自然通风是一种经济高效的通风方式,通过开窗引入室外清洁空气,可以排除室内余热和污染物,有利于室内人员的身心健康。风压是驱动建筑自然通风的主要动力,但由于自然风的不确定性,开窗通风时难以控制通入室内的风量。在室外风力过大时,过度的通风会导致室内人员的不舒适,影响人们正常开展生活和工作活动,还可能造成空调季或供暖季不必要的能耗浪费。理论上,可以使用机械通风设备或者使用带有传感器的电控窗户调控风量,但电控设备会增加建筑能耗负担,较复杂的结构也会带来更高昂的成本。当前仍缺乏构造简单且可稳定自然通风量的窗户来提高自然通风的可控性,并在我国不同气候区有良好的适用性。本文提出了一种能够根据室外风压力矩与窗扇重力矩的平衡作用而自动调节窗扇开启角度的通风窗,无需动力机构就能实现室内自然通风量的相对稳定。依据对窗户的功能需求,对窗扇限位机构、弹性缓冲构件等具体组件进行设计,开发出具有不同最大可开启档位的无动力气窗。根据上述原理建造出一部无动力气窗样机,并将其安装于某实验房南向外墙,对气窗转动过程的阻力特性,以及开启气窗不同档位通风时实验房内短期和长期的换气次数进行测试。此外,提出一种适用于无动力气窗开度调节的仿真模拟策略,并在EnergyPlus软件中建立该实验房模型,输入某日实测室外环境气象参数作为边界条件,并与当日的实验测试数据进行比较,检验气窗模型设置的可靠性和软件计算结果的准确性。最后选择一户典型住宅进行建模,评估了不同气候区使用无动力气窗的效果,并与使用普通窗户住宅中的室内空气品质和空气处理能耗进行对比。研究结果表明,无动力气窗可根据室外风力自动调节窗扇的开启角度,实现室内自然通风量的相对稳定,有效地避免了瞬时大风速造成的室内过度通风问题。采用EnergyPlus软件计算获得的实验房内通风量、CO₂浓度、空气温度以及空调能耗与实验测试数据相一致。根据不同气候区代表城市中的住宅应用无动力气窗的模拟结果,相较使用普通窗户,无动力气窗能提供更为稳定的自然通风换气次数和更低的CO₂超标率,且除个别城市外,在大多数城市住宅中应用气窗所需空气处理能耗更低。无需高昂的能耗代价,应用无动力气窗就能够获得更好的室内空气品质。