置換通風以低速在房間下部送風，氣流以類似層流的活塞流的狀態緩慢向上移動，到達一定高度受熱源和頂板的影響，發生紊流現象，產生紊流區。氣流產生熱力分層現象，出現兩個區域：下部單向流動區和上部混合區。空氣溫度場和濃度場在這兩個區域有非常明顯的不同特性，下部單向流動區存在一明顯垂直溫度梯度和濃度梯度，而上部紊流混合區溫度場和濃度場則比較均勻，接近排風的溫度和污染物濃度。因此，從理論上講，只要保證分層高度在工作區以上，首先由于送風速度極小且送風紊流度低，即可保證在工作區大部分區域風速低于0.15m／s，不產生吹風感；其次，新鮮清潔空氣直接送入工作區，先經過人體，這樣就可以保證人體處于一個相對清潔的空氣環境中，從而有效地提高了工作區的空氣品質。這種通風形式不再*受送風的動量控制而主要受熱源的熱浮升力作用，熱污染源形成的煙羽因密度低于周圍空氣而上升。煙羽沿程不斷卷吸周圍空氣并流向頂部。如果煙羽流量在近頂棚處大于送風量，根據連續性原理，必將有一部分熱濁氣流下降返回。因此在頂部形成一個熱濁空氣層。根據連續性原理，在任一個標高平面上的上升氣流流量Qp等于送風量Qs與回返氣流流量Qr之和。因此必將在某一個平面上煙羽流量Qp正好等于送風量Qs，在該平面上回返空氣量等于零。在穩定狀態時，這個界面將室內空氣在流態上分成兩個區域，即上部紊流混合區和下部單向流動清潔區。
空調節能和室內空氣品質是當前暖通空調界面臨的兩大課題，而置換通風能在一定程度上較好地解決這兩個問題。
（1）為了在工作區獲得同樣的溫度，置換通風系統所要求的送風溫度高于混合通風，這就為利用低品位能源以及在一年中更長時間地利用自然通風冷卻提供了可能性，以達到節能的效果。根據有關資料統計，置換通風與混合通風相比，可以節約20％一50％的制冷耗費。
（2）置換通風可以對工作區的C02等污染物進行更為有效的控制。它的通風效能系數大于混合通風，這樣就能達到改善室內空氣品質的目的。

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