การระบายอากาศแบบพาสซีฟคือกระบวนการส่งอากาศเข้าและระบายอากาศออกจากพื้นที่ภายในอาคารโดยไม่ใช้ระบบกลไกหมายถึงการไหลของอากาศภายนอกเข้าสู่พื้นที่ภายในอาคารอันเป็นผลมาจาก ความแตกต่าง ของความดันที่เกิดจากแรงธรรมชาติ

การระบายอากาศ ตามธรรมชาติ ในอาคารมีสองประเภท ได้แก่ การระบายอากาศที่เกิดจากลมและการระบายอากาศที่เกิดจากแรงลอยตัวการระบายอากาศที่เกิดจากลมเกิดจากแรงดันที่แตกต่างกันซึ่งเกิดจากลมรอบอาคารหรือโครงสร้าง และช่องเปิดที่เกิดขึ้นที่ขอบเขตซึ่งช่วยให้อากาศไหลผ่านอาคารได้ การระบายอากาศที่เกิดจากแรงลอยตัวเกิดขึ้นจากแรงลอยตัวในทิศทางที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกอาคาร^{[ 1 ]}

เนื่องจากความร้อนภายในที่ทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกนั้นเกิดจากกระบวนการทางธรรมชาติ รวมถึงความร้อนจากผู้คนและผลกระทบจากลมซึ่งมีความแปรปรวน อาคารที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติจึงบางครั้งเรียกว่า "อาคารหายใจ"

ความดันสถิตของอากาศคือความดันในกระแสอากาศที่ไหลอย่างอิสระและแสดงด้วยเส้นไอโซบาร์ในแผนที่สภาพอากาศความแตกต่างของความดันสถิตเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ความร้อนระดับโลกและระดับจุลภาคและสร้างกระแสอากาศที่เราเรียกว่าลมความดันไดนามิก คือความดันที่เกิดขึ้นเมื่อลมปะทะกับวัตถุ เช่น เนินเขาหรืออาคาร และอธิบาย ได้ด้วยสมการต่อไปนี้: ^{[ 2 ]}

${\displaystyle q={\tfrac {1}{2}}\,\rho \,v^{2},}$

โดยที่ (ใช้หน่วย SI ):

${\displaystyle q\;}$	= ความดันไดนามิกในหน่วยปาสคาล
${\displaystyle \rho \;}$	= ความหนาแน่น ของของเหลว ในหน่วย kg/m³ (เช่นความหนาแน่นของอากาศ )
${\displaystyle v\;}$	= ความเร็ว ของของเหลว ในหน่วยเมตร/วินาที

ผลกระทบของลมต่ออาคารส่งผลต่ออัตราการระบายอากาศและการซึมผ่านของอากาศ รวมถึงการสูญเสียความร้อนหรือการได้รับความร้อนที่เกี่ยวข้อง ความเร็วลมจะเพิ่มขึ้นตามความสูงและลดลงเมื่อเข้าใกล้พื้นดินเนื่องจากแรงเสียดทาน ในทางปฏิบัติ ความดันลมจะแตกต่างกันอย่างมาก ทำให้เกิดการไหลของอากาศที่ซับซ้อนและความปั่นป่วนจากการปฏิสัมพันธ์กับองค์ประกอบของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ (ต้นไม้ เนินเขา) และบริบทของเมือง (อาคาร โครงสร้าง) อาคารพื้นถิ่นและอาคารแบบดั้งเดิมในภูมิภาคที่มีสภาพภูมิอากาศแตกต่างกันพึ่งพาการระบายอากาศตามธรรมชาติอย่างมากเพื่อรักษา สภาพ ความสบายทางความร้อนในพื้นที่ปิด^{[ 3 ]}

แนวทางการออกแบบมีระบุไว้ในข้อบังคับการก่อสร้างและเอกสารที่เกี่ยวข้องอื่นๆ โดยประกอบด้วยคำแนะนำที่หลากหลายในหลายด้านเฉพาะเจาะจง เช่น:

