通風理論

建築物通風主要是以空氣流通的方式來提供新鮮的空氣，藉 以稀釋或排除室內的污染物，使室內空氣維持在舒適的程度與品 質。建築物可藉由機械或自然通風達到換氣的需求。以下分別將 通風與換氣加以說明。

換氣依動力的來源不同分成以自然力的自然換氣及機械力 的人工換氣；而自然換氣又細分為兩種，一為以室外溫度差作為

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動力的重力換氣，二為以加諸建物外壁面風壓為動力的重力換 氣。人工換氣則是以換氣扇、送風機等機械力為原動力。誘導式 自然通風的方式有二種，為風力通風以及浮力通風，另一個則為 機械通風。

一、 風力通風

風力換氣為通風的典型形態，靠風壓作用而達成換氣；

戶外風速超過 1.5m/s 時，依風力可促成自然之換氣。此項換 氣是由換氣孔、門窗之間隙所侵入之空氣及自該處吸出之空 氣所達成，其換氣量依開口部之配置情形而定，故建築物之 開口部位應依其夏季之主要風向而決定之。

如圖 2-6 所示，風速較大時，建築物之背風面因有負壓 而有吸力，故風壓係數較其他部位大，依風力計算其換氣量 時，應按迎風面及背風面兩面換氣和計算。【C2】

圖 2-6 屋頂外牆風壓圖

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而建築物屋頂形狀對於風壓係數的影響，於【E1】中以 一面積 30 ㎡、高度 3~4m、斜屋頂向迎風面傾斜 10 度的建築 物作為與其他屋頂形式比較的參考依據，其風壓係數 C₀＝ 0.6；圖 2-7 為其他各屋頂形狀之壓係數與 C0間之關係。

圖 2-7 屋頂形狀對風壓係數的影響

基本通風理論式如下：【E2】

Unidirectional (one way) flow through a simple opening Volume flow rate (m3/s)



 2p A C Q _d

(a) Mass flow rate (kg/s)



 

 2 p

A C

Q _d

(b)

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Cd ：discharge coefficient 流量係數。當牆厚度相對於開 口直徑很小時，Cd 的常用值為 0.63，反之則為 0.8

A ：area of opening (m2) 開口面積 ρ ：density of air (kg/m3)空氣密度

△p：statistic pressure difference (kg/m2)靜壓力差 For steady wind driven flow,

Ps = Cp Pv (c) Pv：wind velocity pressure

△p is given by:

△p = 0.5 ρVrCp (d) Vr ：風速

Cp ：開口部壓力係數

For a number of openings in parallel 多個平行開口部:

Cd A=

  ^C

^d

^A 

ⁱ (e) and for a number of openings in series 續列的開口部:



¹



^{2 }



₍ ¹ ₎²

i

d

A C

d

A

C

(f) 因此當上下各有一個牆厚度小的開口時

 C

_d

A

^1total



² 

C

_d²¹

A

_upper² 

C

_d²¹

A

_lower²

(f-1) 此二開口面積相等且皆為 A 時

 C

d

A

¹total



²

C

_d²²

A

²



(f-2) 因此當一個空間內有一對牆厚度小且面積皆為 A 的開 口，氣流一進一出，且室內流阻很小時，式(1)成為



A p

C

Q _{d total} 

(g)

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二、 重力通風 (一) 換氣的動力

換氣動力分為自然力產生的換氣和人為力控制的換氣 二種。前者叫做自然換氣，又可細分為以室內外溫差（空 氣密度差）做原動力的重力換氣，和加諸建物的外壁面風 壓為原動力的風力換氣二種，兩者的差別相當大。另外一 種則是以換氣扇、送風機等機械力為原動力來強制進行換 氣，因此叫人工換氣或動力換氣，也可稱為機械換氣。

