高层住宅楼梯间烟囱效应怎么算：中性面在第几层，哪一层最费暖气费
一、先划清边界：这篇文章不讨论什么
先说清楚不讨论什么，省得你把两件不同的事混在一起。
本篇不算：供热公司的水力平衡、二次管网、循环泵扬程、暖气片气堵、分户计量。那些是"热水有没有送到你家"的问题，站内已有专门文章，判断方法是摸暖气片、看供回水温度。
本篇只算：热水已经送到、暖气片也烫手的前提下，建筑自己把你家的热搬到哪里去了。驱动这件事的不是水泵，是空气密度差——也就是烟囱效应。
之所以要分开，是因为这两件事的"楼层规律"完全相反：水力失调是越往上越差（单调），烟囱效应是两头重、中间轻（非单调）。你只要看一眼自己楼里哪几层最冷，就能先分出来一半。
二、烟囱效应只有一条公式，剩下的全是它推出来的
室内外空气密度不同，同一高度上压力就不同。把室内空气柱和室外空气柱并排放，高度差 h 处的压差是：
Δp = (ρ室外 − ρ室内) · g · (h − h中性面)
其中空气密度由理想气体状态方程给出，在标准大气压 101325 Pa 下可以化成一个非常好记的常数：
ρ = 353 / T （T 为开尔文温度 = 273 + t，单位 kg/m³）
把 353/P·g 合并，公式还能写成工程界更熟悉的样子：
Δp = 3463 · ΔT / (T室外 · T室内) · (h − h中性面)
代入华北典型采暖工况室内 20℃、室外 −5℃（ΔT = 25 K）：ρ室外 = 1.3166、ρ室内 = 1.2043，密度差 0.1123 kg/m³，于是：
Δp ≈ 1.10 Pa/m ——每高一米，室内比室外多"憋"1.10 帕。
嫌公式麻烦，可以直接用这个简化式（ΔT 在 10～40 K 之间误差不超过 ±6%）：
热压梯度（Pa/m）≈ 0.044 × 室内外温差（K）
| 室内外温差 ΔT（K） | 室外温度（℃） | 热压梯度（Pa/m） | 简化式 0.044×ΔT | 误差 |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 10 | 0.417 | 0.440 | +5.5% |
| 15 | 5 | 0.637 | 0.660 | +3.6% |
| 20 | 0 | 0.865 | 0.880 | +1.7% |
| 25 | −5 | 1.102 | 1.100 | −0.1% |
| 30 | −10 | 1.347 | 1.320 | −2.0% |
| 35 | −15 | 1.602 | 1.540 | −3.9% |
| 40 | −20 | 1.867 | 1.760 | −5.7% |
注意 1.10 Pa/m 这个数是住户直接对外的梯度。而真正让高层建筑"拔风"的，不是住户——住户每户只有 3 米高，是一间间独立的盒子，攒不出压差。真正贯通 54 米的是楼梯间、电梯井、管道井。这根 54 米高的空气柱温度只有 6.7℃（比室内低得多），密度差小得多，实测梯度只有 0.54 Pa/m，大约是住户侧的一半。
但就是这一半，乘以 54 米，得到 29.2 Pa 的顶底总压差。这个量级是什么概念？4 级风（5.5 m/s）吹在墙上的风压也不过 19 Pa。换句话说：在无风的寒冬夜里，你所在的那栋楼自己就在刮一场 4～5 级的风，方向恒定——从一楼灌进去，从楼顶抽出来。
三、中性面不在楼的一半，在第 3.7 层
几乎所有科普文章都会写一句"中和面约在建筑物高度的一半"。这句话在开口沿高度均匀分布时才成立，而真实高层住宅根本不是这样。
楼梯间只有两个对室外的开口：底部的单元门（面积大约 Ab = 0.15 m²，含频繁开启折算）和顶部的楼梯间外窗缝加屋面检查口（At = 0.036 m²）。另外 36 户人家的门缝，是分布在整个高度上的第三条通路。把这三个开口一起做质量平衡，可以解出中性面位置的闭式解：
h中性面 = H · At²·ρ楼梯间 / (Ab²·ρ室外 + At²·ρ楼梯间)
（这是只保留底部/顶部两个开口时的特例解。含住户门缝的完整网络没有闭式解，需要用二分法数值求解，本文所有表格都是数值解的结果。）
代入 18 层、54 米这栋楼的参数，解出来是：
中性面在 11.17 m，也就是建筑高度的 20.7%，第 3.7 层。
不是第 9 层，是第 3.7 层。整栋楼有 79% 的楼层处在正压区，都在往外漏热风；只有底下三层半在往里吸冷风。
为什么会这样？因为底部单元门（0.15 m²）比顶部开口（0.036 m²）大了 4 倍，进气容易、排气困难，楼梯间就整体"憋"成了正压，把中性面一路压到了楼底。这个结论有个直接推论：中性面的位置由整栋楼的开口分布决定，单个住户改不了它。你能改的只有自家那条通路的面积——这一点后面会反复用到。