• ตำแหน่งและทิศทางของอาคาร
• รูปแบบและขนาดของอาคาร
• การแบ่งพื้นที่และการจัดวางภายในอาคาร
• ประเภท การใช้งาน ตำแหน่ง และรูปทรงของหน้าต่าง
• ช่องเปิดประเภทอื่นๆ ( ประตูปล่องไฟ )
• วิธีการก่อสร้างและรายละเอียด (การซึมผ่าน)
• องค์ประกอบภายนอก (ผนัง, ฉากกั้น)
• เงื่อนไขการวางผังเมือง

แนวทางการออกแบบต่อไปนี้ได้รับการคัดเลือกจากWhole Building Design Guideซึ่งเป็นโปรแกรมของNational Institute of Building Sciences : ^{[ 4 ]}

• เพิ่มประสิทธิภาพการระบายอากาศด้วยแรงลมโดยการวางสันหลังคาของอาคารให้ตั้งฉากกับทิศทางลมในฤดูร้อน
• ความกว้างของพื้นที่ระบายอากาศตามธรรมชาติควรแคบ (สูงสุด 13.7 เมตร [45 ฟุต])
• แต่ละห้องควรมีช่องรับอากาศและช่องระบายอากาศแยกกันสองช่อง ควรติดตั้งช่องระบายอากาศให้สูงกว่าช่องรับอากาศเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลเวียนของอากาศ ควรจัดวางหน้าต่างให้ตรงข้ามกันและเยื้องไปจากกันเพื่อเพิ่มการผสมผสานของอากาศภายในห้องให้มากที่สุด ในขณะเดียวกันก็ลดสิ่งกีดขวางการไหลเวียนของอากาศภายในห้องให้น้อยที่สุด
• ผู้พักอาศัยควรสามารถเปิดปิดหน้าต่างได้
• พิจารณาการใช้ช่องแสงด้านบนหรือช่องแสงที่มีช่องระบายอากาศ

การระบายอากาศโดยอาศัยแรงลมสามารถแบ่งออกเป็น การระบายอากาศแบบไขว้ และการระบายอากาศแบบด้านเดียว การระบายอากาศโดยอาศัยแรงลมขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของลม ปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างอาคาร และช่องเปิดหรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนอากาศอื่นๆ เช่น ช่องลมเข้า หรือช่องดักลม

ความรู้เกี่ยวกับภูมิอากาศในเมือง เช่น ลมรอบอาคาร มีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินคุณภาพอากาศและความสบายทางความร้อนภายในอาคาร เนื่องจากการแลกเปลี่ยนอากาศและความร้อนขึ้นอยู่กับแรงดันลมบนผนังอาคาร ดังที่สังเกตได้ในสมการ (1) การแลกเปลี่ยนอากาศขึ้นอยู่กับความเร็วลมในพื้นที่เมืองที่จะสร้างโครงการสถาปัตยกรรมแบบเชิงเส้น เครื่องมือ CFD ( Computational Fluid Dynamics ) และแบบจำลองโซนัลมักใช้ในการออกแบบอาคารที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติตัวดักลมสามารถช่วยในการระบายอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยลมโดยการนำอากาศเข้าและออกจากอาคาร

การระบายอากาศโดยอาศัยแรงลอยตัวเกิดขึ้นจากความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างอากาศภายในและภายนอกอาคาร ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปริมาตรอากาศสองส่วนที่อยู่ติดกัน อากาศที่อุ่นกว่าจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าและมีแรงลอยตัวมากกว่า จึงลอยขึ้นเหนืออากาศที่เย็นกว่า ทำให้เกิดกระแสลมขึ้นด้านบน การระบายอากาศโดยอาศัยแรงลอยตัวแบบบังคับขึ้นด้านบนในอาคารเกิดขึ้นในเตาผิงแบบดั้งเดิม ส่วนช่องระบายอากาศแบบพาสซีฟนั้นพบได้ทั่วไปในห้องน้ำส่วนใหญ่และพื้นที่ประเภทอื่นๆ ที่ไม่มีทางออกสู่ภายนอกโดยตรง

