建築通風

建築物通風之目的在於提供室內新鮮的空氣，移除或稀釋室內污染物，使得室 內 具 有 建 築 物 使 用 者 可 接 受 的 空 氣 品 質 。 建 築 物 可 藉 由 機 械 通 風(Mechanical ventilation)或自然通風(Natural ventilation)的方式來達到建築物換氣的需求，但機械通 風耗費能源，自然通風不穩定，各有其利弊。必須經由相關的研究瞭解這兩種通風 方式的適用條件與狀況，方能找出最佳的建築通風設計。

建築物換氣的頻率可由換氣率(Air exchange rate)來定義：

V

IQ ^(2-1)

式中V為室內空間的體積，Q 為流入室內的空氣流量，因次為[L³/T]。換氣率的因次 為[1/T]，若換氣率的單位採用[1/hour]，換氣率可稱為小時換氣率(Air change per hour, ACH)。換氣率代表單位時間內換置相當室內體積空氣量之次數。換氣率愈大，表示 室內空氣更新的頻率愈高，空氣愈容易流通。

許多國家皆針對建築物換氣率訂定標準，美國環保署室內空氣品質規範(US EPA, Building Air Quality, 1998)建議在不裝設機械通風設備的狀況下，住宅之最低換 氣 率 須 維 持 在 0.35 ACH 。 加 拿 大 建 築 規 範 (Canadian Standards Association, CAN/CSA-F326, 1995)關於住宅通風系統的部分建議住宅的客廳、餐廳通風量必須達 到5 liter/sec，主臥室的通風量 10 liter/sec，平均換氣率必須維持 0.3 ACH 以上。日 本工業標準(JIS, 2003)建議：住宅換氣率必須達到 0.5 ACH，非住宅換氣率必須達到 0.3 ACH。

表2.1 為台灣建築技術規則建築設備編(2009)第 102 條訂定各類建築物單位樓地 板面積最小的通風量。

表2.1 各類建築物單位樓地板面積最小的通風量

建築物 通風量

(m³/hr/m²) 臥室、起居室、私人辦公室等容納人數不多者 8

辦公室、會客室 10

工友室、警衛室、收發室、詢問室 12

會議室、候車室、候診室等容納人數較多者 15

展覽陳列室、理髮美容院 12

百貨商場、舞蹈、棋室、球戲等康樂活動室、

灰塵較少之工作室、印刷工場、打包工場 15 吸煙室、學校及其他指定人數使用之餐廳 20

營業用餐廳、酒吧、咖啡館 25

戲院、電影院、演藝場、集會堂之觀眾席 75 營 業 用 60 廚房

非 營 業 用 35

住宅內浴室或廁所 20

公共浴室或廁所，可能散發有害氣體之工廠 30

汽車庫 25

資料來源：本研究整理

除此之外，人體對於風速的感受因人而異，一般人當風速大於0.5 m/s 時可受到 氣流的運動；風速在1.0 m/s 以下時，可將人體的熱量帶走，在濕熱的環境中，多數 人感到涼爽、愉快的感覺。但在寒冷的冬季，則風速可能會有不舒服的感受；當室 內風速超過2.0 m/s，桌面上紙張會被吹散、亂飛，會影響辦公室類型的工作。因此 必須限制室內風速在一個合理範圍。

室內氣溫對建築物使用者的熱舒適(Thermal comfort)與否亦有極大的影響。但因 為不同季節會有不同的衣著量，歐盟2007 年訂定之室內環境標準(EN 15251)建議：

夏季室內氣溫應介於 23~26^oC，冬季室內氣溫介於 20~24^oC。台灣環保署(2005)建議 室內氣溫應介於15~28^oC 之間，見表 2.2。台灣位於北回歸線上，地處亞熱帶及熱帶 之間，夏天不僅氣溫高、濕度亦高。