四、18 层楼逐层压差：第 4 层是分水岭
下表是楼梯间相对室外在各层高度上的压差（正值表示楼梯间压力高、往外漏；负值表示往外吸）。中性面在第 3.7 层，所以第 4 层（10.5 m）压差接近零。
| 楼层 | 高度（m） | 楼梯间−室外压差（Pa） | 住户−楼梯间压差（Pa） | 渗风方向 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.5 | −5.23 | +2.27 | 室外 → 住户 → 楼梯间 |
| 2 | 4.5 | −3.61 | +1.56 | 室外 → 住户 → 楼梯间 |
| 3 | 7.5 | −1.98 | +0.86 | 室外 → 住户 → 楼梯间 |
| 4 | 10.5 | −0.36 | +0.16 | 室外 → 住户 → 楼梯间 |
| 5 | 13.5 | +1.26 | −0.55 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 6 | 16.5 | +2.88 | −1.25 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 7 | 19.5 | +4.50 | −1.95 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 8 | 22.5 | +6.12 | −2.66 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 9 | 25.5 | +7.74 | −3.36 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 10 | 28.5 | +9.37 | −4.06 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 11 | 31.5 | +10.99 | −4.76 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 12 | 34.5 | +12.61 | −5.47 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 13 | 37.5 | +14.23 | −6.17 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 14 | 40.5 | +15.85 | −6.87 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 15 | 43.5 | +17.47 | −7.58 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 16 | 46.5 | +19.10 | −8.28 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 17 | 49.5 | +20.72 | −8.98 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
| 18 | 52.5 | +22.34 | −9.69 | 楼梯间 → 住户 → 室外 |
第四列"住户−楼梯间压差"是你自家门缝两侧的压差，也是后面纸条测试能直接感知的量。注意它的符号：底层为正（家里压力高，往楼梯间漏），高层为负（楼梯间压力高，往家里灌）。
五、把压差换算成风：两个缝隙是串联的
光有压差还不知道漏多少风。住户的空气只有一条通路：外窗缝 → 家里 → 门缝 → 楼梯间（或反向）。这两道缝是串联的，气流必须依次穿过它们。
孔口流量公式 Q = A·√(2Δp/ρ) 里流量与 √Δp 成正比，所以串联时不是面积相加，而是面积平方的倒数相加：
1/A等效² = 1/A门缝² + 1/A窗缝² 即 A等效 = A门·A窗 / √(A门² + A窗²)
这个式子和电路里电阻串联是同一套数学，也和本站前面几篇讲的"串联热阻"完全同构。它有个反直觉的性质：A等效 比两个面积里较小的那个还要小。
取一户的典型值（断桥铝窗气密 6 级、防盗门带密封条）：A门 = 0.0040 m²，A窗 = 0.0035 m²，算得：
