標內的描述，對於可自然通風空間的認 定包括：

(1) 單側或相鄰側通風路徑開窗之空間深度在 2.5 倍室內淨高以內者。

(2) 相對側或多側通風路徑開窗之空間至少有一向度深度在 5 倍室內淨高以內者。

(3) 以通風塔、通風道系統、送風管或其他通風器輔助達成自然通風效果者。

參看圖2.15，即居室若是單側開窗或相鄰側開窗，室內淨深不能太長；相對側開窗及 多側開窗方式，其內可形成貫流通風的氣流路徑，但也應有一定的淨深限制，兩者皆和室 內淨高有關，分別應小於2.5 及 5 倍室內淨高，如：室內淨高 3m 的空間，如果淨深超過 7.5m 則應設法增加另一開口形成貫流通風的氣流通路，且不宜超過15m，才能有較佳的自然通 風效果，以確保室內較無死域。

圖2.15 綠建築評估指標中可自然通風空間的認定標準 2. 中央橫軸旋轉窗

中央橫軸旋轉窗有別於常見的橫拉窗，能增加開口面積，同時藉由橫軸窗對氣流的導 引作用（如圖 2.16），加上室內熱浮力的驅動，能提升單側通風模式下的自然通風效益，

相關研究（李彥頤，1998）曾指出，特定角度下，其室內的換氣率能有效提升，尤以 cosθ

≦2.5H

H 陽台

H

≦5H

陽台 陽台

＝-0.5（θ＝120°）最佳（如圖 2.17），且空氣交換效率（AEE, Air Exchange Efficiency）

關於導風板的研究包括水平與垂直的導風板對自然通風效益方面的探討。水平導風板 具有：1.隔絕熱輻射減少室內熱負荷量，間接降低冷房負荷，達節能效益；2.利用導風板可 變角度之特性，彈性運用自然採光；3.隔音；4.防風擋雨；5.確保私密性…等功能。水平導 風板構造型式對於氣流有顯著的影響性，導風板之寬（深）度、密度及傾斜角度皆為影響 因子（江永哲和梁大慶，1996）。相關研究（江哲銘等，2008）更指出裝設水平導風板有 助於提升室內換氣率，且導風板深度越大，換氣效果越好。圖2.19 有無裝設水平導風板經 數值模擬後的室內氣流場斷面圖，可發現裝設水平導風板後室內氣流速度向量明顯增加。

綜合考慮換氣次數、二氧化碳濃度、風擊不滿意度（draft rate）及室內熱移除效益，建議較 有利於自然通風之水平導風板深度範圍介於18～48cm。若僅考量「健康性（換氣性）」，

則導風板深度可設為36～48cm；若僅考慮「舒適性」，則導風板深度可設為 18～36cm。

圖2.19 有無裝設水平導風板之室內氣流分佈斷面圖

另有相關研究討論關於導風板的防風效果，如：百葉防風柵應用於沿海地區之防風效 果（梁大慶，2000），欲藉葉片引流改變行進方向，達防風之目的；貫流通風模式下，教 室空間於開口部加裝導板後，其導流及遮蔽效應可減緩室內呼吸面之風速（翁國揚，2001）。

導風板深度

無裝設導風板

有裝設導風板

而在導風板導風性能方面的探討有研究發現裝設垂直導風板有利於將平行建築物窗面 之氣流引入室內（陳念祖等，2007），其平均換氣率約較無導風板者增加 260%，其中以角 度P 為 45 度較佳。不同風向需對應不同的導風板角度，在特定風向（S＝45 度的入風角度）

下，導風板角度P 為 0～22.5 度能使室內氣流變得較均勻，不易有風擊產生（圖 2.20）。

圖2.20 有無垂直導風板之室內氣流分佈平面圖 4. 置換式通風

國外研究（Kuwahara, Karimipanah, et al., 2000）曾證實置換式的通風方式，髒空氣在室 內待的時間較短，空氣交換的效率特別突出，當空間中上下溫差變大時，更會加速氣流的 流動，換氣的效果愈趨於顯著。國內的相關研究（陳念祖，2007）亦指出冬季為避免冷風 直入室內，可選用高架地板置換式自然通風方式。於高架地板適當的位置設置沖孔地板（通 氣口），由地板下引入自然風，再由沖孔地板的開口進入室內。沖孔地板適當的配置方式 可使空氣交換效率比開高氣窗的方式高出近10%，沖孔地板在高架地板設計上同時應避免 於居室空間平行風向之軸線上配置連續性沖孔地板（如圖2.21），且靠近入風口之地板部 分需配置較多之沖孔地板，增加其開口面積，以利風由此進入室內帶走污染物，達到空氣 置換效果；而靠近出風口處則只需較少量之開口面積，讓氣流有宣洩之處，又可避免短路 之產生。依據不同沖孔板數量（開孔率），其建議較佳之沖孔板配置方式如圖2.22 所示。

P 風向 S

易產生風擊區域

圖2.21 風擊障礙不滿意度較高之沖孔地板配置方式

圖2.22 較佳之沖孔板配置方式

四塊（1.9%） 八塊（3.9%） 八塊（3.9%） 十塊（4.8%）

備註：沖孔板數量（開孔率＝開孔面積／室面積）