เพื่อให้การระบายอากาศในอาคารมีประสิทธิภาพเพียงพอด้วยระบบระบายอากาศแบบอาศัยแรงลอยตัว อุณหภูมิภายในและภายนอกอาคารต้องแตกต่างกัน เมื่อภายในอาคารอุ่นกว่าภายนอก อากาศภายในจะลอยขึ้นและไหลออกจากอาคารผ่านช่องเปิดที่สูงกว่า หากมีช่องเปิดที่ต่ำกว่า อากาศที่เย็นกว่าและหนาแน่นกว่าจากภายนอกจะเข้าสู่อาคารผ่านช่องเปิดเหล่านั้น ทำให้เกิดการระบายอากาศแบบไหลขึ้น (upflow displacement ventilation) อย่างไรก็ตาม หากไม่มีช่องเปิดที่ต่ำกว่า อากาศทั้งขาเข้าและขาออกจะเกิดขึ้นผ่านช่องเปิดระดับสูง ซึ่งเรียกว่าการระบายอากาศแบบผสม (mixing ventilation) กลยุทธ์หลังนี้ยังคงส่งผลให้อากาศบริสุทธิ์ไปถึงระดับต่ำ เนื่องจากแม้ว่าอากาศเย็นที่เข้ามาจะผสมกับอากาศภายใน แต่ก็จะมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศภายในโดยรวมเสมอและจึงตกลงสู่พื้น การระบายอากาศแบบอาศัยแรงลอยตัวจะเพิ่มขึ้นเมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิมากขึ้น และความสูงระหว่างช่องเปิดที่สูงกว่าและต่ำกว่าจะเพิ่มขึ้นในกรณีของการระบายอากาศแบบไหลขึ้น เมื่อมีช่องเปิดทั้งระดับสูงและระดับต่ำ ระนาบกลางในอาคารจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งระหว่างช่องเปิดระดับสูงและระดับต่ำ ซึ่งความดันภายในจะเท่ากับความดันภายนอก (ในกรณีที่ไม่มีลม) เหนือระนาบกลาง ความดันอากาศภายในจะเป็นบวก และอากาศจะไหลออกทางช่องเปิดระดับกลางใดๆ ที่สร้างขึ้น ใต้ระนาบกลาง ความดันอากาศภายในจะเป็นลบ และอากาศภายนอกจะถูกดึงเข้ามาในพื้นที่ผ่านช่องเปิดระดับกลางใดๆ การระบายอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลอยตัวมีประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ: {ดู Linden, P Annu Rev Fluid Mech, 1999}

• ไม่ขึ้นอยู่กับลม: สามารถจัดขึ้นได้ในวันที่อากาศนิ่งและร้อนจัดในฤดูร้อน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ต้องการมากที่สุด
• การไหลเวียนของอากาศที่คงที่ (เมื่อเทียบกับลม)
• ควบคุมการเลือกตำแหน่งช่องรับอากาศได้ดียิ่งขึ้น
• วิธีการที่ยั่งยืน

ข้อจำกัดของการระบายอากาศโดยอาศัยแรงลอยตัว:

• ความรุนแรงน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการระบายอากาศโดยลมในวันที่ลมแรงที่สุด
• อาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิ (ภายใน/ภายนอก)
• ข้อจำกัดด้านการออกแบบ (ความสูง ตำแหน่งของช่องเปิด) อาจทำให้เกิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม (ปล่องระบายอากาศ พื้นที่สูงกว่าปกติ)
• คุณภาพอากาศที่ถูกนำเข้ามาในอาคารอาจมีมลพิษได้ เช่น เนื่องจากอยู่ใกล้กับเขตเมืองหรือเขตอุตสาหกรรม (แม้ว่านี่อาจเป็นปัจจัยหนึ่งในการระบายอากาศด้วยลมก็ตาม)

