太陽高度角的計算---用于建筑設(shè)計計算日照時間

1、太陽高度角的計算-用于建筑設(shè)計計算日照時間 (2010-01-07 11:47:39)轉(zhuǎn)載標(biāo)簽： 雜談一、太陽高度角hs求算公式Sinhs=sinsin+coscoscos（1）式中為太陽赤緯，表示太陽光線與地球赤道面的夾角，一年四季每天都在變動著，冬至日=23°27，春分日和秋分日=0°，夏至日=23°27；為測點(diǎn)緯度，如北京=39°48、西安=34°18、上海      =31°10、杭州=30°19、臨海=28°51、福州=26&

2、#176;05、臺北=25°20、廣州=23°08；為太陽時角，以當(dāng)?shù)卣鐬?°，上午為負(fù)，每小時15°，下午為正，每小時+15°，在赤道面上每小時變化為 =15°，所表示的是真太陽時，與時鐘不同。現(xiàn)舉例計算于下：1求北緯30°地方冬至日正午時刻和下午1時、2時（均指地方時）的太陽高度角。正午時刻太陽時角為0°，即=0°將=23°27、=30°、=0°代入（1）式得Sinh正午=sin(-23°27)sin30°+cos(-23°27)cos30

3、°cos0°=0.3979×0.5+0.9175×0.8660×1=0.19895+0.79456=0.5956h正午=36°33（查正弦數(shù)學(xué)用表所得，下同）則北緯30°地方冬至日正午時刻的太陽高度角為36°33；下午1時(上午11時與此高度角同),太陽時角為15°，即=15°得Sinh下午1時=sin(-23°27)sin30°+cos(-23°27)cos30°cos15°=0.19895+0.79456×0.9659=0.1989

4、5+0.7675=0.5685h下午1時=34°39則北緯30°地方冬至日上午11時和下午1時（均指地方時，下同）的太陽高度角為34°39；下午2時(上午10時與此高度角同),太陽時角為30°，即=30°得Sinh下午2時=sin(-23°27)sin30°+cos(-23°27)cos30°cos30°=0.19895+0.79456×0.8660=0.19895+0.6881=0.4892h下午2時=29°17則北緯30°地方冬至日上午10時和下午2時的太陽高度

5、角為     29°17；2求浙江臨海市冬至日正午和下午1時、2時（均指地方時）的太陽高度角。臨海城關(guān)位在北緯28°51，即=28°51正午時刻太陽時角=0°將=23°27、=28°51、=0°代入（1）式得Sinh正午=sin(-23°27)sin28°51+cos(-23°27)cos28°51cos0°=0.3979×0.4826+0.9175×0.8755×1=0.1920+0.8033=

6、0.6113h正午=37°41則臨海冬至日正午時刻的太陽高度角為37°41；下午1時(上午11時與此高度角同),太陽時角為15°，即=15°得Sinh下午1時=sin(-23°27)sin28°51+cos(-23°27)cos28°51cos15°=0.1920+0.8033×0.9659=0.1920+0.7759=0.5839h下午1時=35°44則臨海冬至日上午11時和下午1時的太陽高度角為35°44；下午2時(上午10時與此高度角同),太陽時角為30°，即

7、=30°得Sinh下午2時=sin(-23°27)sin28°51+cos(-23°27)cos28°51cos30°=0.1920+0.8033×0.8660=0.1920+0.6957=0.5037h下午2時=30°15則臨海冬至日上午10時和下午2時的太陽高度角為30°15。今列冬至日各緯度各時次的太陽高度角表于下，見表1表1  冬至日各緯度各時次的太陽高度角表 緯度（北緯度） 正午時刻太陽高度角 11時和13時太陽高度角 10時和14時太

8、陽高度角 9時和15時太陽高度角 8時和16時太陽高度角 20 46°33 44°09 37°38 28°18 17°10 25 41°34 39°25 33°30 24°49 14°20 30 36°33 34°39 29°17 21°17 10°

9、02 35 31°34 29°51 25°00 17°39 8°29 40 26°33 25°01 20°39 13°57 5°29 45 21°33 20°12 16°17 10°13 2°28 50 16°34 15°

