多區塊模式(Multizone model)：

k 模式的缺點為：此模式假設動能消散率與大尺度渦流有關，而與最小渦流無 關，但這假設與紊流能量消散的理論並不相符。

除了 模式之外，計算紊流流場的數值模式還包括大渦模式(Large Eddy Simulation, LES)、雷諾剪應力模式(Reynolds Average Navier-Stokes, RANS)、

紊流黏滯係數模式(Eddy viscosity model)等，這些紊流模式都較 模式更複 雜，計算時間更長，需要更多的計算資源（電腦容量、記憶空間）。但因為數值模擬 所需經費較實驗低，因此廣泛應用於各種風場問題。此種應用計算流體動力學於風 工 程 的 方 式 又 稱 為 計 算 風 工 程 (Computational Wind Engineering) 或 數 值 風 洞 (Numerical Wind Tunnel)，關於紊流模式的細節可參見朱佳仁 (2006)。

 1000~10,000，是介於層流(Laminar flow)和弱紊流流場(Weak turbulent flow)之 間，計算此類的流場必須採用很細的計算格網(Computational mesh)，方能得到正 model)，譬如 CONTAM、COMIS、MMPN、POMA 模式(Feustel, 1999; Dascalaki et al., 1999; Ren and Stewart, 2003; Haghighat et al., 2001)。其優點為計算簡單，

但缺點為無法得知各個區塊之內的風場和濃度、溫度的分佈。

第三節 通風研究文獻

以下針對近年來國內外利用計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)模式、多區間模式(Multizone model)、風洞實驗與實場監測等方式研究建築物 通風的重要文獻做一個回顧：

1. 計算流體動力學模式：

Chang et al. (2003)利用大渦流模式(Large Eddy Simulation, LES)模擬室外 空氣污染物流入建築物內的問題，模擬十二種開口配置的形式，研究其室內、外空

Chang (2006)和張瑋如 (2006)利用k紊流數值模式探討室外植栽風擋對於 兩層樓建築物貫流通風的影響，研究結果發現靠近建築物設置植栽對二樓不但沒有 遮蔽效應，反而在植栽的孔隙率較大時會產生比原本更強勁的風速，故圍籬應避免 太靠近建築物。植栽的孔隙率過低時，則會產生逆向通風的現象，造成循環氣流或 停滯氣流、通風不佳的效果。

蘇裕民 (2006)利用計算流體動力學(CFD)數值模式探討小型建築中庭的浮力通 風問題，研究成果發現室外無風時，中庭開口面積、開口高差的增加會增大換氣率。

在室外有風且室外風速小於 1.5~2.0 m/s 時，會形成風壓與浮力換氣路徑相反的現 象，削弱室內浮力通風的效果；當室外風速達到 2.0 m/s 時，風壓通風會大於浮力 通風，中庭內的通風路徑則由風壓通風主導。

秦子傑 (2006)利用風洞實驗和k紊流模式研究垂直通風管的實際效能，其 方式先利用風洞實驗驗證、比對數值模式之結果。待比對完成後，再將風洞試驗段 重建於數值模式中，探討其他變因對通風管流況的影響。本研究證實垂直通風管是 一種有效的自然通風設備，此種通風方式適合應用於室內通風量不足的空間中，經 實驗証實通風管外形、室內發熱量、與開口內外壓力差皆會影響通風管的換氣效果。

並建議採用非穩態方式方能精確地模擬實際氣流狀況。

何明錦和鍾基強(2007)針對不同空調風口配置對室內空間氣流環境之影響進行 探討，利用 CFD 進行室內空間氣流與濃度分佈的模擬分析，配合全尺寸實驗進行空 間的氣體汙染物分佈實測，比較兩者的差異性。此研究發現要維持或改善建築物室 內之空氣品質，除本身之空氣調節與通風設備扮演重要角色之外，也受到外氣通風 量大小的影響，而空調通風口之相對配置所形成之氣流路徑對室內空氣品質影響更 為顯著，因此進行建築物之空調通風系統設計或配置，除了所需求之通風量外風口 設置之位置，還須考慮適當之風口設計位置。

陳念祖 等(2007)以單側及側向開口模式為探討對象，針對開口裝設水平及垂 直導風板對自然通風效益之影響。研究方法運用計算流體力學(CFD)數值模擬方式進 行，配合全尺模型實驗檢證數值模式之可信度，研究結果顯示：(1)單側開口裝設水 平導風板模式時，9 cm 以上水平導風板有助於提升單側通風時之換氣率，並隨導風 板深度而遞增，尤其當外部風速小的時候較為明顯，若綜合考量各評估項目，導風 板深度以 18~48 cm 為較佳的選擇。(2)側向開口裝設垂直導風板模式，在外部風速

（0.5~2.0 m/s）條件下，當風向平行於建築物開口時，裝設垂直導風板之平均換氣

次數約可較無導風板者增加 260%，其中以導風板角度 45°較佳。當風向與建築立面 成 45°時，導風板角度 0°~22.5°有利於室內流場均勻。綜合評估後，依照不同風向 提出最佳化的垂直導風板角度調變模式。

劉姵君 (2007)利用 模式、零方程式(Zero equation)、層流數值模式和縮 尺模型實驗研究中庭建築之通風性能，結果顯示在室外無風狀態下，室外溫度對室

