室內設計裝潢教學講解-病態建築物防治-自然通風

本文摘要：

　　重視風水卻不懂通風換氣以建構健康生活空間！

　　建築師、室內設計師、裝潢師傅成本利潤考量，消費者因報價單預算限制欠缺建材常識，全是揮發性有機物致癌物質充斥的空間。

　　系統櫃塑合板，木心板夾板密集板甲醛，強力膠的油性溶劑充斥。加以發電政策之燃煤火力發電廠惡質空氣汙染，敬請謹慎選擇口罩空氣清淨機以避免傷害健康。

寫作緣由：

　　風水，風生水起，華人重視風水之說，理應非常重視通風換氣，建構健康的生活空間才對，其實，不然！

　　加以，在建築師、室內設計師、裝潢師傅成本利潤考量與誠信問題，消費者基於報價單預算限制，對建材的常識欠缺，舉目望去，到處是揮發性有機物致癌物質充斥的空間。

　　系統櫃塑合板，木心板，夾板，密集板的甲醛，強力膠的苯，甲苯，正己烷，正庚烷等等油性溶劑充斥在工作與居家空間。加上近年來執政當局不當的發電政策，引起燃煤火力發電廠的惡質空氣汙染，即使戴口罩，買空氣清淨機，依然不知道如何活出健康的未來。

　　所以，著手整理多年筆記的相關經驗與心得，希望對於徬徨的國人，在避免病態住宅，營造健康生活空間方面，多少有些幫助。

　　自然通風是指，在不使用機械系統的情況下，向室內空間供應空氣和從室內空間排出空氣的過程。

　　自然通風乃是藉由自然力所產生的壓力差，外部空氣流向室內空間。在建築物中有兩種自然通風：風力通風和煙囪效應通風。

　　風力驅動的通風，源於建築物或結構周圍的風力產生不同壓力，並且透過建築物既有的周邊開口，允許空氣流經建築物。

　　煙囪效應的通風，則是由於內部和外部之間的溫差引起的定向浮力的結果。

　　由於內部和外部之間的空氣流動，所帶來的內部溫度調節是由自然通風過程產生的，包括來自人們活動所產生的熱量，和風力效應藉由通風口的開啟閉合，是可調變的，所以自然通風的建築物常常被人們稱為“會呼吸的建築物”，是健康建築物的必要元素。

風壓的形成

　　空氣的靜壓，是指自由流動之氣流中的壓力，在天氣圖中用等壓線描繪。靜態壓力的差異來自全球和小氣候熱對流現象，並產生我們稱之為風的氣流。動態壓力是指當風與山體或建築物等物體接觸時所施加的壓力，它由以下公式描述：

ｑ=½ρυ²

　　其中（使用公制單位）：

　　ｑ=動態壓力(巴斯卡)；
　　ρ= kg / m3（例如空氣密度）；
　　υ=流體速度（m / s）。

風對建築物的影響

　　建築物會明顯影響通風和戶外空氣滲透率以及相關的熱損失或熱量收益。由於氣流與地面摩擦所產生的阻力之故，風速隨著高度減少而降低。所以低樓層的風速相對較小，樓層越高，感受到的風速就越大。

　　風對建築物的影響造成了建築物迎風面的正面壓力，以及建築物背風面和側面的負壓力（較小的風壓）。因此，建築物的形狀和局部的氣流模式，對於風壓的影響來說，是至關重要的影響要素，最終將決定氣流通過建築物的門窗進入室內的結果。

　　實際上，通過與自然環境（樹木，山丘）和城市環境（建築物，結構）的相互作用，風壓會有很大的變化，因而產生複雜的氣流形式。所以，不同氣候地區的傳統建築，在很大程度上依賴風力通風的相關設計，來保持建築物內部空間，關於溫度方面的舒適條件。

風力通風的相關設計

　　各國建築規範和其他相關文獻中提供了設計指南，包括許多特定領域的各種建議，如：

建築位置和方向（例如北半球的方屋座向偏好座北朝南，高緯度的北半球地區更愛好座東北朝西南的震旦走向。）
建築形式和尺寸
室內分區和佈局
窗口類型，操作位置和形狀
其他孔徑類型（門，煙囪）
施工方法和詳圖（門窗緊閉時，屋外氣流滲透進入室內的情形）
外部元素（牆壁的厚薄與材質，增設外牆形成屏風效果）
城市規劃條件