自然換氣的力量有限，因此如果室內需要大量換氣 時，就得使用人工換氣的方法，否則無法達到所要求的換 氣量。

(二) 重力換氣的原理

室內外氣溫不同時，則空氣之密度即有差異，產生壓 力差而達成換氣作用。一般而言，室內氣溫較外氣溫為高，

因此較輕的室內空氣自上方開口向外溢出，而較重的外氣 自下方開口流入室內，此為重力換氣的原理，故重力換氣 又稱為浮力換氣。

空氣會流動是因為有壓力差（氣壓差）的關係，這時 室內周壁壓力差的分布，就像（圖 2-8）一樣（實際上即使 在同一房間內，高度不同溫度也就不同，因此壓力不完全 是（圖 2-8）直線分布，而是（圖 2-9）般的曲線分布形狀），

而中間壓力差為 0 的地方，叫做中性帶。

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圖 2-8 室內外溫差產生的壓力分布 圖 2-9 實際的壓力分布

(三) 煙囪效應（浮力通風）

室內空間氣溫大於室外空氣溫度時，室內空氣密度低 於室外空氣室內外有了溫差就會產生差異而形成自然通 風。此時中間壓力差為零（又稱中性帶），一般中性軸的下 方是空氣流入側而上方則是空氣流出側。由於空氣溫度影 響了密度，熱空氣密度小，重量輕，向上升。冷空氣密度 大，重量重，向下降。因此可藉由冷熱空氣之交替作用，

使冷空氣流入空間之內而將空間原來熱空氣向上向外排 出。煙囪的作用即在於利用於此冷熱空氣密度之不同導出 此熱空氣，因此此種利用冷熱空氣密度差異之排氣作用稱 為煙囪效應。【C7】

北京清華大學在超低能耗示範樓中，亦應用了煙囪效 應，結合熱壓通風以及風壓通風，配合建築物本身之結構 形式，及外部的環境特點，在走廊及樓梯間設置三個通風 豎井，負責不同樓層的熱壓通風，並於屋頂設置玻璃煙囪，

利用太陽之輻射熱能強化通風，如圖 2-10。【C8】

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圖 2-10 北京清華大學示範樓通風示意圖 三、 置換通風

置換通風為機械通風的一種，起源於北歐，為一種新 型的通風形式，1978 年德國柏林的一家鑄造車間首先使用 了置換通風裝置。現在置換通風廣泛應用於工業建築、民 用建築和公共建築，北歐的一些國家 50%的工業通風系 統、25%的辦公通風系統採用了置換通風系統。我國的一些 工程開始採用了置換通風系統，並取得了令人滿意的效果。

置換通風可使人員工作區域具有較高的空氣品質、熱 舒適性與通風效率，同時也能節約建築耗能，其工作原理 是將極低的送風速度（0.25m/s 以下）將新鮮的冷空氣由房 間底部送入室內，由於送入的冷空氣密度大而沉積在房間 底部，當冷空氣受人員、設備等熱源影響而加熱形成上升 氣流，將熱空氣帶至房間上部，脫離人員之工作區。回風 口設於房間頂部，熱空氣就從頂部排出，如圖 2-11。【C9】

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圖 2-11 置換通風原理圖

由於置換通風使用接近地面或人體高度的出風口或新 鮮空氣入口，常用約 13 ℃的出風溫度會造成風擊(cold drafting)，所以當風速控制在一般狀況時，出風溫度常要提 高至 18 ℃以上，風管截面積因此加大，造成增加管道造價 與管道間尺寸的缺點。然而，由於室內溫度分布會有層化 的現象，下低上高，舒適溫度只要控制在人活動的高度就 可，反而可以降低冷凍噸數，降低耗電量。

表 2-8 混合通風與置換通風方式比較【C9】

混合通風 置換通風

目標 全室溫溼度均勻 工作區舒適性

動力 流體動力控制 浮力控制

原理 氣流強烈摻混

送風溫差大風速高

氣流擴散浮力提升 送風溫差小風速低

流態 回流區為紊流區 送風區為層流區

分布 上下均勻 溫度分層

效果 消除全室負荷

空氣品質接近於回風

消除工作區負荷 空氣品質接近於送風

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一、 發展背 能（Energy 需求，訂定

Saving）、 定我國的綠

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政府建立「綠建築標章制度」以來，綠建築政策已經成為 我國永續發展政策中最重要的一環。2001 年行政院核定實施