การระบายอากาศตามธรรมชาติในอาคารส่วนใหญ่อาศัยความแตกต่างของแรงดันลมในสภาวะที่มีลมแรง แต่ผลกระทบจากแรงลอยตัวสามารถ ก) เสริมการระบายอากาศประเภทนี้ และ ข) รับประกันอัตราการไหลของอากาศในวันที่อากาศนิ่ง การระบายอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลอยตัวสามารถนำไปใช้ในลักษณะที่การไหลของอากาศเข้าสู่อาคารไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางลมเพียงอย่างเดียว ในแง่นี้ อาจช่วยปรับปรุงคุณภาพอากาศในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษบางประเภท เช่น ในเมือง ตัวอย่างเช่น สามารถดึงอากาศผ่านด้านหลังหรือลานภายในอาคารเพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษและเสียงรบกวนโดยตรงจากด้านหน้าอาคารที่ติดถนน ลมสามารถเสริมผลกระทบจากแรงลอยตัวได้ แต่ก็สามารถลดผลกระทบลงได้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับความเร็ว ทิศทาง และการออกแบบช่องรับและระบายอากาศ ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงลมที่พัดประจำเมื่อออกแบบการระบายอากาศแบบใช้แรงลอยตัว

อัตราการไหลของการระบายอากาศตามธรรมชาติสำหรับการระบายอากาศตามธรรมชาติที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลอยตัวโดยมีช่องระบายอากาศที่ความสูงสองระดับที่แตกต่างกันสามารถประมาณได้ด้วยสมการนี้: ^{[ 5 ]}

${\displaystyle Q_{S}=C_{d}\;A\;{\sqrt {2\;g\;H_{d}\;{\frac {T_{I}-T_{O}}{T_{I}}}}}}$

หน่วยภาษาอังกฤษ :

ที่ไหน:
คิว เอส	= อัตราการไหลของอากาศระบายอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลอยตัว, ft³ / s
เอ	= พื้นที่หน้าตัดของช่องเปิด หน่วยเป็นตารางฟุต (โดยสมมติว่าพื้นที่ทางเข้าและทางออกเท่ากัน)
ซีดี​	= ค่าสัมประสิทธิ์การไหลสำหรับช่องเปิด (ค่าทั่วไปคือ 0.65)
จี	= ความเร่งโน้มถ่วงประมาณ 32.2 ฟุต/วินาที² บนโลก
เอชดี	= ความสูงจากจุดกึ่งกลางของช่องเปิดด้านล่างถึงจุดกึ่งกลางของช่องเปิดด้านบน (ฟุต)
ทีไอ	= อุณหภูมิเฉลี่ยภายในอาคารระหว่างทางเข้าและทางออก, °R
ถึง​	= อุณหภูมิภายนอก, °R

หน่วย SI :

ที่ไหน:
คิว เอส	= อัตราการไหลของอากาศระบายอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลอยตัว, m³ / s
เอ	= พื้นที่หน้าตัดของช่องเปิด, ตารางเมตร(สมมติว่าพื้นที่ทางเข้าและทางออกเท่ากัน)
ซีดี​	= ค่าสัมประสิทธิ์การไหลสำหรับช่องเปิด (ค่าทั่วไปคือ 0.62)
จี	= ความเร่งโน้มถ่วงประมาณ 9.81 เมตร/วินาที² บนโลก
เอชดี	= ความสูงจากจุดกึ่งกลางของช่องเปิดด้านล่างถึงจุดกึ่งกลางของช่องเปิดด้านบน (เมตร)
ทีไอ	= อุณหภูมิเฉลี่ยภายในอาคารระหว่างทางเข้าและทางออก ( เคลวิน)
ถึง​	= อุณหภูมิภายนอก, เคลวิน

วิธีหนึ่งในการวัดประสิทธิภาพของพื้นที่ที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติคือการวัดการเปลี่ยนแปลงอากาศต่อชั่วโมงในพื้นที่ภายในอาคาร เพื่อให้การระบายอากาศมีประสิทธิภาพ จะต้องมีการแลกเปลี่ยนระหว่างอากาศภายนอกและอากาศภายในห้อง วิธีทั่วไปในการวัดประสิทธิภาพการระบายอากาศคือการใช้ก๊าซติดตาม^{[ 6 ]} ขั้นตอนแรกคือการปิดหน้าต่าง ประตู และช่องเปิดทั้งหมดในพื้นที่ จากนั้นจึงเติมก๊าซติดตามลงในอากาศ เอกสารอ้างอิงAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) Standard E741: Standard Test Method for Determining Air Change in a Single Zone by Means of a Tracer Gas Dilution อธิบายว่าก๊าซติดตามชนิดใดที่สามารถใช้สำหรับการทดสอบประเภทนี้ และให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมี ผลกระทบต่อสุขภาพ และความง่ายในการตรวจจับ^{[ 7 ]} เมื่อเติมก๊าซติดตามแล้ว สามารถใช้พัดลมผสมเพื่อกระจายก๊าซติดตามให้ทั่วพื้นที่อย่างสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการทดสอบการสลายตัว จะต้องวัดความเข้มข้นของก๊าซติดตามก่อนเมื่อความเข้มข้นของก๊าซติดตามคงที่ จากนั้นจึงเปิดหน้าต่างและประตู และวัดความเข้มข้นของก๊าซติดตามในพื้นที่เป็นระยะๆ เพื่อกำหนดอัตราการสลายตัวของก๊าซติดตาม สามารถอนุมานการไหลของอากาศได้โดยดูจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของก๊าซติดตามเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทดสอบนี้ โปรดดูมาตรฐาน ASTM E741 ^{[ 7 ]}

