通風的應用

台灣一些中央空調的辦公類建築物，為了節省初期設備經費或天花高度不足而採用完全 無外氣系統的FCU (Fan Coil Units，局部循環風機盤管)空調系統，有些大樓為了減少外氣空 調負荷而關閉外氣供應，造成嚴重的「病態大樓症候群」(SBS，Sick Building Syndrome)或「建 築關連症」(BRI，Building related illness)發生。世界衛生組織對病態大樓的調查中發現，新建 空調型建築物中罹患眼疾、疲勞、頭痛等一般症狀的比例約為30 ％，為一般自然通風型建 築物的兩倍，這些大多是外氣量不足所造成的結果。由於這些病症所引起的請假、工作效率 低落、醫療浪費，無形中造成企業莫大的負擔。台灣目前在建築巨型化、密集化、封閉化之 趨勢卻使得建築物開啟空調的時間增長，不僅浪費大量能源且常常缺少新鮮外氣 (Lung et al., 2003)。

良好的室內通風、房屋設計 (Clark et al., 2010; Gilbert et al., 2006; Heroux et al., 2008)和避 免不必要的室內燃燒行為，都可以減少室內污染物暴露。通風換氣的目的主要在於(1)供給充 分氧氣、(2)稀釋污染物質、(3)除去污染源、(4)調整空間壓力控制氣流進出、(5)削減部分熱 負荷、(6)排除臭氣等功能以確保室內空氣的品質。空間通風與否，常與居住在裡面的人們之 健康息息相關。通風率(Ventilation Rate)是一項重要的品質指標，通風率越大，可以有效降低

相關疾病或病症的發生(請見圖 7.1)，也可以提高「工作效率」(Fisk et al.., 2003)。

圖7.1 通風率與相關疾病或病症關係(Fisk et al., 2003)

通風方式分為自然通風及機械通風。 自然通風即利用風力及室內外溫度差別引致室外空 氣由門、窗、牆壁空隙等隨風向自然流進室內。 建築自然通風方式為最有效的通風稀釋方法，

自然通風能增加換氣效益，並具備引入新鮮空氣以稀釋或移除室內的污染物質、減少能源消 耗（空調耗能）、降溫並調節濕氣…等多重優點。自然通風設計主要針對具備自然通風潛力的 建築物，利用暖空氣上升，冷空氣下沉的「煙囪效應」來設計正常的空氣流動；確保空氣在 屋裡流動良好的最佳方式，就是在房屋相對的兩側設置進風口與出風口，並使空氣在兩者間 的行進路線保持暢通。所謂可自然通風型建築，不光只是開窗，除了開窗面積符合建築技術 規則的規定外，還必需是真正利用自然通風，達到有效的換氣效果。所以除了在開窗面積以 外，更需考量其「通風路徑」及「室內深度」。所謂通風路徑，一般來說，如圖7.2 所示可簡

單分成單側開窗、相鄰側開窗、相對側開窗及多側開窗方式。室內深度與通風路徑相關，通 風路徑越佳，其室內深度越深(內政部建築研究所，2007)。

圖7.2 不同類型之通風路徑(內政部建築研究所，2007)

居室若是單側開窗或相鄰側開窗，其室內淨深不能太長；若是相對側開窗及多側開窗方 式也有一定的淨深限制，且皆和室內淨高有關，這也是為了確保室內無「死域地帶(dead zone)」，這些都是與通風路徑相關，好的通風路徑才能有效移除室內空氣的污染物。單側通 風及相鄰側通風路徑，較難使新鮮外氣進入室內遠端，而移除遠端的污染物；相對側通風及 多側通風路徑，可以使氣流以近似活塞流的方式將室內髒空氣推擠出去，而有較佳的空氣置 換效率，這些通風路徑在我們建築室內空間中都很常見，因此可以妥善應用這些「自然通風 路徑」，或局部改善變更路徑，快速移除室內空氣污染物。當然，通風路徑若有隔屏或家具的 阻礙，則其通風有效距離就必須縮減。若為單側或相鄰側通風路徑開窗之空間，建議室內室 間深度設計，在二點五倍室內淨高以內較佳，若為相對側或多側通風路徑開窗之空間，室內 室間深度設計在五倍室內淨高以內較佳(內政部建築研究所，2007)，請見圖 7.3。

圖7.3 室內深度之通風有效距離(內政部建築研究所，2007)

除了上述「通風路徑」及「通風有效距離」以外，在自然通風系統上為了要有效進行空 氣品質的改善，首先必須滿足基本的法令規定：在建築技術規則的設計施工編內，對於「建

(c)相對側通風 (d)多側通風路 (b) 相鄰側通風

(a) 單側通風

2.5H H 5H H

築自然通風法令」有第43 條通風規定：「居室應設置能與戶外空氣直接流通之窗戶或開口，

或有效之自然通風設備或機械通風設備」，並包含下列規定：

(A).一般居室及浴廁之窗戶或開口之有效通風面積，不得小於該室樓地板面積百分之五，但設 置符合規定之自然或機械通風設備者不在此限。

(B).廚房之有效通風開口面積，不得小於該室樓地板面積十分之一，且不得小於○‧八平方公 尺，但設置符合規定之機械通風設備者不在此限。廚房樓地板面積在一○○平方公尺以上者，

應另設排除油煙設備。

(C).有效通風面積未達該室樓地板面積十分之一之戲院、電影院、演藝場集會堂等之觀眾席及 使用爐灶等燃燒設備之鍋爐間、工作室等，應依建築設備編之規定設置適當之機械通風設備，