「綠建築推動方案」，要求總工程經費五千萬元以上的公有新 建建築物必須取得「候選綠建築證書」始可發包施工，亦即由 政府帶頭做起，引導民間業界跟進，更令我國綠建築發展突飛 猛進，成效卓著，成為世界綠建築政策最有成效的國家之一。

圖 3-2 綠建築數目民間業界參與逐年增加

綠建築九大評估指標系統，包括：「綠化量」、「基地保水」、

「水資源」、「日常節能」、「二氧化碳減量」、「廢棄物減量」、及

「污水垃圾改善」、「生物多樣性」及「室內環境」。隨著我國綠 建築設計能力與品質日漸提升，自 2007 年開始推行「綠建築分 級評估制度」，等級由合格至最優等依序為合格級、銅級、銀級、

黃金級、鑽石級等五級，除與國際趨勢同步，也是提升綠建築 水準的有效策略。

2008 年行政院推出「生態城市綠建築推動方案」，使我國 的綠建築更進一步邁入永續都市政策的階段，2010 年更推出

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「智慧綠建築推動方案」，並於 2016 年賡續推動「永續智慧城 市-智慧綠建築與社區推動方案」，決定擴大綠建築成為永續國 土綠色產業之政策。在前述各項推動方案中，綠建築仍是最核 心的關鍵，內政部建築研究所為擴大臺灣 EEWH 評估範疇，並 帶動國內綠建築技術及產業發展，於 2012 年完成綠建築分類 評估體系，將我國原有一體適用的綠建築評估通用版本，發展 為 綠 建 築 評 估 家 族 ， 包 括 基 本 型 （ EEWH-BC ）、 住 宿 類

（EEWH-RS）、社區類（EEWH-EC）、舊建築改善類（EEWH-RN）

及廠房類（EEWH-GF）等五類，從此我國正式邁入綠建築分類 評估的時代，並於 2015 年全面更新手冊，使其評估功能更加完 備，有效落實節能減碳目標。

為因應國際化需求，企業或廠商為增加國際市場的競爭力 及商機，於境外設立工廠或基地建築開發時，主動表達希望能 取得臺灣綠建築標章認證，以提升企業環保永續形象，為減緩 地球暖化善盡一己之力。有鑑於此，內政部建築研究所於2017 年以EEWH-BC版為基礎，導入在地氣候條件、相關法令、設計 慣例修正之「當地基準評估法」，於今(106)年完成「境外綠建 築標章申請審核認可及使用作業要點」及出版「綠建築評估手 冊-境外版(EEWH-OS)」，境外綠建築標章認證，自106年7月1 日起開始正式受理申請。

二、 評估架構

臺灣綠建築評估系統EEWH分為4大指標群與9項指標內容 (表2-1)，為因應我國缺水缺電的危機，其中日常節能指標與水 資源指標為必要的門檻指標，亦即沒通過該指標，就無法取得

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綠建築標章認證。

表 3-1 臺灣綠建築評估系統 EEWH【C10】

大指標群

指 標 內 容

指標名稱 評估要項

生態

1.生物多樣性指標

生態綠網、小生物棲地、

植物多樣化、土壤生態 2.綠化量指標 綠化量、CO2固定量

3.基地保水指標 保水、儲留滲透、軟性防洪 節能 4.日常節能指標（必要） 外殼、空調、照明節能

減廢

5. CO2減量指標 建材 CO2排放量

6.廢棄物減量指標 土方平衡、廢棄物減量

健康

7.室內環境指標 隔音、採光、通風、建材

7.室內環境指標 隔音、採光、通風、建材

在文檔中 綠建築自然通風潛力評估方法之研究 (頁 34-0)