Pada dasarnya, ventilasi alami yang dapat diterapkan pada bangunan dapat dibagi menjadi dua jenis: ventilasi tekanan angin dan ventilasi termal buoyancy. Kedua jenis ventilasi alami ini disebabkan oleh perbedaan tekanan udara yang terbentuk secara alami, dan desain arsitektur yang berbeda diperlukan untuk memaksimalkan efektivitas kedua metode ventilasi alami ini.
1. Ventilasi tekanan angin
Ketika angin bertiup ke arah depan bangunan, area tekanan positif dihasilkan di sisi berangin karena penghalang permukaan bangunan. Setelah aliran udara dibelokkan, ia melewati sisi dan atap bangunan, dan area tekanan negatif dihasilkan di sisi dan belakang. Ventilasi tekanan angin menggunakan perbedaan tekanan antara sisi berangin dan sisi berlindung bangunan untuk mencapai ventilasi alami bangunan.
2. Ventilasi termal buoyancy
Karena ketidakstabilan angin alami, atau karena pengaruh bangunan tinggi dan vegetasi sekitar serta luas jendela bangunan yang tidak mencukupi, prinsip ventilasi termal buoyancy harus dipertimbangkan untuk mempercepat ventilasi. Prinsip ventilasi termal buoyancy adalah bahwa udara panas naik dan dikeluarkan dari ventilasi exhaust di bagian atas bangunan, dan udara dingin segar dari luar masuk ke ruangan dari saluran udara di bagian bawah bangunan, sehingga membentuk gerakan aliran udara yang tidak terputus di dalam ruangan. Artinya, ventilasi dicapai dengan menggunakan perbedaan densitas udara yang disebabkan oleh perbedaan suhu antara udara dalam dan luar ruangan dan perbedaan ketinggian antara saluran masuk dan saluran keluar.
Saat menggunakan desain ventilasi termal buoyancy, harus dipertimbangkan bahwa saluran udara untuk aliran udara harus diatur pada posisi rendah di ruangan, dan saluran udara harus diatur di sisi lain ruangan menghadap saluran udara masuk, dan pada posisi tinggi. Jarak vertikal antara saluran udara masuk dan saluran udara harus memanfaatkan prinsip termal buoyancy sepenuhnya, menggunakan atap kaca atau ventilasi atap. Metode ventilasi termal buoyancy tidak bergantung pada tenaga angin. Pada musim panas tanpa angin, termal buoyancy yang terbentuk secara alami masih dapat menghasilkan aliran udara yang relatif stabil. Selain itu, karena efek termal buoyancy tidak bergantung pada tekanan angin dan arah angin, dapat lebih otonom dalam pengaturan saluran udara.
Bentuk bangunan dapat menciptakan tekanan angin, sehingga efektif mendorong aliran udara melalui bagian bukaan bangunan. Tentu saja, ada banyak pertimbangan lain untuk desain ventilasi bangunan. Dalam pedoman desain banyak peraturan bangunan, saran berikut biasanya diberikan:
1. Orientasi dan lokasi bangunan: Ketika kapasitas ventilasi perlu disesuaikan dengan maksimum, lokasi yang berangin harus dipilih untuk bangunan, dan saat merancang orientasi bangunan, dinding berangin harus dirancang tegak lurus dengan arah angin musim panas lokal
2. Bentuk dan ukuran bangunan: Bangunan yang menggunakan ventilasi alami tidak boleh dirancang terlalu dalam, jika tidak akan sulit untuk mengalirkan udara segar ke setiap bagian bangunan
3. Pertimbangan lain: jenis dan penggunaan jendela, jenis, bentuk, dan ukuran bukaan; metode konstruksi dan detail; elemen eksternal; pertimbangan untuk perencanaan perkotaan
Dalam desain ventilasi alami, konsep desain dari dua metode ventilasi yang disebutkan di atas, yaitu berbasis angin dan termal buoyancy, harus digunakan sepenuhnya. Pertimbangan dalam desain termasuk:
1. Kurangi hambatan saluran masuk udara dari luar (seperti tanaman atau rintangan situs) atau dari dalam (seperti perabotan dan partisi interior) untuk meningkatkan sirkulasi udara
2. Saluran masuk udara dan saluran udara ruangan harus diatur di area tekanan yang berlawanan dari ruangan, termasuk bukaan di dinding berangin dan dinding berlindung, atau bukaan di dinding berangin dan atap
3. Semua ruangan harus memiliki saluran masuk udara dan saluran udara, dan setidaknya salah satu bukaan harus dilengkapi dengan jendela yang dapat disesuaikan untuk mengontrol aliran udara. Saluran masuk udara harus diatur pada posisi yang lebih rendah di ruangan; saluran udara harus diatur di sisi lain menghadap saluran udara masuk dan pada posisi yang lebih tinggi
Untuk membangun sistem ventilasi yang lebih handal, lebih murah, dan lebih efisien energi, kita harus memahami dengan jelas keterbatasan bangunan dan menggunakan berbagai strategi desain yang disebutkan di atas untuk mengintegrasikannya ke dalam desain bangunan. Keterbatasan bangunan meliputi aspek berikut: jenis bangunan, lingkungan lokal, iklim, dan peraturan bangunan. Dengan mengetahui persyaratan ini, para desainer dapat menentukan ukuran kipas, bukaan bangunan, dan saluran ventilasi.
1. Jenis bangunan: tujuan bangunan, orientasi dan penampilan bangunan yang diusulkan, serta ukuran dan lokasi jendela.
2. Lingkungan lokal: arah angin lokal yang umum, kualitas udara, dan struktur di sekitar bangunan yang diusulkan
3. Iklim: suhu dan kelembaban lokal
4. Aturan bangunan: aturan lokal, standar (seperti standar ASHRAE) atau pedoman. Pedoman desain umumnya menentukan persyaratan ventilasi spesifik. Persyaratan ventilasi meliputi: konsentrasi maksimum polutan udara yang diizinkan, tingkat pembangkitan panas, dan tingkat peremajaan udara, dll.