A等效 = 0.00263 m² （比两个都小）
36 户并联起来是 0.0948 m²——这个数比楼梯间顶部开口（0.036 m²）大 2.6 倍，比底部单元门（0.15 m²）小一半。也就是说，楼梯间往上冒的那股风，大部分是从住户家里穿出去的，不是从楼梯间自己的窗户出去的。
压差在这两段缝隙上按比例分配：
Δp住户−室外 = 0.566 × Δp楼梯间−室外 ， Δp住户−楼梯间 = −0.434 × Δp楼梯间−室外
（系数 0.566 = A门²/(A门²+A窗²)，0.434 = A窗²/(A门²+A窗²)，两者之和恒为 1。）
六、逐层渗风量与钱：一张表看完
把上面的压差换算成风量（Q = A等效·√(2Δp/ρ)），再换算成热负荷（空气从进风温度加热到 20℃），最后按 120 天采暖季、每天 24 小时、0.75 折减系数、壁挂炉效率 0.90、天然气 10 kWh/m³、3.0 元/m³ 折算成钱：
| 楼层 | 单户渗风量（m³/h） | 进风温度（℃） | 单户空气侧热负荷（W） | 单户整季费用（元） |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 28 | −5.0 | 235 | 169 |
| 2 | 23 | −5.0 | 195 | 140 |
| 3 | 17 | −5.0 | 145 | 104 |
| 4 | 7 | −5.0 | 62 | 45 |
| 5 | 14 | 6.7 | 61 | 44 |
| 6 | 21 | 6.7 | 93 | 67 |
| 7 | 26 | 6.7 | 116 | 83 |
| 8 | 30 | 6.7 | 135 | 97 |
| 9 | 34 | 6.7 | 152 | 109 |
| 10 | 37 | 6.7 | 167 | 120 |
| 11 | 41 | 6.7 | 181 | 130 |
| 12 | 43 | 6.7 | 194 | 140 |
| 13 | 46 | 6.7 | 206 | 148 |
| 14 | 49 | 6.7 | 217 | 156 |
| 15 | 51 | 6.7 | 228 | 164 |
| 16 | 53 | 6.7 | 239 | 172 |
| 17 | 56 | 6.7 | 248 | 179 |
| 18 | 58 | 6.7 | 258 | 186 |
全楼 36 户合计 6.26 kW、4510 元/季，户均 125 元/季。
七、最省的是第 5 层：一头一尾都贵，而且贵的原因完全不同
这张表里最反直觉的一行是第 5 层——它只有 61 W/户、44 元/季。
- 1 层是最省的 3.83 倍（235 W vs 61 W）
- 18 层是最省的 4.21 倍（258 W vs 61 W）
- 18 层只比 1 层贵 10%（258 W vs 235 W）
为什么中间那层这么省？因为中性面就在第 3.7 层，第 5 层离它只有 1.3 米，压差不到 1.3 Pa，几乎没有空气进出。不是它保温更好，是它根本没被抽。
而一头一尾虽然花的钱差不多，难受的方式完全不同——这是本文第一个值得记住的结论：
| 对比项 | 1 层（中性面以下） | 18 层（中性面以上） |
|---|---|---|
| 气流方向 | 室外冷风灌进来 | 家里热风漏出去 |
| 进/出风温度 | −5.0℃（全温差） | +6.7℃（楼梯间已预热） |
| 单户风量 | 28 m³/h | 58 m³/h（是 1 层的 2.1 倍） |
| 每立方空气要补的热 | 25 K 温升 | 13.3 K 温升（只有 1 层的 53%） |
| 单户热负荷 | 235 W | 258 W |
| 主诉 | "门口一股冷风，脚踝凉" | "暖气挺热，就是费气" |
一楼抱怨的是体感，顶层掏的是真钱。一楼吸进来的虽然是 −5℃ 的冷风，但只有 28 m³/h，而且这股风贴地走，直接吹脚踝；顶层风量是一楼的两倍，只是因为进来的空气已经被楼梯间预热到 6.7℃，每立方米要补的温升只有一半，两相抵消后两者费用打平。
所以"顶层热、一楼冷"这句话，至少在空气侧是说反了一半：顶层的暖气确实容易热（那是水力系统的事），但它的空气侧失热是整栋楼里最高的；一楼的冷是冷风吹脚踝的局部体感，不是整屋温度低。
八、楼梯间的暖气是谁在烧？答案不是住户，是管道井
这栋楼的楼梯间稳定在 6.7℃，比室外高 11.7 K。维持这个温度要 continuously 供热 10.4 kW。这笔热从哪来？
