基本的に、建物に適用できる自然換気は、風圧換気と熱浮力換気の2種類に分けることができます。これら2種類の自然換気は、自然に形成された気圧差によって引き起こされ、これら2つの自然換気方法の効果を最大限に引き出すために異なる建築設計が必要です。
風圧換気
建物の正面に風が吹くと、建物表面の障害により風上側に正圧領域が生成されます。空気流が偏向された後、建物の側面と屋根を迂回し、これらの側面と背面に負圧領域が生成されます。風圧換気は、建物の風上側と風下側の圧力差を利用して建物の自然換気を実現します。
熱浮力換気
自然風の不安定さや周囲の高い建物や植生の影響、建物の窓面積の不足により、換気を加速するために熱浮力換気の原理を考慮する必要があります。熱浮力換気の原理は、暖かい空気が上昇し、建物の上部の排気口から排出され、外部からの新鮮な冷たい空気が建物の底部の空気取り入れ口から室内に入り、これにより室内で連続した空気流動が形成されます。つまり、室内外の空気温度差と空気取り入れ口と排気口の高低差によって引き起こされる空気密度差を利用して換気が実現されます。
熱浮力換気設計を使用する場合、空気流のための空気取り入れ口は部屋の低い位置に設定されるべきであり、空気取り出し口は部屋の反対側に設定され、空気取り入れ口を向いて高い位置に設定されるべきです。空気取り入れ口と空気取り出し口の垂直距離は、熱浮力の原理を最大限に活用するために、天窓や屋根の換気口を使用します。熱浮力換気方法は風力に依存しません。風のない夏季でも、自然に形成された熱浮力は比較的安定した空気流を生み出すことができます。また、熱浮力効果は風圧や風向に依存しないため、空気取り入れ口の設定においてより大きな自律性があります。
建物の形状は風圧を作り出すことができ、それにより建物の開口部を通じて効果的に空気流を駆動させることができます。もちろん、建物換気設計には他にも多くの考慮事項があります。多くの建物規制の設計ガイドラインでは、通常、以下のような提案がされます:
建物の方向と位置: 換気容量を最大限に調整する必要がある場合、建物のために風通しの良い場所を選択し、建物の方向を設計する際には、風上側の壁を地元の夏季風向に垂直に設計するべきです
建物の形状とサイズ: 自然換気を使用する建物はあまり深く設計してはいけません。そうでないと、建物のすべての部分に新鮮な空気を供給するのが難しくなります
その他の考慮事項: 窓の種類と使用、開口部の種類、形状、サイズ; 施工方法と詳細; 外部要素; 都市計画の考慮事項
自然換気の設計では、上記の2つの換気方法、風力駆動と熱浮力の設計コンセプトを十分に活用する必要があります。設計における考慮事項は以下の通りです:
1. 外部からの空気取り入れ口の障害物を減らす（植物や敷地の障害物など）または内部からの障害物（家具や内部仕切りなど）を減らして空気循環を増やす
2. 部屋の空気取り入れ口と空気取り出し口は、部屋の反対の圧力領域に設定されるべきであり、風上側の壁と風下側の壁、または風上側の壁と屋根に開口部が設けられるべきです
3. 全ての部屋には空気取り入れ口と空気取り出し口が必要であり、少なくとも1つの開口部には空気流を制御するための調整可能な窓が設置されるべきです。空気取り入れ口は部屋の低い位置に設定されるべきであり、空気取り出し口は空気取り入れ口を向いた部屋の反対側に高い位置に設定されるべきです
より信頼性が高く、コストが少なく、エネルギー効率の良い換気システムを構築するためには、建物の制約を明確に理解し、上記で述べたさまざまな設計戦略を建物設計に統合する必要があります。建物の制約には、建物の種類、現地環境、気候、建物規制などが含まれます。これらの要件を知ることで、設計者はファンのサイズ、建物の開口部、換気ダクトを決定することができます。
1. 建物の種類: 建物の目的、提案された建物の方向と外観、窓のサイズと位置
2. 現地環境: 一般的な現地の風向、空気品質、および提案された建物の周囲の構造
3. 気候: 現地の気温と湿度
4. 建物規則: 地元の規則、基準（例: ASHRAE基準）またはガイドライン。設計ガイドラインは通常、特定の換気要件を指定します。換気要件には、空気汚染物質の最大許容濃度、発熱率、換気率などが含まれます。