แม้ว่าการระบายอากาศตามธรรมชาติจะช่วยลดการใช้พลังงานไฟฟ้าของพัดลม แต่โดยรวมแล้วการใช้พลังงานของระบบระบายอากาศตามธรรมชาติมักจะสูงกว่าระบบระบายอากาศเชิงกลสมัยใหม่ที่มีการกู้คืนความร้อนระบบระบายอากาศเชิงกลสมัยใหม่ทั่วไปใช้พลังงานเพียง 2000 J/m³ ^{สำหรับ}การทำงานของพัดลม และในสภาพอากาศหนาวเย็น ระบบเหล่านี้สามารถกู้คืนพลังงานได้มากกว่านี้มากในรูปของความร้อนที่ถ่ายเทจากอากาศเสียไปยังอากาศบริสุทธิ์โดยใช้ตัว แลกเปลี่ยนความร้อน

การสูญเสียความร้อนจากการระบายอากาศสามารถคำนวณได้ดังนี้:

${\displaystyle \theta =C_{p}\cdot \rho \cdot \Delta T\cdot (1-\eta ).}$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle \theta }$การสูญเสียความร้อนจากการระบายอากาศมีหน่วยเป็นวัตต์
• ${\displaystyle C_{p}}$คือค่าความจุความร้อนจำเพาะของอากาศ (~1000 J/(kg*K))
• ${\displaystyle \rho }$คือความหนาแน่นของอากาศ (~1.2 กก./ ^ลบ.ม. )
• ${\displaystyle \Delta T}$คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศภายในและภายนอกอาคาร ในหน่วยเคลวินหรือองศาเซลเซียส
• ${\displaystyle \eta }$คือประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อน (โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.8 เมื่อมีการกู้คืนความร้อน และ 0 หากไม่มีอุปกรณ์กู้คืนความร้อน)

ดังนั้น ความแตกต่างของอุณหภูมิที่จำเป็นระหว่างอากาศภายในและภายนอกอาคารสำหรับการระบายอากาศเชิงกลที่มีการดึงความร้อนกลับมาใช้ใหม่ เพื่อให้มี ประสิทธิภาพด้านพลังงานโดยรวมเหนือกว่าการระบายอากาศตามธรรมชาติสามารถคำนวณได้ดังนี้:

${\displaystyle \Delta T={\frac {SFP}{C_{p}\cdot \rho \cdot (1-\eta )}}}$

ที่ไหน:

SFP คือกำลังไฟฟ้าจำเพาะของพัดลมในหน่วย Pa, J/m³ ^หรือ W/(m³ ^/ s)

ภายใต้สภาวะการระบายอากาศที่ให้ความสบายตามปกติ โดยมีประสิทธิภาพการดึงความร้อนกลับคืน 80% และค่า SFP 2000 J/m³ ^เราจะได้ผลลัพธ์ดังนี้:

${\displaystyle \Delta T=2000/(1000*1.2*(1-0.8))=8.33[K]}$

ในสภาพภูมิอากาศที่ความแตกต่างเฉลี่ยสัมบูรณ์ระหว่างอุณหภูมิภายในและภายนอกเกินกว่า ~10K ข้อโต้แย้งเรื่องการประหยัดพลังงานในการเลือกใช้ระบบระบายอากาศธรรมชาติแทนระบบระบายอากาศแบบกลไกจึงอาจเป็นที่น่าสงสัย อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าพลังงานความร้อนอาจมีราคาถูกกว่าและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มี ระบบทำความร้อนส่วนกลาง