| 热源 | 计算式 | 功率（W） | 占比 |
|---|---|---|---|
| ① 管道井内供暖立管散热 | 190 W/K × (55 − 6.7) | 9175 | 88% |
| ② 住户门缝漏进来的热 | 0.0507 kg/s × 1005 × 25 | 1273 | 12% |
| 热汇 | 计算式 | 功率（W） | 占比 |
| ① 经住户渗到室外 | 0.374 kg/s × 1005 × 11.7 | 4398 | 42% |
| ② 楼梯间顶部排风 | 0.275 kg/s × 1005 × 11.7 | 3238 | 31% |
| ③ 楼梯间围护结构散热 | 240 W/K × 11.7 | 2811 | 27% |
88% 的热来自管道井，住户门缝只贡献 12%。
这个结果挺扫兴的——本来想说"你在给楼梯间烧暖气"，但账算下来，住户门缝那点漏热（折合全楼 917 元/季、户均 25 元）远不如管道井里那两根 54 米长的供暖立管。24 小时不停的 55℃ 立管，就算做过简易保温，14.26 m² 的裸装钢管表面积配上 13 W/(m²·K) 的综合换热系数，一季就能散掉 6606 元的热（户均 183 元）。
但这里藏着一个和主题无关的第三变量，它单独就能推翻很多人的判断：
决定楼梯间温度的不是住户，是管道井里的立管。所以"把所有住户的门窗都封严"并不会让楼梯间变冷很多，反过来"楼梯间很冷"也不能说明住户漏了多少热。这个第三变量最大的用处是解释下一节的怪事。
九、封楼梯间的窗和单元门，几乎不省钱
这是本文最反直觉的一节。直觉上，烟囱效应既然是从"底部吸气、顶部排气"来的，那把底部单元门封严、把楼梯间外窗关死，总该管用吧？
算出来是这样的（全楼 36 户口径）：
| 措施 | 楼梯间温度（℃） | 中性面（m） | 全楼空气侧（kW） | 整季节省（元） |
|---|---|---|---|---|
| 基准 | 6.71 | 11.17 | 6.26 | — |
| 楼梯间外窗全封（At 0.036→0.006） | 7.79 | 6.66 | 6.17 | +67 |
| 单元门加门斗+闭门器（Ab 0.15→0.06） | 10.71 | 22.19 | 6.57 | −219 |
| 楼梯间顶部常开窗（At 0.036→0.30） | 5.59 | 38.93 | 8.87 | −1875 |
封楼梯间外窗只省 67 元/季，几乎等于没做；加门斗反而多花 219 元。
原因是两笔账在互搏：
- 封小进气口 → 冷风进得少了 → 省；
- 但冷风少了，楼梯间就变热（6.71℃→10.71℃）→ 热压梯度从 0.54 涨到 0.74 Pa/m → 中性面从 11.2 m 抬到 22.2 m → 抽力更猛 → 费。
两笔账量级接近、方向相反，净额几乎为零。不是封错了，是两笔账在互搏。这也正好解释了为什么很多小区做了门斗之后，居民反映"好像没什么变化"。
真正卡住流量的是另一处——自家的门缝和窗缝：
| 把哪个参数减半 | 楼梯间温度（℃） | 全楼空气侧（kW） | 整季节省（元） | 节省比例 |
|---|---|---|---|---|
| A门缝 减半 | 7.08 | 4.13 | 1537 | +34.1% |
| A窗缝 减半 | 7.18 | 3.80 | 1770 | +39.3% |
| A楼梯间顶 减半 | 7.28 | 6.23 | 23 | +0.5% |
| A单元门 减半 | 9.60 | 6.34 | −52 | −1.1% |
规律非常清楚：改自己的门窗有效（34%～39%），改楼梯间的开口无效（0.5%～−1.1%）。
这个结论的物理解释是：自家的门缝+窗缝是串联在气流路径上的，串联等效面积必然小于其中任何一个，所以它是整条通路的"限流阀"；而楼梯间的开口只是改变了压力分布，总流量的控制权不在那里。
换句话说：烟囱效应是一台全楼共用的抽风机，但你家漏多少风，只由你家的缝决定。
十、把炉子调高两度：这张表里唯一的负收益
一楼冷，90% 的人第一反应是把壁挂炉温度调高、或者多开一组电暖器。这是全表唯一一项改善为负的措施。
| 室温 | 楼梯间温度（℃） | 热压梯度（Pa/m） | 全楼空气侧（kW） | 整季增量（元） |
|---|---|---|---|---|
| 20℃（基准） | 6.71 | 0.5405 | 6.26 | — |
| 22℃ | 6.79 | 0.5494 | 7.08 | +591 |
| 24℃ | 6.87 | 0.5581 | 7.91 | +1183 |
