第二節 資料與文獻分析
壹、 什麼是複合通風？
複合通風(hybrid ventilation)或稱混合模式(mixed mode)一詞來自國際能源署的 研究計畫 Annex 35 HybVent project[8]。Annex 35 HybVent project 是國際上第一個 專門針對複合通風建築獨特的需求進行研究的重要計畫。Annex 35 HybVent project 對不同地點(從歐洲中部、日本到澳大利亞)的 12 幢建築物進行研究。Annex 35 對複 合通風的定義如下：
複合通風系統可以描述為結合自然通風和空調系統的特性，並在一天的不同時 間或一年中的不同季節交替使用自然通風和空調模式，以提供一個可接受的室內空 氣品質和熱舒適的室內環境的系統。其中的自然通風是指透過手動或者自動方式操 作窗戶，以引進足夠的、涼爽的外氣，使空間達到讓居住者覺得滿意的熱舒適狀態。
圖 1-1 顯示了複合通風的基本概念[9]。一個設計良好的複合通風建築是指在一 年或是一天中盡可能的使用自然通風，只有在必要時，才開啟空調設備來解決室內 環境不舒適的問題，以彌補自然通風的不足之處。使用複合通風的最大目標就是希 望能最大限度的提高室內環境的舒適性，並同時最大限度的降低空調能耗使用及營 運費用。除了像溼度非常高、噪音或污染超過標準的地區，或許不適合使用複合通 風模式外，在範圍廣泛的各種氣候地區利用複合通風都是可行且值得推薦與考慮使 用的。透過詳細的盤算過渡季節的天數與審慎的操作窗戶，即使在稍微極端的氣候 區使用複合通風模式亦能創造經濟上的淨收益。
一棟建築物到底是要採用完全空調、複合通風或者是自然通風的設計，取決於 建築的形狀、外殼設計、照明採光、室內舒適度、通風及能源的使用。在實務上，
不論是採用完全空調、複合通風或者是自然通風三種模式中的任何一種設計，一個 成功的設計，它一定要能在室內熱舒適和能耗使用取得優化平衡。當然，這種優化 設計受到當地的氣候條件、設計案的需求、預算編列和其他一些因素的影響。表 1-1 總結了自然通風、完全空調和複合通風建築的一些典型特徵[10]。
5
圖 1-1 複合通風的基本概念 (資料來源: Wouters, 1999[9])
表 1-1 自然通風、 完全空調和複合通風建築的典型特徵
6
如果建築物能夠結合氣候對應策略(climate-responsive strategies)進行妥當的設 計，自然通風或複合通風建築物將是最成功的。這些設計策略包括應特別注意遮陽
7
冷的使用。國際能源署(IEA) 2000 年的總結報告中指出, 歐洲國家的辦公大樓利用 複合式通風可以降低建築能耗達 50%以上[7]。在這份報告揭露之後，各國紛紛開始 研究複合通風建築的節能效益。
複合通風建築的節能成效的評估可以通過程式模擬或物理監測。當與傳統的空 調建築物相比，一些基於簡化模型的初步模擬結果，說明了複合通風模式降低能耗 的潛力[11,12]。最近，使用 EnergyPlus 的模擬證明，各種形式的複合通風模式的節 約能源效果從 13％（在邁阿密的中型辦公樓 VAV 系統）到 29％（在亞特蘭大的小 型辦公室 CAV 系統）到 79％（在洛杉磯的類似建築）。美國可再生能源國家實驗 室(National Renewable Energy Laboratory)在高性能建築研究計畫(High Performance Buildings Research program)執行了複合通風建築物節能效果的物理量測[13]。該計 畫主要聚焦於對高性能商業建築(包括自然通風和複合通風的建築) 的能源消耗進 行廣泛調查。淨節能效果從 22％至 77％不等[14]。這些節省的來源包括採暖、供冷 和風機的節能，並可以簡單地歸因於採用複合通風的結果[15]。
圖 1-2 杭州市採用複合通風與全時空調模式的能耗比較
(資料來源: Ji, 2009[18])
8
Utzinger[16]探討在三座高性能建築結合複合通風的節能效果，得到令人滿意的 結果。Ji 等[17]以中國杭州為研究的地點，針對建築物進行一年四季的熱性能評估，
採用動態熱仿真（DTS）每小時的標準與當地的天氣數據，研究結果顯示複合通風 在亞熱帶區也是可行的節能策略。圖 1-2 顯示在熱溼氣候的杭州市，採用複合通風 模式與全時空調模式各月分的能耗比較。Foldbjerg 等人[18] 在三個不同的氣候(布 魯塞爾、 柏林及巴黎)條件下調查複合通風系統的節能性能。研究指出複合通風系 統的能源需求小於所有的機械供冷系統。複合通風模式在一年中節省 45%-48%的 空調能耗。李百戰等人[19]在中國夏熱冬冷長江流域地區進行調查，印證複合式通 風系統是一個有助於經濟效益和能源效率的建築氣候被動式設計策略。
肆、 熱舒適、健康和生產力
複合通風模式的建築除了使用自然通風代替機械供冷的能源效益外，還有為居 住者提供更高程度的對局部熱和通風條件的控制權的潛力。如此一來可提高居住者 滿意度。熱適應舒適理論(
Adaptive comfort theory)
表明：更大程度的提高個人控制權，讓居住者微調其熱環境，以滿足他們自己的個人喜好，同時也可以導致一個更寬鬆 的可接受的室內溫度範圍[20]。分析 CBE 對 302 幢大樓調查的數據庫[21]顯示，13 幢自然通風或複合通風建築中，其中 10 幢的熱滿意度排名在前四分之一，其中 2 幢甚至排名在前三分之一，其調查結果如圖 1-3 所示。Mumovic 等[22]透過在英國 三所中學進行一系列的現場實測調查，探討了採用複合通風模式的教室其室內空氣 品質和熱舒適程度。研究顯示這些教室不論是空氣品質或者熱舒適都符合相關的標 準。Deuble 和 de Dear[23]藉由一項在辦公室的長期實測調查了解複合通風模式對居 住者熱舒適要求的影響，以及探討了比較了 ASHRAE Standard 55 和 EN 15251 的適 用性。Borgeson 和 Brager[24]利用能耗模擬軟體 EnergyPlus 以及不同的熱舒適標準，
量化評估一座複合通風大樓的室內環境過熱程度，並探討建築物外殼性能和過熱度 之間的關係。
複合通風模式已經被證明也可以減少與室內空氣品質相關的問題。
Seppänen 和
Fisk[25]
分析 12 個現場研究。這 12 個現場研究訪問了總共 467 幢建築物(分布在歐9
洲六個國家和美國)裡 24,000 名受訪者的分析結果發現：相對於自然通風建築，空 調建築出現病態樓宇綜合症的症狀發病率高出 30-200％。卡耐基梅隆大學的”高性 能建築指南“報告（2004 年）表明在八個研究案例中，自然通風和複合通風模式在 生產力上顯現優勢。例如，它陳述以自然通風或複合通風模式取代輔助的機械通風 與調節設備，達到節約 0.8-1.3 %醫療成本和 3-18%的生產力收益，平均投資報酬率 至少為 120%。Charvat 等[26]的文章透過電腦軟體 TRNSYS 模擬在溫帶氣候的歐洲 各國複合式通風系統的性能對室內空氣品質的影響的影響。Cron 和 Inard [27]以一 間典型的複合通風教室為分析對象，比較不同氣候下各種控制策略估在能耗、室內 空氣品質、室內溫度和二氧化碳濃度的性能。