Thông gió tự nhiên, hay còn gọi là hệ
thống thông gió thụ động, nghiên cứu áp dụng sự chuyển động của luồng
không khí bên ngoài nhà và chênh lệch áp suất giữa các luồng không khí
nhằm làm mát và đảm bảo thông thoáng cho ngôi nhà một cách thụ động.
Thông gió tự nhiên rất quan trọng bởi vì
nó có thể giúp đảm bảo cung cấp không khí trong lành cho ngôi nhà mà
không dùng các thiết bị quạt. Với các vùng khí hậu nóng và ấm áp, nó có
thể đáp ứng được nhu cầu làm mát của công trình mà không phải dùng đến
các hệ thống điều hòa nhiệt độ cơ khí. Lượng năng lượng tiết kiệm được
từ hệ thống này có thể đóng một phần rất lớn vào tổng năng lượng tiêu
thụ của tòa nhà.
Việc thông gió tự nhiên có thành công
hay không được quyết định bởi mức độ tiện nghi nhiệt cao và có đủ không
khí trong lành cho các không gian tòa nhà, trong khi tiêu thụ rất ít
hoặc không không tiêu thụ năng lượng cho hệ thống thông gió và điều hòa
nhiệt độ cơ khí.
Cân nhắc thông gió tự nhiên khi:
Các khu đất có mức độ tiếng ồn cao,
chẳng hạn như gần các khu có mật độ giao thông lớn, có thể ít phù hợp
với việc áp dụng các giải pháp thông gió tự nhiên do các lỗ hở trên lớp
vỏ nhà sẽ gây khó khăn để ngăn chặn tiếng ồn từ bên ngoài. Điều này đôi
khi có thể được giải quyết bằng cách sử dụng cửa chớp thông gió cách âm.
Ngoài ra, với các khu đất có chất lượng
không khí kém, ô nhiễm, chẳng hạn như gần đường cao tốc, cũng có thể
không phù hợp áp dụng các giải pháp thông gió tự nhiên. Các khu đất này
có thể vẫn có thể khắc phục tình trạng ô nhiễm không khí bằng hệ thống
đường ống và bộ lọc, mặc dù điều này thường yêu cầu một số hệ thống quạt
cơ khí.
Tốc độ không khí và nhiệt độ trong các tòa nhà
Ngoài việc xem xét lưu lượng gió, tốc độ
gió cũng rất quan trọng vì đây là một yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới
tiện nghi vi khí hậu và cảm giác nhiệt của con người. Tốc độ gió được
thiết kế lại phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Tốc độ lưu thông không khí tăng lên sẽ
làm tăng hiệu quả làm mát, bởi vì không khí nóng sẽ được thay thế nhanh
chóng và gió sẽ tạo ra hiệu ứng làm mát bằng bay hơi. Mồ hôi bay hơi nhờ
gió sẽ làm cho con người có cảm giác mát hơn. Gió chỉ cần có tốc độ
trung bình cũng tạo ra cảm giác mát hơn 5oC so với khi lặng
gió. Đây cũng là lý do khiến cho các thiết bị quạt có thể giúp con người
có cảm giác mát hơn mặc dù chúng không làm thay đổi nhiệt độ không khí.
Tuy nhiên khả năng làm mát của gió phụ
thuộc vào việc người ở trong phòng bị nóng bởi nhiệt độ không khí hay
bởi bức xạ nhiệt của các bề mặt trong phòng. Nếu người ở bị nóng bởi
nhiệt độ không khí, hay nhiệt độ không khí trong phòng càng cao, thì ảnh
hưởng làm mát của gió lại càng bị giảm xuống. Trong khi đó nếu người ở
trong phòng bị nóng bởi bức xạ nhiệt từ các bề mặt thì làm mát bởi gió
sẽ có hiệu quả rõ rệt hơn.