ในการพัฒนาระบบระบายอากาศตามธรรมชาติพร้อมการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ จำเป็นต้องแก้ไขความท้าทายพื้นฐานสองประการก่อน:

1. ช่วยให้สามารถนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในแรงดันขับต่ำมาก
2. การเชื่อมต่อกระแสอากาศขาเข้าและขาออกเข้าด้วยกันทั้งทางกายภาพหรือทางความร้อน (โดยทั่วไปการระบายอากาศแบบปล่องไฟจะอาศัยการวางท่ออากาศขาเข้าและขาออกไว้ที่ระดับต่ำและสูงตามลำดับ ในขณะที่การระบายอากาศตามธรรมชาติที่ขับเคลื่อนด้วยลมมักจะอาศัยการวางช่องเปิดไว้ที่ด้านตรงข้ามของอาคารเพื่อการระบายอากาศแบบไขว้ที่มีประสิทธิภาพ)

งานวิจัยที่มุ่งพัฒนาระบบระบายอากาศตามธรรมชาติที่มีการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้เริ่มขึ้นตั้งแต่ปี 1993 โดย Shultz et al. ^{[ 8 ]}ได้เสนอและทดสอบการออกแบบปล่องไฟที่อาศัยผลของปล่องไฟในขณะที่นำความร้อนกลับมาใช้ใหม่โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทางขนาดใหญ่ที่สร้างจากเหล็กชุบสังกะสีลูกฟูก ทั้งการจ่ายและการระบายอากาศเกิดขึ้นผ่านพื้นที่ใต้หลังคาที่ไม่มีการปรับอากาศ โดยอากาศเสียจะถูกดูดออกที่ระดับเพดานและอากาศจะถูกส่งที่ระดับพื้นผ่านท่อแนวตั้ง

พบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถให้การไหลเวียนของอากาศเพื่อการระบายอากาศที่เพียงพอสำหรับบ้านเดี่ยวและการกู้คืนความร้อนด้วยประสิทธิภาพประมาณ 40% อย่างไรก็ตาม พบว่าอุปกรณ์มีขนาดใหญ่และหนักเกินไปที่จะใช้งานได้จริง และประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อนต่ำเกินไปที่จะแข่งขันกับระบบกลไกในสมัยนั้นได้^{[ 8 ]}

ความพยายามในภายหลังมุ่งเน้นไปที่ลมเป็นแรงขับเคลื่อนหลักเนื่องจากมีศักยภาพในการสร้างแรงดันสูงกว่า อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ก่อให้เกิดปัญหาเรื่องความผันผวนอย่างมากของแรงดันขับเคลื่อน

ด้วยการใช้หอคอยลมที่วางอยู่บนหลังคาของพื้นที่ที่มีการระบายอากาศ การจ่ายและการระบายอากาศสามารถวางไว้ใกล้กันบนด้านตรงข้ามของหอคอยขนาดเล็กได้^{[ 9 ]}ระบบเหล่านี้มักจะมีท่อความร้อน แบบมีครีบ แม้ว่าสิ่งนี้จะจำกัดประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อนสูงสุดตามทฤษฎีก็ตาม^{[ 10 ]}

วงจรหมุนเวียนแบบเชื่อมต่อด้วยของเหลวยังได้รับการทดสอบเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อความร้อนทางอ้อมระหว่างไอเสียและอากาศจ่าย แม้ว่าการทดสอบเหล่านี้จะประสบความสำเร็จในระดับหนึ่ง แต่การเชื่อมต่อด้วยของเหลวทำให้เกิดปั๊มเชิงกลที่ใช้พลังงานในการหมุนเวียนของของเหลวทำงาน^{[ 11 ] [ 12 ]}

