風載荷通過體形系數(shù)、區(qū)域系數(shù)、風振系數(shù)、迎風面積等計算。體形比較簡單的建筑物體形系數(shù)可通過規(guī)范查到，由于規(guī)范只規(guī)定了規(guī)則形狀的體形系數(shù)，體形復雜時只能近似了，因此很難得到較準確的風載荷。通過計算流體動力學技術(shù)為復雜體形高層建筑風載進行準確計算，模擬建筑物和建筑群的流場，從而可得到非常準確的風壓值及風載荷分布.
計算流體力學（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）為建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計提供了一種方法，是在預測和評價建筑設(shè)計階段，對室內(nèi)通風與污染狀態(tài)進行分析的方法和手段。但是由于往往建筑內(nèi)房間數(shù)量眾多，且形式錯綜復雜，Ｃ Ｆ Ｄ 計算量巨大，計算時間長。因此在利用該技術(shù)進行分析時必須進行必要的技術(shù)分析和模型簡化。本文以同濟大學文遠樓為研究對象進行具體分析。文遠樓于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑。
１ 自然通風設(shè)計
風環(huán)境是空氣流在建筑內(nèi)外空間的流動狀況及其對建筑使用的影響，是建筑環(huán)境設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。在以往的建筑物理研究發(fā)展中，風環(huán)境在一定程度上被忽視了。在自然環(huán)境日益受到重視的今天，自然通風對于人體舒適度和建筑節(jié)能的作用顯得尤為重要。室內(nèi)風環(huán)境設(shè)計的目的有兩個：其一是控制室內(nèi)空氣品質(zhì)；其二是解決夏季或過渡季節(jié)的熱舒適性問題，以取代或部分取代空調(diào)，從而達到降低能耗的目的。風環(huán)境設(shè)計分為自然通風和機械通風，自然通風以其節(jié)能無污染的特點具備積極的意義。自然通風的形成是靠熱壓（溫差）和風壓。雖然其風速和風向不可預測，但由于具有節(jié)能、維護方便及保養(yǎng)費用低等優(yōu)點［１］，所以自然通風是調(diào)節(jié)室內(nèi)小氣候優(yōu)先使用的方法。改造后的文遠樓使用了熱壓通風和上懸式的外圍護結(jié)構(gòu)的開窗
方式來利用自然通風。
１．１ 熱壓通風
熱壓通風又稱煙囪通風，與風壓通風相比，熱壓通風更能適應(yīng)常變的外部風環(huán)境，熱壓通風的原理如圖 １ 所示。熱壓通風系統(tǒng)不僅能創(chuàng)造熱舒適，減少空調(diào)的使用，同時還可以減少“建筑綜合癥”發(fā)生的可能。在夏季早晨，夜間冷卻了的“煙囪”從室外吸入較熱的空氣，這種逆向煙囪效應(yīng)能使室內(nèi)獲得舒適的空氣流動。當“煙囪”內(nèi)不斷升溫，其作用又反饋回來，涼爽的室外空氣又被利用起來。文遠樓的生態(tài)節(jié)能改造就充分利用自然通風技術(shù)，外立面門窗的上懸窗設(shè)計、室內(nèi)豎向通風井都為文遠樓提供了良好的自然通風，減少了空調(diào)使用能耗。
１．２ 上懸式開窗
建筑單層外圍護結(jié)構(gòu)的開窗方式首先解決兩個問題：一是對氣流形成一定遮擋，減小原有風速；二是設(shè)置擋板及運用可控制開窗方式使進入室內(nèi)空間的氣流改變運動方向，減小行人高度的風速。滿足這兩個條件的可控制開窗方式有下懸及上懸兩種模式， 為兩種模式的開窗方式。下懸開窗方式的特點為氣流從底部進入室內(nèi)后向上方移動，減小對人坐立點高度的影響；上懸開窗方式的特點為氣流進入室內(nèi)后，窗戶的開啟使氣流進入室內(nèi)后向下部空間移
