Luonnollisella ilmanvaihdolla tarkoitetaan useimmiten painovoimaista ilmanvaihtoa. jossa poistoilma kulkee luonnollisella vedolla poistohormin kautta ulos. Korvausilma otetaan korvausilmaventtiilien kautta yleensä suoraan seinän läpi huonekohtaisesti. Olennaista luonnollisessa ilmanvaihdossa on, että kyseessä on todellakin suunniteltu, toimiva järjestelmä, ilma ei vaihdu tai ole vaihtumatta hallitsemattomasti ja sattumanvaraisesti.
Luonnollisen ilmanvaihdon etuina ovat yksinkertaisuus, äänettömyys, riippumattomuus sähköstä ja muista verkoista sekä energianlähteistä, edullisuus niin rakennusvaiheessa kuin käytönkin aikana. Varjopuolina ovat hankala säädeltävyys, järjestelmän riippuvuus olosuhteista ja poistoilman lämmön talteenoton vaikeus. Pääasiallisena syynä näihin ongelmiin on laitteitten ja järjestelmien kehitystyön puute, osaaminen ja tietämys on keskitetty koneellisiin järjestelmiin.
Edellytyksenä toimivalle luonnolliselle ilmanvaihdolle on riittävä korkeusero poistohormin yläpään ja korvausilman tulokohdan välillä (min. 4,5 m) ja ilmavirran säätömahdollisuus. Esilämmittämätön tuloilma aiheuttaa helposti vedon tuntua huoneisiin. Parhaiten ilman lämmittäminen ja sekoittaminen onnistuu vesikiertoisen patterilämmityksen yhteydessä, lattialämmitys ja sähköpatterilämmitys ovat hankalampia. Tuloilman esilämmitykseen ja toisaalta esijäähdytykseen on myös olemassa keinoja, mm. maakanavat.
Luonnollinen ilmanvaihto vaatii yleensä tehostamista ja/tai koneavustusta riittävän ilmanvaihdon takaamiseksi kaikissa olosuhteissa. Ongelmallisimpia ovat tyynet päivät ulkolämpötilan ollessa +10 - +18 astetta. Tuuli parantaa hormien vetoa muutenkin, mutta käyttämällä erilaisia hormihattuja voidaan vetoa edelleen tehostaa. Poistohormin ilmaa voidaan myös lämmittää auringon energian avulla, jolloin kasvava lämpötilaero parantaa vetoa. Nämä järjestelmät ovat kehitystyön alla maailmalla, ja jopa lämmöntalteenottolaitteistoja ja tuloilmaelimiä on pystytty kehittämään ilman sähköä toimiviin laitteisiin.
Koneelliseen ilmanvaihtoon liittyvät terveys- ja meluongelmat ovat tehneet luonnollisesta ilmanvaihdosta erityisen suositun vaihtoehdon lasten käyttöön tarkoitetuissa rakennuksissa, päiväkodeissa ja kouluissa. Esimerkiksi Ruotsissa on rakennettu jo yli 200 koulua ilman koneellista ilmastointia – Suomessa vasta aloitellaan (ks. Maarit Holttisen artikkeli).
Uudet energiamääräykset tuovat meille erityisen hyvin lämmöneristetyt ja tiiviit talot. Suurin haaste jääkin sitten ilmanvaihdon energiatehokkuudelle ja toimivuudelle, terveellisyyttä unohtamatta. Lähitulevaisuudessa on tehtävä valtavasti tutkimus- ja kehitystyötä myös luonnollisen ilmanvaihdon osalla.