原理很直白：热压梯度 ∝ 室内外温差。你把室温从 20℃ 提到 22℃，温差从 25 K 变成 27 K，梯度涨 1.6%，风量跟着涨，全楼空气侧损失从 6.26 kW 涨到 7.08 kW（+13%）。
更糟的是方向：调高室温本意是"让一楼暖和点"，但它同时加大了整栋楼的抽力——一楼吸进来的冷风更多了。这是典型的"越补越糟"：你为了对抗症状，把病因加重了。
顺便说一句，这也是为什么"顶楼热、一楼冷"的楼里，顶楼住户如果把温度调高，一户人的动作会让全楼的渗风都变大。烟囱效应是一个全楼耦合的问题，单户的调节行为会外溢。
十一、楼梯间温度几乎不影响你的账单：强度量 vs 广延量
既然楼梯间温度 ts 会改变热压，那它应该是关键因素吧？把管道井保温做好、让楼梯间冷一点，是不是能省钱？
| 管道井散热系数（W/K） | 楼梯间温度（℃） | 热压梯度（Pa/m） | 顶底压差（Pa） | 户均负荷（W） | 户均整季（元） |
|---|---|---|---|---|---|
| 40 | −0.38 | 0.219 | 11.8 | 158 | 114 |
| 90 | 2.51 | 0.352 | 19.0 | 176 | 127 |
| 140 | 4.78 | 0.455 | 24.5 | 178 | 128 |
| 190（基准） | 6.71 | 0.541 | 29.2 | 174 | 125 |
| 260 | 9.04 | 0.642 | 34.7 | 163 | 118 |
| 340 | 11.31 | 0.741 | 40.0 | 147 | 106 |
楼梯间从 −0.4℃ 变到 11.3℃（跨度 11.7 K），户均费用只从 114 元变到 106 元，变化幅度不到 8%。而且在 4.8℃ 附近还有个"最费钱的温度"——两头都更省。
这符合一个通用判据：遇到"加大 X 有没有用"的问题，先判 X 影响的是强度量还是广延量。
- ts（温度）是强度量：它提高热压梯度（+），但同时缩小了渗进来的空气需要补的温升（−），两个效应反向抵消，净影响只有 ±7%。
- A门缝、A窗缝（面积）是几何量：它只影响流量，没有反向效应，减半就能省 34%～39%。
所以：别指望靠"让楼梯间冷一点"省钱，那不是你能控的变量；去封你家的缝。
真正随楼梯间温度显著变化的是开门力和倒灌风险（第十五节），不是钱。
十二、措施性价比表：造价差不多，收益能差 23 倍
下面这张表是全楼 36 户的口径。注意"谁来干"这一栏——它比收益更能决定一件事能不能做成。
| 措施 | 造价（元） | 整季节省（元） | 回本（季） | 每 100 元造价的季度收益 | 谁来干 |
|---|---|---|---|---|---|
| ① 入户门底自动密封条（45 元/户） | 1620 | 1537 | 1.1 | 94.9 元 | 住户自装，免拆门 |
| ② 门底+门框密封条全做（110 元/户） | 3960 | 3195 | 1.2 | 80.7 元 | 住户自装 |
| ③ 外窗缝补密封胶+换胶条（260 元/户） | 9360 | 2865 | 3.3 | 30.6 元 | 住户自装/请师傅 |
| ④ ①+③ 门窗同时密封 | 10980 | 2996 | 3.7 | 27.3 元 | 住户自装 |
| ⑤ ②+③ 密封做到位 | 13320 | 3467 | 3.8 | 26.0 元 | 住户自装 |
| ⑥ ⑤ + 楼梯间外窗全封 | 14520 | 3727 | 3.9 | 25.7 元 | 需物业/全楼协调 |
| ⑦ 管道井立管保温 | 2400 | 934 | 2.6 | 38.9 元 | 需停暖施工，时机敏感 |
| ⑧ 楼梯间外窗全封 | 1200 | 67 | 17.9 | 5.6 元 | 需物业/全楼协调 |
| ⑨ 单元门加门斗+闭门器 | 6800 | −219 | 永不回本 | 负 | 需物业/全楼协调 |
| ⑩ 室温 20→22℃ | 0 | −591 | 永不回本 | 负 | 零成本，人人都这么做 |
| ⑪ 室温 20→24℃ | 0 | −1183 | 永不回本 | 负 | 零成本，人人都这么做 |
这张表里最该看的是 ① 和 ⑧ 的对比：
- ① 门底自动密封条：造价 1620 元（45 元/户），省 1537 元/季
- ⑧ 楼梯间外窗全封：造价 1200 元，省 67 元/季
造价几乎一样（⑧ 甚至更便宜 420 元），收益差 23 倍。而且 ① 是住户自己花 45 元就能装的东西，⑧ 需要物业牵头、全楼协调。