Dascalaki et al. (1999)比較利用多區間模式COMIS與實場監測來預測建築物 單側通風與貫流通風的通風量，此研究設定室內隔間之門窗的流量係數C^d為0.65，當 室外風場為均勻流時，室內風壓會隨風速上升而遞增，且通風量維持定值，對於單 側通風而言，在低風速的情況下COMIS模式預測結果會比在高風速的情況下好，此 外，當室內隔間開口很大的時候，COMIS模式預測與實場監測的結果非常相似。

Tan and Glicksman (2005)探討大型通風建築的自然通風，其中包括了浮力通 風與風壓通風，然後利用CFD與多區間模式MMPN (Multi-zone Model Program)進行 自然通風的預測比較。研究所模擬的建築物為實體尺寸的大尺度比例，而研究中所 使用的流量係數C^d在小型開口為0.95，在大型開口或窗戶則為0.7。研究中主要探討 關於中庭的設計，若將中庭分割成數塊區塊則會對MMPN的計算結果造成影響，而其

計算結果比無分割之中庭的散熱效果還好，且至少要將中庭分割成兩塊區域。

Haghighat et al. (2001)提出了一個可以計算房間中風場與溫度分佈的多區間 模式POMA (Pressurized zOnal Model with Air-diffuser)。此研究以模擬天花板 通風口的射流路徑與其室內的風場跟溫度分佈為案例，用以證實POMA模式的可信 度。而POMA模式也可以提供一些關於熱能方面對於室內環境品質影響的資訊，也可 以應用於室內格局與隔間高度的設計、空氣擴散等的研究。

朱 佳 仁 (2011) 等 發 展 一 個 通 風 模 式 TAIVENT (Taiwan Natural Ventilation Model)，可用以計算多區間建築物之通風量。模式利用中央氣象局1961 ~ 2008年間 中央氣象局全台26個地面氣象站的氣象資料(平均風速、盛行風向、氣溫、濕度等)，

建立成一個氣象資料庫，並利用風洞實驗量測矩形建築物在各風向角之下的表面風 壓，將量測值建立成一個資料庫以供計算建築物風壓通風之用。模式可輸入建築物 外型、座向、開口位置、大小及室內隔間等參數便可計算建築物風壓通風的換氣量，

進而評估一般建築物可使用風壓通風的時段。對於尚未興建之建築物，亦可利用 TAIVENT模式計算有利風壓通風之建築設計。

3. 風洞實驗：

風洞實驗室內之儀器設備，因為控制性佳，可重複性高，且量測之數據可供數 值驗證之用。因此可以在實驗室內，針對特定的風場現象，就其中重要的參數進行 一系列的實驗，來研究這些參數如何影響風場及其內在的機制，做學術上的探討。

譬如Ohba et al. (2001)利用裂膜(Split film)探針量測前後皆有開口之通風模型 中的室內流場。研究顯示氣流在進入模型之中，因受到模型外迎風面前的渦流影響 而向下流動，並在模型內形成逆時針方向的循環渦流，由背風面開口離開模型的氣 流會因為外部流場的逆流而向上流動。而外部來流入射角範圍在40°~60°之間，流場 在開口處的動壓會因為其分離流加速的影響隨著入射角角度增加而增加，導致通風 流量也隨之增加。在迎風面開口的長寬比為1:2的情況下，風向角在0°~80°之間，則 流量係數C^z = 0.7幾乎不變。

陳若華 等(2001)研究建築群配置方式對自然通風之影響，並利用風洞實驗量測 建築模型在不同排列下的表面風壓，並分析台灣地區北中南東六大都會區之平均氣 象年資料，經由逐時的計算結果，評估各地區自然通風的潛勢，對於有利於配置方 式作成建議。

Chu et al. (2009)利用理論分析和風洞實驗研究室外紊流風場對無隔間建築物 貫流通風之影響，探討不同的風向、風速、外部開口形狀對於貫流通風的影響。風 洞實驗結果發現：在高雷諾數的狀況下，開口的流量係數C^z不會隨室外風速、風向、

開口形狀而變，可視為定值。但低雷諾數的狀況下，流量係數C^z不隨室外風速而變，

但會隨雷諾數、風向而變。由實驗數據迴歸分析，可建立各種狀況、雷諾數之流量 係數的計算公式。本研究並利用流體力學原理推導得一個風壓平衡模式，可由室外 風壓係數和開口的流量係數求得室內風壓係數和通風量，此模式並經由風洞實驗予 以驗證。換言之，此模式不需要使用複雜的計算流體動力學(CFD)模式便可預測各種 狀況下建築物的通風量。

朱佳仁 等 (2009)藉由風洞實驗研究窗戶開口的加裝物（百葉窗、紗窗或不透 風式外推窗）對貫流通風之影響，實驗結果發現：在相同的室內外壓差之下，百葉 窗、紗窗及外推窗等加裝物皆會增加空氣流通的阻力，導致通風流量及流量係數會 小於無加裝物之開口。且百葉窗的傾斜角愈大，阻力愈大，流量係數愈小。

Chu et al. (2010)採用理論分析及風洞模型實驗的方式來探討室內隔間對貫流 通風的影響，研究參數包括室內隔間的方式、室內開口的大小、位置與厚度對通風 量的影響，通風量和開口的流量係數利用流量計來量測。實驗結果發現室內開口的 流量係數為開口面積的函數，但與雷諾數、內外牆厚度、室外開口大小與位置無關。

研究也發現了當迎風面與背風面開口面積相同時，通風量會最大，且此通風量會隨

研究也發現了當迎風面與背風面開口面積相同時，通風量會最大，且此通風量會隨