　　以下設計指南選自國立建築科學研究所（National Institute of Building Sciences）出版的“整體建築設計指南（Whole Building Design Guide）”：

通過選擇與夏季垂直的建築物的屋脊來最大化風致通風
自然通風區的寬度應該很窄已產生足夠的風速（最大13.7米[45英尺]）
房間應該有兩個獨立的進氣和排氣口。排氣口位置應高於入口以最大限度地提高煙囪效應，將窗戶對準房間並彼此偏移，以最大化房間內的空氣對流混合與交換，同時盡量減少房間內的氣流阻塞（即不通風的區域，也是華人社會傳統風水所指的穢氣所在）。
窗戶開口應可由住戶自行操作調整。
考慮使用天窗或通風天窗。

煙囪效應通風

　　藉由於內部和外部空氣的密度不同，以空氣浮力產生通風效果，這主要是由於溫度差異引起的。

　　當兩個相鄰空氣體積之間存在溫度差時，溫暖的空氣將具有較低的密度並且更具浮力，因此將升高到冷空氣之上，產生向上的空氣流。在傳統的壁爐中，即是利用此種強制上升的浮力，產生通風的效果。

　　被動並聯式通風器在大多數浴室和其他類型的，無門窗可以直接對外通風的空間都是常見的，因其內部空氣無法直接與戶外進行交換，因此用並聯管路想方設法一路連接直到與戶外通風口相連。

　　為了使建築物藉由煙囪效應來通風，並且達到所需的充分通風效果，那麼，建築物內外的溫度必須不同，使其可以造成浮力差異進行對流。

　　當室內溫度高於室外時，室內空氣升起，並在較高的開口處逃離建築物，從而形成自然對流。如果有高度較低的建築物開口，則外部較冷，密度較高的空氣通過此類開口得以進入建築物，從而產生上升氣流置換整體建物氣體，達到通風的目的。

煙囪效應通風的好處：（參見Linden，P Annu Rev Fluid Mech，1999）

不依靠風：當最需要的時候，仍然可以在炎熱的夏日進行。
穩定的氣流（與風力通風相比）
在選擇進氣口區域時有更好的控制
是可持續方法

煙囪效應通風的限制：

與強風時的風力通風相比，風速更低
依靠溫度差異（內部/外部）
設計限制（高度，孔徑的位置），可能會導致額外的成本（通風器堆棧，較高的空間）
在建築物中引入的空氣質量可能會受到污染，例如由於靠近城市或工業區域（儘管這也可能是風力驅動通風的一個因素）

另外，建築物中的自然通風主要依靠風力條件下的風壓差，但是煙囪效應可以

a）增強這種通風，並且

b）在靜止的日子裡保證依然有空氣流量進行室內外的換氣。

煙囪效應的通風可以通過建築物的空氣流入，不完全依靠風向來實現。在這方面，透過煙囪效應可以在某些類型的污染環境，例如城市中提供改善的空氣質量。也可以通過建築物的背面或庭院抽取空氣，避免街道立面的直接污染和噪音。

風力通風也可以增強煙囪效應的通風效果，但也可以根據其速度，方向和進氣口和出氣口的設計，而降低煙囪效應的通風效果。

因此，在設計煙囪效應通風時，必須考慮到當地氣候（也包括該棟建築物周遭的微氣候）的盛行風向。

煙囪效應通的計算（此章節屬於專業技術細瑣規定，非專業人士可以略過）

　　通過以下等式可以估算具有兩個不同高度通風口，其煙囪效應的自然通風流量：

公制單位：

其中：
QS =浮力驅動的通風量，m³/ s
A =開口橫截面積，m²（假定進出口面積相等）
Cd =開放時的放電係數（典型值為0.62）
g =地球上的重力加速度，約9.81米/秒
Hd =下開口中點到上開口中點的高度，m
TI =入口和出口之間的平均室內溫度，K（以絕對溫度計算，如30℃=273+30=303K)
TO =室外溫度，K（以絕對溫度計算，如30℃=273+30=303K)