แม้ว่าโซลูชันเชิงพาณิชย์บางอย่างจะมีวางจำหน่ายมานานหลายปีแล้ว^{[ 13 ] [ 14 ]}แต่ประสิทธิภาพที่ผู้ผลิตกล่าวอ้างยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยการศึกษาทางวิทยาศาสตร์อิสระ นี่อาจอธิบายถึงการขาดผลกระทบต่อตลาดอย่างเห็นได้ชัดของผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เหล่านี้ที่อ้างว่าให้การระบายอากาศตามธรรมชาติและประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อนสูง

ปัจจุบันมหาวิทยาลัยอาร์ฮุสกำลังพัฒนาแนวทางใหม่ในการระบายอากาศตามธรรมชาติด้วยการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ โดยมีการรวมท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเข้ากับแผ่นคอนกรีตโครงสร้างระหว่างชั้นของอาคาร^{[ 15 ]}

สำหรับมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอัตราการระบายอากาศ ในสหรัฐอเมริกา โปรดดู มาตรฐาน ASHRAE 62.1-2010: การระบายอากาศเพื่อคุณภาพอากาศภายในอาคารที่ ยอมรับได้ ^{[ 16 ]} ข้อกำหนดเหล่านี้ใช้กับ "พื้นที่ทั้งหมดที่ตั้งใจไว้สำหรับการอยู่อาศัยของมนุษย์ ยกเว้นพื้นที่ภายในบ้านเดี่ยว อาคารหลายครอบครัวที่มีความสูงไม่เกินสามชั้นเหนือพื้นดิน ยานพาหนะ และเครื่องบิน" ^{[ 16 ]} ในการแก้ไขมาตรฐานในปี 2010 มาตรา 6.4 ได้รับการแก้ไขเพื่อระบุว่าอาคารส่วนใหญ่ที่ออกแบบมาให้มีระบบปรับสภาพพื้นที่ตามธรรมชาติจะต้อง "รวมถึงระบบระบายอากาศเชิงกลที่ออกแบบมาเพื่อให้เป็นไปตามอัตราการระบายอากาศหรือขั้นตอน IAQ [ใน ASHRAE 62.1-2010] ระบบเชิงกลจะต้องใช้เมื่อปิดหน้าต่างเนื่องจากอุณหภูมิภายนอกที่สูงเกินไป เสียงรบกวน และความกังวลด้านความปลอดภัย" ^{[ 16 ]}มาตรฐานระบุว่ามีข้อยกเว้นสองประการที่อาคารที่ปรับสภาพตามธรรมชาติไม่จำเป็นต้องใช้ระบบเชิงกล ได้แก่ เมื่อ:

• ช่องระบายอากาศตามธรรมชาติที่สอดคล้องกับข้อกำหนดในมาตรา 6.4 จะต้องเปิดอยู่ตลอดเวลา หรือมีระบบควบคุมที่ป้องกันไม่ให้ช่องระบายอากาศถูกปิดในระหว่างช่วงเวลาที่คาดว่าจะมีการใช้งาน หรือ
• บริเวณดังกล่าวไม่มีอุปกรณ์ทำความร้อนหรือทำความเย็น

นอกจากนี้ หน่วยงานที่มีอำนาจอาจอนุญาตให้มีการออกแบบระบบปรับอากาศที่ไม่มีระบบกลไก แต่ใช้ระบบธรรมชาติเพียงอย่างเดียว^{[ 16 ]} ในส่วนของการออกแบบระบบควบคุมการปรับอากาศ มาตรฐานระบุว่าต้องคำนึงถึงมาตรการต่างๆ เพื่อ "ประสานการทำงานของระบบระบายอากาศตามธรรมชาติและระบบระบายอากาศเชิงกลอย่างเหมาะสม" ^{[ 16 ]}

เอกสารอ้างอิงอีกฉบับคือมาตรฐาน ASHRAE 62.2-2010: การระบายอากาศและคุณภาพอากาศภายในอาคารที่ยอมรับได้ในอาคารที่พักอาศัยชั้นต่ำ^{[ 17 ]} ข้อกำหนดเหล่านี้ใช้สำหรับ "บ้านเดี่ยวและอาคารหลายครอบครัวที่มีความสูงไม่เกินสามชั้นเหนือพื้นดิน รวมถึงบ้านสำเร็จรูปและบ้านโมดูลาร์" แต่ไม่สามารถใช้ได้กับ "ที่พักชั่วคราว เช่น โรงแรม โมเตล บ้านพักคนชรา หอพัก หรือเรือนจำ" ^{[ 17 ]}

สำหรับมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอัตราการระบายอากาศในสหรัฐอเมริกา โปรดดู มาตรฐาน ASHRAE 55-2010: สภาพแวดล้อมทางความร้อนสำหรับการอยู่อาศัยของมนุษย์^{[ 18 ]} ตลอดการแก้ไข ขอบเขตของมาตรฐานนี้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ที่ระบุไว้ในปัจจุบัน คือ “เพื่อระบุการรวมกันของปัจจัยสภาพแวดล้อมทางความร้อนภายในอาคารและปัจจัยส่วนบุคคลที่จะสร้างสภาพแวดล้อมทางความร้อนที่ยอมรับได้สำหรับผู้พักอาศัยส่วนใหญ่ภายในพื้นที่” ^{[ 18 ]} มาตรฐานนี้ได้รับการแก้ไขในปี 2547 หลังจากผลการศึกษาภาคสนามจากโครงการวิจัย ASHRAE RP-884: การพัฒนารูปแบบการปรับตัวของความสบายและความชอบทางความร้อน แสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างระหว่างพื้นที่ที่ปรับสภาพตามธรรมชาติและพื้นที่ที่ปรับสภาพด้วยกลไกในแง่ของการตอบสนองทางความร้อนของผู้พักอาศัย การเปลี่ยนแปลงของเสื้อผ้า ความพร้อมในการควบคุม และการเปลี่ยนแปลงความคาดหวังของผู้พักอาศัย^{[ 19 ]} ส่วนเพิ่มเติมในมาตรฐาน 5.3: วิธีการทางเลือกสำหรับการกำหนดสภาวะความร้อนที่ยอมรับได้ในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศตามธรรมชาติ ใช้ แนวทาง ความสบายทางความร้อน แบบปรับตัวได้ สำหรับอาคารที่มีการปรับอากาศตามธรรมชาติ โดยระบุช่วงอุณหภูมิการทำงานที่ยอมรับได้สำหรับพื้นที่ที่มีการปรับอากาศตามธรรมชาติ^{[ 18 ]}ส่งผลให้การออกแบบระบบระบายอากาศตามธรรมชาติมีความเป็นไปได้มากขึ้น ซึ่งได้รับการยอมรับจาก ASHRAE ว่าเป็นวิธีที่จะส่งเสริมการออกแบบที่ยั่งยืน ประหยัดพลังงาน และเป็นมิตรกับผู้ใช้งาน^{[ 18 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการระบายอากาศในงานสถาปัตยกรรม

ศูนย์วิจัยในมหาวิทยาลัยที่ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการระบายอากาศตามธรรมชาติในปัจจุบัน:

1. ศูนย์สิ่งแวดล้อมที่สร้างขึ้น (CBE) มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์http://www.cbe.berkeley.edu/ เก็บถาวรเมื่อ 11 กุมภาพันธ์ 2010 ที่Wayback Machine
2. ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ เบิร์กลีย์ รัฐแคลิฟอร์เนียhttp://www.lbl.gov/
3. ภาควิชาสถาปัตยกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์http://architecture.mit.edu/building-technology/program/research-topics
4. คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ การออกแบบและการวางแผน มหาวิทยาลัยซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลียhttps://web.archive.org/web/20111107120122/http://sydney.edu.au/architecture/research/research_archdessci.shtml

แนวทางการระบายอากาศตามธรรมชาติ:

1. คู่มือการออกแบบอาคารแบบองค์รวมสถาบันวิทยาศาสตร์การก่อสร้างแห่งชาติhttp://www.wbdg.org/resources/naturalventilation.php เก็บถาวรเมื่อ 2016-11-21 ที่Wayback Machine
2. "การระบายอากาศตามธรรมชาติเพื่อการควบคุมการติดเชื้อในสถานพยาบาล" รายงาน (รวมถึงแนวทางการออกแบบ) โดยองค์การอนามัยโลกสำหรับสถานพยาบาลที่มีระบบระบายอากาศตามธรรมชาติhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK143284/