凡做措施表，先找一对造价接近、收益悬殊的方案摆在一起——它比"成本高的收益也高"的对比更有杀伤力，因为它排除了"贵有贵的道理"这个辩护。
再看"时机"这一栏（⑦）：管道井立管保温本身回本 2.6 季，不算差，但它必须停暖才能施工，一年只有几天窗口。同样一道工序如果在楼房建造时做，几乎不增加成本。时机比材料重要。
十三、怎么判断你家是"烟囱效应"还是"水力失调"
抱怨"冷"的原因可能是两个完全不同的物理量。用下面这张表，测两个点就能分开。
| 判据 | 烟囱效应（空气侧） | 水力失调（水侧） |
|---|---|---|
| 暖气片本身 | 烫手，供回水正常 | 温的，或上半热下半凉 |
| 门缝/窗缝 | 有持续风感，纸条能被抽动 | 无风感 |
| 随楼层的变化 | 非单调：中性面附近（约第 4～5 层）最轻，两头重 | 单调：越往上越差 |
| 站在楼道里 | 能听到持续的过风声 | 无 |
| 关严门窗 1 小时后 | 室温回升 0.5～1.5℃ | 基本不变 |
| 给暖气片排气后 | 无改善 | 明显改善 |
| 纸条的楼层规律 | 低层往外抽、高层往里飘 | 与楼层无关 |
十分钟的现场判据：拿一张 A4 纸夹在入户门缝里。
- 轻松抽出 → 门缝两侧压差约 2～5 Pa，你家正在被抽（或灌）
- 纸条被往里吸 → 你在高层，楼梯间的风正往你家灌
- 纸条没反应 → 你在中性面附近，或者门缝已经封得很好
压差和缝口风速的对应关系是这样，可以反推你家的压差量级：
| 压差（Pa） | 缝口风速（m/s） | 纸条表现 |
|---|---|---|
| 0.5 | 0.91 | 略有阻力 |
| 1.0 | 1.29 | 略有阻力 |
| 2.0 | 1.83 | 轻松抽出 |
| 3.0 | 2.24 | 轻松抽出 |
| 5.0 | 2.89 | 轻松抽出 |
| 8.0 | 3.65 | 纸条飘起 |
| 12.0 | 4.47 | 纸条飘起 |
| 20.0 | 5.77 | 纸条飘起 |
| 30.0 | 7.07 | 纸条飘起 |
两档措施的成本差着一个量级：密封条几十元，动供暖系统上万元。先花十分钟分清是哪一类，再决定掏多少钱。
十四、风压 × 楼层四象限：最凶险那一格是"大风天的顶层背风面"
烟囱效应是常驻的、方向恒定的；风压是间歇的、方向随风向变的。两者叠加有四种工况：
| 无风～微风（< 3 m/s） | 大风（> 7 m/s） | |
|---|---|---|
| 中性面以下（1～3 层） | 热压主导，稳定吸进 −5℃ 冷风，门口持续风感。纸条轻松抽出 | 迎风面风压与热压同向叠加，一楼迎风面冷风灌入翻倍；背风面被负压抵消，反而变轻 |
| 中性面以上（5～18 层） | 热压主导，稳定向外漏 20℃ 热风，顶层最费气。烟道、排气口工作正常 | 迎风面正压压制渗出；背风面负压与热压叠加，厨房/卫生间竖向排气道倒灌，闻到邻居家的油烟味 |
量级对比（风压 q = 0.5·ρ室外·v²）：
| 风速（m/s） | 风压（Pa） | 相当于热压需要多少米高度差 |
|---|---|---|
| 1 | 0.66 | 1.22 m |
| 2 | 2.63 | 4.87 m |
| 3 | 5.92 | 10.96 m |
| 4 | 10.53 | 19.49 m |
| 5 | 16.46 | 30.45 m |
| 6 | 23.70 | 43.84 m |
| 7 | 32.26 | 59.68 m（已超过整栋楼高） |
| 8 | 42.13 | 77.95 m |
这张表给出两个门槛：
- v = 4.7 m/s（3 级微风）：风压 10.5 Pa，已经超过 18 层楼中性面以下的热压总和，一楼的风向开始由风说了算。
- v = 6.7 m/s（4 级和风）：风压 23.7 Pa 超过整栋楼的竖井顶底热压 29.2 Pa 的八成，整栋楼的气流组织被风接管。
注意这两句话的差异：热压是永远在的，方向永远是从下往上；风压是时有时无的，方向随时变。所以冬季大多数时间里（华北冬季平均风速 2～3 m/s）烟囱效应才是主导，但一到寒潮大风天，四象限的右边两格就接管了。
十五、门槛反解：多少层楼，单元门会开始"吸住"打不开
楼梯间底部相对室外是负压，这个负压会直接作用在单元门上。工程经验阈值是 25 Pa——超过它，单元门（尤其带闭门器的）会出现明显的开门困难，ASHRAE 的现场实测报告里专门记录过这个现象。