但所使用之燃燒器具與設備可直接自戶外導進空氣，並能將所發生之廢氣物，直接排至戶外 而無污染室內空氣之情形者，不在此限。

在建築自然通風改善方法，大部分的室內空氣品質問題發生在既存的建築物，這些老舊的 既存建築物受到許多環境及空間限制；因此，如何在既有的微氣候條件及自然通風方式下，

增進自然通風效率很重要。下列為幾項通風改善設計方法(社團法人台灣室內環境品質學會，

2010)。：

(1) 開口部加裝導風板設計，有效將建築外部環境之氣流引入室內

台灣人口的高密度分佈使得都市中的建築呈現高樓化、高密度的型態發展，建築物的配置 往往緊密而規則的排列，相鄰兩棟建物間僅保留高而窄的巷道空間，面臨這樣的巷弄空間即 使建築立面開大扇窗戶，要爭取新鮮空氣引入的機會亦不容易。根據環保署空氣污染監測PSI 指標及氣象局溫濕度及風速監測資料顯示，台灣部分都市地區其大氣環境在某些季節及時 段，外氣是可以直接引入室內的，然而都市建築高密化的發展，原本可使用的自然氣流，容 易受到鄰棟建築的干擾而無法順利引入室內，因此，在這些外氣氣流受到干擾的結果下，僅 依賴建築原本的開窗方式，是無法提昇室內自然通風的換氣性能，所以，建築的開窗必須加 裝「導風板設計」，透過導風的方式將外氣氣流引入室內。(A).在改善上，利用「不同型式導 風板」將建築外部氣流導入室內，加強自然通風利用，有效減少空調負荷，達到「節能與減

碳」的實質作用。(B).「導風板型式設計」可以區分為「水平導風板」及「垂直導風板」兩類，

各針對不同的外在氣流條件而調整變化，而其導風板的設計影響因子包含「導風板數量」、「導 風板深度」、「旋轉角度」及「氣流方位及風速」等。

相關研究(江哲銘等，2008))指出，開口部加裝水平導風板設計，在開口部面對「正向氣 流」的條件下，當單一空間開口部加裝「水平導風板」時，比較「無加裝導風板之開口部」，

可以有效提昇室內通風換氣率，不僅完全不使用能源消耗以外，又可兼顧遮陽隔熱效果。水 平導風板的設計有圖7.4 列出的這幾項剖面形式，包括大面的水平中軸旋轉窗及多面的水平 百葉，其導風板深度可以依據當地氣侯環境及建築限制條件設計，從4cm 到 144cm 都是有效 的。尤其是運用在外氣風速較低條件 (0.3 m/s)時更為有效，而導風板深度越大其通風換氣率 增加也越多，請見圖7.5。

圖7.4 開口部裝設不同水平導風板剖面設計(江哲銘等，2008)

圖7.5 不同水平導風板深度增加通風換氣率(江哲銘等，2008)

當建築物開口部面對「側向氣流」條件時，可以裝設「垂直導風板」來有效引進室外氣

流進入室內，增加通風換氣效率。相關研究 (陳念祖,2007) 指出，當室外風向平行建築物窗 面時，裝設垂直導風板者有助於室內換氣提升，其換氣率平均較無裝設者增加約2.6 倍，其 中以導風板角度45 度較佳（平均增加 2.9 倍），移除室內污染物濃度具有顯著效果，開口部 裝設不同角度之垂直導風板平面設計請見圖7.6。

圖7.6 開口部裝設不同角度之垂直導風板平面設計 (陳念祖,2007)

(2) 熱浮力換氣設計，透過溫度差異方法，以熱浮力方式置換室內空氣

「熱浮力換氣」為國外常用之自然通風換氣手法，主要是解決當室外開口無風壓或風壓 過小時，造成室外氣流無法有效提供室內通風換氣，此時必須藉助室內及室外的溫度差異條 件，讓室內自然通風透過「熱浮力換氣」的原理，達到污染物移除的效果。目前常見的設計 方法以屋頂加裝「通風換氣塔」或「雙層通風屋頂」方式操作，在通風換氣成效上雖然不如 加裝導風板來得大，卻仍可以有效解決外氣氣流過小，導致無法引入室內的問題，若外在條 件允許，建築物可以同時加裝導風板設計及熱浮力換氣設計。

(3)混合式通風設計-加裝局部排風扇，除了自然通風以外，局部加裝機械風扇改善室內氣流。

混合式通風設計(Hybride Ventilation)為國外最新的通風設計方法，最主要的目的在於透過 混合式通風方法有效降低空調耗能，並兼顧自然換氣條件。目前在自然通風設計，其混合式 通風以加裝局部排風扇的方式，將新鮮外氣引入，室內污染空氣排出，並與室內空調混合達 到節能效果，以簡單、低耗能的排風扇加裝空調設備於室內空間，加強空調通風性能。

機械通風包含混合式通風，將新鮮空氣與室內既存空氣混合， 以達污染物稀釋目的， 此 方式為最普及之室內通風法。另有置換式通風， 即將受污染的空氣排出室外，並導入新鮮空 導風板0 度 導風板22.5 度 導風板45 度 導風板67.5 度

機械通風包含混合式通風，將新鮮空氣與室內既存空氣混合， 以達污染物稀釋目的， 此 方式為最普及之室內通風法。另有置換式通風， 即將受污染的空氣排出室外，並導入新鮮空 導風板0 度 導風板22.5 度 導風板45 度 導風板67.5 度