第二章 文獻回顧
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力學(Computational Fluid Dynamics,
CFD)、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. 計算流體力學(CFD)：
周伯丞 (2000)針對台灣地區的氣候環境，運用紊流模式配合全尺寸之環境實驗 室的實測數據，針對室內風場及換氣量方面進行驗證比對。其研究結果顯示：標準
k 紊流模式與低雷諾數k模式均可用來模擬強制對流之室內流場，然而就計算 時間的考量，則以標準k模式所需要的計算時間較短。而台灣地區的春、秋季適 合自然通風，可利用門窗之間的風壓差異，形成貫流通風，維持室內舒適性。且風 壓通風之效果隨著室外風速增大而漸增。在冬季過冷時期，在夜間睡眠時段宜緊閉 門窗以保溫，不利自然通風。
陳念祖 (2000)採用 CFD 數值模式研究高架地板置換式自然通風方式對室內換 氣效率之影響，並模擬穩態與暫態的室內氣流場和濃度場的模擬，配合小型風洞實 驗檢驗所使用之高架孔隙式地板之特性，以及建築物外圍風場之模擬檢驗不同風速 下受風面與背風面壓差關係，作為數值計算邊界條件之設定。研究結果顯示孔隙地 板之面積比例會影響換氣次數的多寡，一般情況孔隙地板佔樓地板面積4~6%最有效
率。傳統高氣窗方式之空氣交換效率僅達 36%，與置換式通風最佳之空氣交換效率 46%相差近 10%，足以證明高架地板置換式通風方式之換氣效率優於傳統混合式之 通風模式。
Allocca et al. (2003)利用k紊流數值模式探討風壓和浮力合併作用下單側通 風的流況，並提出一個半解析模式分析數值模式的結果。其研究成果顯示依據數值 模式之結果計算換氣率(ACH)和半解析解相差約為 10%，但數值模式對於邊界條件如 何設定非常敏感，且計算區域僅限於室內環境會造成極大的誤差，必須同時模擬室 外與室內的風場。
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、外空氣交換 率和室外汙染物在室內擴散的速率。迎風面設置開口為改善室內空氣品質的一個重 要關鍵。而在側風面與背風面增設開口能有效地維持適當的空氣交換率，可幫助降 低室內汙染物的濃度。
Evola and Popov (2006)利用k紊流模式和重整化群(Renormalization Group, RNG)模式研究風壓通風的問題，流況包括貫流通風和單側通風。兩模式計算結果與 風洞實驗之數據比較後發現：k紊流模式的計算結果誤差較大，重整化群模式的 結果則較接近實測之通風量。
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k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，室外溫度對室內溫 度場影響甚鉅。欲藉由室內產生之熱量(內部負荷)驅動的浮力通風，其降溫效果並不 顯著，必須輔以其他自然通風(風壓通風)或機械設備來達成室內降溫之目的。而開口
位置所形成之換氣路徑愈直接則降溫效果愈佳，開口數量愈多亦能改善室內熱環 境，但影響之程度有限；當室外溫度超過30oC時，天窗設置之影響不顯著。
2. 多區間模式(Multizone model)：
Dascalaki et al. (1999)比較利用COMIS模式與實場監測來預測建築物單側通風 與貫流通風的通風量，此研究提出了在室內隔間的門窗所使用的流量係數Cd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Cd
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)提出了一個可以簡易計算房間中風場與溫度分佈的數值 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。
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
Kurabuchi et al. (2004)提出一個局部動力相似(Local dynamic similarity)理論，認 為開口的流量係數與風向角、開口位置、開口附近是否有建築物的情形皆無關，僅 洞實驗和大渦流模式(Large Eddy Simulation, LES)的驗證。亦即在任何風向角度和開 口位置，皆可由無因次壓力P 準確的預測出流量係數。 R*
Chiu and Etheridge (2007)探討外部風場對銳緣開口(Sharp-edged opening)和長開 口(Long opening)之流量係數的影響。作者利用計算流體動力學(CFD)及風洞實驗分析
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
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