| 层数 | 建筑高度（m） | 底部压差（Pa） | 单元门开门力（N） | 等效重量（kgf） | 中性面（m） |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 18 | 0.92 | 3.0 | 0.3 | 1.95 |
| 11 | 33 | 2.57 | 8.5 | 0.9 | 5.07 |
| 18（本文基准） | 54 | 6.04 | 19.9 | 2.0 | 11.17 |
| 26 | 78 | 11.32 | 37.4 | 3.8 | 19.75 |
| 33 | 99 | 16.90 | 55.8 | 5.7 | 28.20 |
| 50 | 150 | 33.00 | 108.9 | 11.1 | 50.31 |
★ 门槛反解：竖井底部压差达到 25 Pa 的临界点，是 42 层（126 米）。
也就是说，18 层、33 层的住宅，开门力还在 2～6 kgf 的"推得动但有点沉"的区间；一旦上到 40 层以上，单元门在严冬会明显发沉，需要物业调松闭门器。
另外注意中性面这一列：楼层越高，中性面的相对高度越高（6 层时是 10.8%H，33 层时是 28.5%H）。因为楼层越多，分布在整个高度上的住户门缝总量越大，把中性面往上抬。对应的后果是——
| 层数 | 中性面（%H） | 户均负荷（W） | 户均整季（元） |
|---|---|---|---|
| 6 | 10.8% | 106 | 76 |
| 11 | 15.4% | 139 | 100 |
| 18 | 20.7% | 174 | 125 |
| 26 | 25.3% | 206 | 149 |
| 33 | 28.5% | 232 | 167 |
33 层的户均渗风损失是 6 层的 2.2 倍。住得越高，被抽得越狠——这条规律和"高层暖气片不热"的水力规律是叠加的，两件事一起解释了为什么超高层住宅的顶层住户既费气又不一定暖和。
十六、这些算式怎么自检
前面所有数字都来自一套数值模型（竖井节点 + 18 层住户节点，二分法解质量平衡、不动点迭代解能量平衡）。模型可以自圆其说，不代表它没算错。下面四条是它的自检结果。
① 端点检验
令室内外温差为 0（t室外 = t室内 = 20℃）且去掉管道井热源：楼梯间温度收敛到 20.000000℃，竖井顶底压差收敛到 0.000000 Pa。没有温差就没有烟囱，符合预期。
② 极限检验
令立管水温等于室温（去掉唯一温差源）：竖井顶底压差降到 15.87 Pa 并继续趋近于 0；同时在各层高度上，h = 11.17 m（中性面）处 Δp = 0、渗风量为 0，符合开口处压差为零则无流动的物理要求。
③ 设计工况反算（闭式解特例校验）
把住户门缝面积趋近于 0（只剩底部/顶部两个开口），此时存在闭式解 h中性面 = H·At²ρ楼梯间/(Ab²ρ室外 + At²ρ楼梯间)。数值解给出 2.795 m，闭式解给出 2.795 m，偏差 0.000%。另外整套网络的质量平衡闭合到 +0.0000%（入 0.64881 kg/s = 出 0.64881 kg/s），能量平衡闭合到 +0.000%。
④ 外部实测校验
前三条都是自洽检验——参数选错了也能全过。真正能证伪的是和外部实测/权威手册比对：
| 校验项 | 本文推导 | 外部来源 | 偏差 |
|---|---|---|---|
| 热压公式常数 | g/R = 0.03418 Pa·K/m | ASHRAE Handbook 0.0342 | −0.06% |
| ΔT = 25 K 的梯度 | 1.1015 Pa/m | ASHRAE 式 1.1021 Pa/m | −0.06% |
| 综合常数 Ks | P·g/R = 3463.4 Pa·K/m | 沈阳建筑大学硕士论文实测 Ks = 3519.2 Pa·K/m | −1.59% |
| 同上换算 ΔT = 25 K | 1.1015 Pa/m | 实测式 1.1192 Pa/m | +1.61% |
| 门缝通路的作用 | A门缝 减半省 34% | ASHRAE LV-17-C071：加设电梯厅门可把向上流量减少约 50% | 同量级 |
第三行来自沈阳建筑大学一篇针对超高层住宅楼梯间热压分布的实测研究（含 CFD 模拟），它给出的地区大气压相关系数 Ks = 3519.2 Pa·K/m，与本文从 P·g/R 推出来的 3463.4 差 1.6%。这个偏差的来源主要是沈阳当地大气压与标准大气压的差异，以及实测中楼梯间温度沿高度是变化的（本文取单一值）。
十七、这套算法什么时候不成立
任何算式都有边界。下面这些是本文明确没有处理的，也是判断结论能不能直接搬用的依据。