Hình dạng và thiết kế cửa sổ
Cửa sổ và cửa chớp được thiết kế như thế
nào sẽ có ảnh hưởng lớn đến sự lưu thông không khí cho ngôi nhà. Cửa sổ
chỉ được mở một nửa như là cửa đôi treo hay trượt chỉ có hiệu quả thông
gió bằng một nửa so với hiệu quả chiếu sáng của nó. Ngược lại cửa sổ có
cánh hay cửa chớp có thể mở rộng hoàn toàn giúp thông gió tối đa.
Cánh cửa sổ được mở ra có thể ngăn cản
các luồng gió hay cũng có thể trở thành những bẫy gió, tùy thuộc vào
hướng gió. Cửa kính dạng chớp (có các lớp kính ngang) có thể vẫn đảm bảo
thông gió ngang đồng thời có thể chắn mưa.
Bạn cũng có thể sử dụng cửa chớp để thông gió thay vì cửa sổ. Hệ số hiệu
quả thông gió của chúng tương tự như các cửa sổ có cùng hình dạng hình
học, chẳng hạn như các cửa sổ kính dạng chớp. Cửa chớp thông gió thường
được mở rất rộng đến mức toàn bộ diện tích của đều thuận tiện cho việc
thông gió tự nhiên. Chúng thường được đặt theo chiều ngang để chắn mưa,
đây là một lợi thế so với hầu hết các dạng cửa sổ khác. Cửa chớp thông
gió cũng bảo đảm tính riêng tư, và thậm chí có thể giảm tiếng ồn.
Cửa sổ có dạng dải ngang dài có thể giúp thông gió liên tục và đồng đều
hơn. Cửa sổ cao với lỗ mở ở cả phía trên và phía dưới có thể sử dụng đối
lưu cũng như gió bên ngoài để kéo không khí nóng ra qua phía trên của
căn phòng trong khi cung cấp không khí mát mẻ ở phía dưới.
Kích thước cửa sổ
Kích thước cửa sổ và cửa chớp ảnh hưởng
tới lượng không khí và tốc độ không khí. Để có đủ lượng không khí cần
thiết, một nguyên tắc chỉ ra rằng tổng diện tích của các lỗ mở hay cửa
chớp nên chiếm ít nhất 20% tổng diện tích sàn, với diện diện tích cửa
đón gió không quá chênh lệch diện tích cửa đẩy gió.
Tuy nhiên, để tăng hiệu quả làm mát, cửa
đón gió có thể nhỏ hơn cửa đẩy gió. Với cách bố trí này, tốc độ gió vào
nhà sẽ lớn hơn, bởi vì với cùng một lượng không khí đi qua ô cửa nhỏ và
lớn trong cùng một khoảng thời gian thì gió phải đi qua lỗ cửa nhỏ
nhanh hơn (hiệu ứng vật lý Venturi).
Lưu ý rằng cửa hút gió nhỏ và cửa ra lớn
không làm tăng lượng gió vào nhà mỗi phút, nó chỉ làm tăng tốc độ gió.
Vật lý cơ bản nói rằng không khí không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy
khi nó di chuyển qua tòa nhà, vì vậy để cho cùng một lượng không khí đi
qua một lỗ mở nhỏ hơn, nó phải di chuyển nhanh hơn.
Không khí di chuyển từ nơi có áp suất
cao đến nơi có áp suất thấp vì vậy người thiết kế có thể chủ động tạo ra
các luồng gió bằng cách tạo ra các khu vực có áp suất chênh lệch lẫn
nhau.
Khi gió di chuyển qua một tòa nhà, mặt
đón gió bên ngoài của tòa nhà có áp suất lớn hơn còn mặt khuất gió sẽ có
áp suất âm. Để cân bằng với áp suất, gió có xu hướng xuyên qua bất kỳ
lỗ mở nào đặt tại phía đón gió để vào nhà và di chuyển tới các ô cửa tại
mặt khuất gió của tòa nhà.
Vì sự khác biệt áp suất ở độ cao khác
nhau, hiệu ứng này sẽ càng rõ rệt nếu như gió phải di chuyển lên hay
xuống dọc theo mặt đứng tòa nhà để vượt qua nó mà không có bất kỳ sự
tăng hay giảm nhiệt độ tương ứng nào.
From: e4g.org