MacFarlane (1958)就觀察到緯度 30 度以內的地區，當相對濕度高時，人體所能 忍受的高溫就較低，他建議相對濕度低於 60 %時，人體可接受氣溫(乾球溫度計)介 於24~30^oC 之間。當相對濕度超過 60 %時，相對濕度每增加 10 %，人體可接受氣溫 就要降低0.8^oC。換言之，相對濕度 90 %時，人體可接受氣溫介於 21.6~27.6^oC 之間。

MacFarlane (1958)也發現室內的微風可增加人體所能忍受的溫度範圍，他建議風速低 於1.0 m/s 時，風速每增加 0.15 m/s，人體可接受氣溫可增加 0.55^oC。換言之，室內 的風速0.9 m/s 時，人體可接受氣溫介於 27.3~33.3^oC 之間。Evans (1979)建議當相對 濕度介於 50~70 %時，白天的熱舒適氣溫範圍介於 23~29^oC 之間，晚上的熱舒適氣 溫範圍介於17~23^oC。

換氣率的倒數則可視為室內空氣更新所需的時間尺度(Time scale)：

Q

 V

 ^(2-2)

此時間尺度可作為評估室內空氣更新快慢的指標(Roulet, 2008)，時間尺度愈大，空 氣滯留於室內的時間愈長，室內通風愈差，污染物愈容易累積於室內而使得空氣品 質惡化。

Etheridge and Sandberg (1996)定義換氣效率(Air exchange efficiency)為空氣更新 的時間尺度與兩倍室內平均空氣齡〈〉之比值：

η τ

2 τ

 (2-3)

式中〈〉為室內平均空氣齡(Mean age-of-air)，定義為室內所有點的局部空氣齡(Local age-of-air)之平均值。局部空氣齡的定義為新鮮空氣由入口處流動至空間中任一點所 需之平均時間。空氣齡之長短會隨所處之位置不同而有所變化，可用示蹤劑(Tracer gas)加以量測。

表 2.2 台灣的室內空氣品質建議值 (環保署, 2005)

污染物濃度 第一類場所 第二類場所 平均時間

二氧化碳(CO2) 600 ppm 1000 ppm 8 hr 一氧化碳(CO) 2.0 ppm 9.0 ppm 8 hr 臭氧(O3) 0.03 ppm 0.05 ppm 8 hr 甲醛(HCHO) 0.1 ppm 0.1 ppm 1 hr

揮發性有機物(VOC) 3.0 ppm 3.0 ppm 1 hr 懸浮微粒(PM10) 60 g/m³ 150 g/m³ 24 hr 懸浮微粒(PM2.5) 100 g/m³ 100 g/m³ 24 hr

細菌 500 菌落數/m³ 1000 菌落數/m³ 最高值 真菌 1000 菌落數/m³ 1000 菌落數/m³ 最高值 溫度 15 ~ 28 ^oC 15 ~ 28 ^oC 1 hr 第一類場所：對室內空氣品質有特殊要求的場所，包括學校、兒童遊樂場所、醫療

院所等。

第二類場所：一般公共場所，包括辦公大樓、營業、展覽場所、地下街、車站及大 眾運輸工具等。

資料來源：環保署

換氣效率與室內氣流型態有關，若 < 50%，則為短路通風(Short-circuiting ventilation)，此種流況進入室內的空氣，未完全混合室內空氣，就直接由最近之開口 流出，如圖2.1(a)所示。此種流況未能完全換置原本滯留在室內的空氣，部分空氣停 留在室內的時間短於平均空氣齡，但其他空氣滯留在於室內的時間長於平均空氣 齡。換言之，換氣效率不佳；若50%，室內氣流為完全混合狀態(well-mixed)，排 氣口濃度等於室內濃度；若 50% <  100%，室內氣流為置換式(Displacement ventilation)氣流型態，如圖 2.1(b)所示；若 = 100%，室內氣流稱為活塞通風(Piston ventilation)，如圖 2.1(c)所示，進入室內的空氣完全換置原本在室內的空氣，通風效 率最佳。

圖 2.1 通風路徑之平面示意圖(a)短路通風；(b)換置通風；(c)活塞通風 資料來源：本研究整理

(c) (a)

(b)