| 本文的简化假设 | 真实情况 | 误差方向 |
|---|---|---|
| 楼梯间取单一温度 6.71℃ | 哈工大对哈尔滨 3 栋超高层的现场实测：冷风侵入使楼梯间和电梯前室温度明显降低，尤以底层为甚——实际是竖向梯度 | 低估底层渗风、高估底层楼梯间温度 |
| 只算了门缝 + 外窗缝两条通路 | 还有厨房/卫生间竖向排气道（第二根 54 米烟囱）、电梯井、烟道预留孔 | 低估总风量 |
| 气密性按标准等级取值 | 同上实测：门窗气密性实测值均大于国内外标准，实际漏得更多 | 低估总风量（见下方对照表） |
| 未计风压的迎风/背风分布 | 风压系数 Cp 随立面位置从 +0.7 变到 −0.5 | 大风天误差可达两倍 |
| 住户按点节点处理（3 m 层高内压差一致） | 3 m 层高内实际有约 3.3 Pa 的竖向压差 | 小于 15%，可忽略 |
| 未计住户开门的瞬时换气 | 每次开门形成大开口双向流 | 低估约 5% |
| 稳态假设 | 寒潮、昼夜、间歇供暖都是非稳态 | 瞬时值可能偏离 30% |
| 未计电梯井活塞效应 | 轿厢运行产生瞬时压力波 | 只影响瞬时值 |
关于第三行，实际气密性差异带来的影响有多大，这张对照表可以给个直观感受：
| 门窗状况 | 楼梯间温度（℃） | 全楼空气侧（kW） | 户均整季（元） |
|---|---|---|---|
| 老式推拉铝窗 + 老木门 | 7.35 | 17.17 | 343 |
| 老式窗 + 换防盗门带密封条 | 6.59 | 8.64 | 173 |
| 断桥铝窗 + 老木门 | 6.60 | 7.92 | 158 |
| 基准：断桥铝窗 + 防盗门带密封条 | 6.71 | 6.26 | 125 |
| 全部做到最优 | 8.36 | 1.45 | 29 |
最差和最好的组合之间差 11.8 倍。如果你家是老式推拉窗配老木门，把上面所有表格里的数字乘以 2.7 才接近真实。
还要注意一个细节：换窗和换门的效果不是相加的。老窗+老门是 343 元，只换门降到 173 元（省 170），只换窗降到 158 元（省 185）；两个都换到基准是 125 元（省 218）——比两项单独收益之和（355）小得多。因为它们是串联的，封住一个之后，另一个就成了新的瓶颈。
FAQ
Q1：我家在 1 层，门口那股风是不是就是烟囱效应？
大概率是。用纸条测一下门缝：能轻松抽出就说明压差在 2 Pa 以上，对应 1～3 层的量级。再对照第十三节的表看暖气片是否烫手——如果暖气片烫手但门口有风，就是纯空气侧问题，几十元的门底密封条能解决大半。
Q2：那我把单元门堵死是不是就没事了？
不行，见第九节。封住底部进气口会让楼梯间变热（6.7℃→10.7℃），热压梯度反而涨 37%，中性面从第 3.7 层抬到第 7.4 层，全楼渗风不降反升 5%。要封的是你自家门缝，不是单元门。
Q3：顶层住户是不是最占便宜？
空气侧最吃亏的就是顶层（258 W/户，全楼最高）。水力侧顶层确实占优（上供下回系统最先热、水压足），两件事叠加后顶层住户的体感可能不错，但燃气表不会骗人。抱怨得最凶的一楼，未必是掏钱最多的那户。
Q4：楼梯间该不该装暖气片？
从账单看不该。装了之后楼梯间温度上升，热压梯度加大，中性面上移，全楼渗风增加；同时它烧的气也是全楼公摊。楼梯间的温度 88% 由管道井立管决定，再额外供暖属于重复投入。楼梯间真正需要的是防管道冻裂这个下限，不是舒适度。
Q5：住几层最省？
按本文参数，是中性面附近那几层——第 4～5 层（44～45 元/季），只有 1 层的 26%。但这是单看空气侧的结果；把围护结构（顶层有屋面、端头有山墙）、水力失调、西晒这些因素叠上去，结论会变。这张表给的是"空气侧这一项的楼层规律"，不是选房指南。
Q6：我家是 6 层的老楼，这套算法还适用吗？
适用，但量级小得多。6 层的户均渗风损失是 76 元/季，只有 18 层的 61%；中性面在 10.8%H（约 0.6 层）。多层住宅的渗风以风压和门窗气密性为主，烟囱效应是次要项——楼越高，烟囱效应占比越大。
Q7：有没有什么一劳永逸的办法？
没有，因为它是空气密度差造成的，只要冬天室内外有温差就存在。能做的是把流量降下来，不是把驱动力消掉。按性价比排序：门底密封条 → 门框密封条 → 外窗密封 → 立管保温（需停暖）。做完这四项，户均能从 125 元/季降到 29 元/季。
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