Cơ bản, thông gió tự nhiên có thể được áp dụng cho các công trình được chia thành hai loại: thông gió áp suất gió và thông gió nổi nhiệt. Cả hai loại thông gió tự nhiên đều do sự khác biệt về áp suất không khí tự nhiên tạo ra, và yêu cầu thiết kế kiến trúc khác nhau để tối đa hóa hiệu quả của hai phương pháp thông gió tự nhiên này.
1. Thông gió áp suất gió
Khi gió thổi về phía trước của công trình, một khu vực áp suất dương được tạo ra ở phía hướng gió do sự cản trở của bề mặt công trình. Sau khi luồng không khí bị lệch hướng, nó tránh qua các bên và mái của công trình, và tạo ra một khu vực áp suất âm ở các bên và phía sau. Thông gió áp suất gió sử dụng sự khác biệt áp suất giữa các bên hướng gió và hướng gió ngược của công trình để đạt được thông gió tự nhiên của công trình.
2. Thông gió nổi nhiệt
Do sự không ổn định của gió tự nhiên, hoặc do ảnh hưởng của các công trình cao và cây cối xung quanh và diện tích cửa sổ không đủ của công trình, cần xem xét nguyên lý thông gió nổi nhiệt để tăng tốc thông gió. Nguyên lý thông gió nổi nhiệt là khi không khí nóng nổi lên và được xả từ các lỗ thông gió ở đỉnh của công trình, và không khí lạnh tươi từ bên ngoài đi vào phòng từ lối vào không khí ở dưới của công trình, từ đó tạo ra một luồng không khí liên tục di chuyển bên trong. Đó là, thông gió được đạt được bằng cách sử dụng sự khác biệt về mật độ không khí do sự khác biệt về nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài trời và sự chênh lệch độ cao giữa lối vào và lối thoát.
Khi sử dụng thiết kế thông gió nổi nhiệt, cần xem xét rằng lối vào không khí cho luồng không khí nên được đặt ở vị trí thấp trong phòng, và lối thoát không khí nên được đặt ở phía đối diện của phòng, hướng về lối vào không khí, và ở vị trí cao. Khoảng cách dọc giữa lối vào không khí và lối thoát không khí nên tận dụng đầy đủ nguyên lý nổi nhiệt, sử dụng cửa sổ trần hoặc lỗ thông gió trên mái. Phương pháp thông gió nổi nhiệt không phụ thuộc vào sức gió. Trong mùa hè không gió, hiệu ứng nổi nhiệt tự nhiên vẫn có thể tạo ra luồng không khí tương đối ổn định. Ngoài ra, vì hiệu ứng nổi nhiệt không phụ thuộc vào áp suất gió và hướng gió, có thể tự do hơn trong việc thiết lập lối vào không khí.
Hình dạng của công trình có thể tạo ra áp suất gió, từ đó hiệu quả đẩy luồng không khí qua phần mở của công trình. Tất nhiên, còn nhiều xem xét khác cho thiết kế thông gió công trình. Trong hướng dẫn thiết kế của nhiều quy định xây dựng, thường đưa ra các gợi ý sau:
1. Hướng và vị trí của công trình: Khi năng lực thông gió cần được điều chỉnh đến tối đa, nên chọn một vị trí có gió cho công trình, và khi thiết kế hướng của công trình, tường hướng gió nên được thiết kế vuông góc với hướng gió mùa hè địa phương
2. Hình dạng và kích thước của công trình: Các công trình sử dụng thông gió tự nhiên không thể được thiết kế quá sâu, nếu không sẽ khó để đưa không khí tươi đến mọi phần của công trình
3. Xem xét khác: loại và sử dụng cửa sổ, loại, hình dạng và kích thước của các lỗ thông gió; phương pháp và chi tiết thi công; yếu tố bên ngoài; xem xét cho quy hoạch đô thị
Trong thiết kế thông gió tự nhiên, các khái niệm thiết kế của hai phương pháp thông gió đã đề cập ở trên, thông gió do gió và thông gió nổi nhiệt, nên được tận dụng đầy đủ. Xem xét trong thiết kế bao gồm:
1. Giảm cản trở lối vào không khí từ bên ngoài (như cây cối hoặc chướng ngại vật trên công trình) hoặc từ bên trong (như đồ đạc và vách ngăn nội thất) để tăng cường lưu thông không khí
2. Lối vào không khí và lối thoát không khí của phòng nên được đặt ở khu vực áp suất đối lập của phòng, bao gồm các lỗ thông gió trên tường hướng gió và tường hướng gió ngược, hoặc các lỗ thông gió trên tường hướng gió và mái
3. Tất cả các phòng nên có lối vào không khí và lối thoát không khí, và ít nhất một trong các lối vào nên được trang bị cửa sổ có thể điều chỉnh để kiểm soát luồng không khí. Lối vào không khí nên được đặt ở vị trí thấp trong phòng; lối thoát không khí nên được đặt ở phía đối diện hướng lối vào không khí và ở vị trí cao hơn
Để xây dựng một hệ thống thông gió đáng tin cậy, ít tốn kém hơn và tiết kiệm năng lượng hơn, chúng ta phải hiểu rõ các hạn chế của công trình và sử dụng các chiến lược thiết kế khác nhau đã đề cập ở trên để tích hợp chúng vào thiết kế công trình. Các hạn chế của công trình bao gồm các khía cạnh sau: loại công trình, môi trường địa phương, khí hậu và quy định xây dựng. Biết những yêu cầu này, các nhà thiết kế có thể xác định kích thước của quạt, các lỗ thông gió và ống thông gió.
1. Loại công trình: mục đích của công trình, hướng và diện mạo của công trình đề xuất, và kích thước và vị trí của cửa sổ.
2. Môi trường địa phương: hướng gió địa phương thông thường, chất lượng không khí, và cấu trúc xung quanh công trình đề xuất
3. Khí hậu: nhiệt độ và độ ẩm địa phương
4. Quy định xây dựng: quy định địa phương, tiêu chuẩn (như tiêu chuẩn ASHRAE) hoặc hướng dẫn. Hướng dẫn thiết kế thường chỉ định yêu cầu thông gió cụ thể. Yêu cầu thông gió bao gồm: tối đa nồng độ cho phép của các chất gây ô nhiễm không khí, tỷ lệ sinh nhiệt, và tỷ lệ đổi mới không khí, v.v.