動，這種方式對人坐立位置的高度影響較大。針對文遠樓主要做為人群密集的學習工作場所，因此采用上懸的開窗方式。所示為外立面上懸窗和室內(nèi)走廊通風口。
２ ＣＦＤ 模擬分析
當前自然通風的研究著重于采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗進行自然通風的設(shè)計，大部分都是定性的設(shè)計，缺少節(jié)能方面定量的分析結(jié)果。使用定量分析的有風洞試驗和計算流體力學（ＣＦＤ）兩種方式，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，Ｃ Ｆ Ｄ 以其廉價、便利的方式得到越來越廣泛的應(yīng)
用。本文選用基于有限容積法的專門用于建筑通風空調(diào)分析的ＣＦＤ 軟件—— Ｆｌｕｅｎｔ Ａｉｒ－ｐａｋ 對文遠樓的風流場進行分析。該軟件可以準確地模擬通風系統(tǒng)的空氣流動、空氣品質(zhì)、傳熱、污染和舒適度等問題，提高設(shè)計手段，減少設(shè)計風險，降低成本。此次模擬是以文遠樓底層為例，中間部分為走廊，兩側(cè)為對稱的教室，新風從教室外側(cè)的窗戶中進入室內(nèi)，再從教室內(nèi)側(cè)的一排高窗中排入走廊，最后再由上側(cè)通風口向上排出。室外進風速設(shè)定
為 １．５ｍ／ｓ，得到不同高度、不同切面的風速、空氣齡分布圖。１ｍ 高度的空氣速度分布圖和空氣齡分布圖顯示，教室內(nèi)在 １ｍ高度空氣的速度相對較低，最大速度約為 １．５ｍ／ｓ，空氣齡也相對較長，高度與人坐立時候高度相差不多，剛好避免了過大的風速對教室內(nèi)人造成的干擾。２ｍ 高度的空氣速度分布圖和空氣齡分布圖顯示，教室內(nèi)在 ２ｍ高度空氣的速度較之 １ｍ 處有了明顯提高，風速普遍高于 １．５ｍ／ｓ，位于教室東西兩端的風速相對較低，空氣齡也明顯的縮短，空氣流通加快，有效地改善了教室內(nèi)空氣的新鮮程度。３ｍ 高度的空氣速度分布圖和空氣齡分布圖顯示，教室內(nèi)在 ３ｍ高度空氣的速度進一步加大，靠近教室內(nèi)位于內(nèi)側(cè)墻上的排風口處風速逐漸加大，位于教室東西兩端的風速相對較低。空氣齡較短，空氣流通加快，位于走廊頂部的排風口風速達到最大。從縱切面中可以看出，室外的新風從兩側(cè)的窗口進入教室內(nèi)，
再從教室內(nèi)側(cè)的窗洞口處排出，風速逐漸加大，由于室內(nèi)上層空氣的運動，帶動下層空氣隨之運動，從而達到改善整個空氣品質(zhì)的效果。在走廊上部排氣口風速達到最大，在走廊下層由于上層空氣快速流動，下層空氣也隨之形成了一個低速渦旋，改善走廊的通風效果，并且不會對內(nèi)部的行人造成任何不適。通過上述模擬實驗，我們對不同高度層面的空氣速度場和空氣齡分布狀況進行了定量的直觀模擬，對改造后的文遠樓自然通風原理有了一個全面且更直觀的認識。在室外溫度適宜的春秋或者初夏
時節(jié)，利用大樓自身的自然通風，可以有效的降低室內(nèi)溫度，提高熱舒適性，并改善空氣品質(zhì)，降低空調(diào)的能耗，最終達到節(jié)能的目的。為文遠樓一年中各月份空調(diào)使用情況表，在某些特殊的時段如 ５ 月下旬和 １０ 月上旬，即圖中橫陰影線表達的區(qū)域，在未充分利用自然通風情況下需要開啟空調(diào)來保持舒適度，而如果充分利用通風，則可以減少該時段的空調(diào)使用.
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