10、;21 11°53 6°26   二、太陽赤緯求算公式(n)=0.00632180.4057476cos（ +0.1532310）0.0058798 cos（ +0.2070988）0.0032334 cos（ +0.6201293）（2）式中n為一年中某日的日期序數(shù)，所求的太陽赤緯是個平均值，單位是弧度，實際使用時應(yīng)化為度才是。日常使用中，太陽赤緯一般可查閱太陽赤緯表所得，也可從地球儀上的黃道線上所標(biāo)的日期所在位置讀取緯度數(shù)值所得，不需另行計算，今列24節(jié)氣所在日的太陽赤緯值于下，見表2。表2  二十四

11、節(jié)氣所在日的太陽赤緯值  節(jié)氣 月、日  節(jié)氣 月、日  節(jié)氣 月、日  節(jié)氣 月、日  冬至 12.2223 -23°27 春分 3.2021 0°00 夏至 6.2122 23°27 秋分 9.23 0°00 小寒 1.6 -22°35 清明 4

12、.56 6°01 小暑 7.78 22°35 寒露 10.89 -6°01 大寒 1.2021 -20°05 谷雨 4.2021 11°30 大暑 7.23 20°05 霜降 10.2324 -11°30 立春 2.45 -16°15 立夏 5.56 16°2

13、3 立秋 8.78 16°15 立冬 11.78 -16°23 雨水 2.1819 -11°22 小滿 5.2021 20°11 處暑 8.2324 11°22 小雪 11.2223 -20°11 驚蟄 3.56 -5°50 芒種 6.56 22°37 白露 

14、9.78 5°50 大雪 12.78 -22°37 三、太陽方位角s求算公式sins= 或coss= （3）式中為太陽時角，為太陽赤緯，h為太陽高度角，為地球上某一測點(diǎn)的緯度。1、求浙江臨海冬至日下午3時（指地方時，下同）的太陽高度角     h下午3時和方位角下午3時以及東南朝向垂直外墻（或窗面）的太陽光線入射角i下午3時的值。解將臨海的緯度=28°51、冬至日=23°27、下午3時的=45°代入（1）式，求太陽高度h下午3時的值。得Sinh下

15、午3時=sin(-23°27)sin28°51+cos(-23°27)cos28°51cos45°=0.3979×0.4826+0.9175×0.8755×0.7071=0.1920+0.5680=0.3760h下午3時=22°05則臨海冬至日下午3時的太陽高度角為22°05。將h=22°05，=3×15°=45°，=23°27代入（3）式，求冬至日下午3時的太陽方位角下午3時的值。得sin下午3時= = =0.7002則下午3時=44°

16、;27或是cos下午3時= = =0.7137=h下午3時=44°28則臨海冬至日下午3時的太陽方位角為南偏西44°28太陽光線入射角i表示太陽光線與墻面法線（或窗面法線）n的夾角，太陽光線入射角i求算公式為：cosi=sinhscos+coshssincos（4）式中hs為太陽高度角，臨海冬至日下午3時h下午3時=22°05為墻面與水平面的夾角，當(dāng)墻面垂直與水平面時，=90°為日墻方位角，即太陽光與墻面法線兩者在水平面上投影間的夾角，即=太陽方位角墻面方位角，東南朝向的墻面方位角為  45°（正南為0°，偏東為負(fù)

17、，偏西為正）今將hs=22°05、=90°、=44°27（45°）=89°27代入（4）式得cosi下午3時=sin22°05cos90°+cos22°05sin90°cos89°27因cos90°=0，sin90°=1，則上式變?yōu)閏osi下午3時=cos22°05cos89°27=0.9266×0.0096=0.0089i下午3時=89°31則臨海冬至日下午3時太陽光對東南朝向的墻面入射角89°312、求上海10月1日下午3

18、時的太陽高度角h下午3時和方位角下午3時以及東南朝向垂直外墻上的太陽光線入射角i下午3時的值。解將上海的緯度=31°10，10月1日的太陽赤緯=2°54、下午3時的太陽時角=3×15°=45°代入（1）式，求出此時的太陽高度h下午3時的值。得Sinh下午3時=sin(-2°54)sin31°10+cos(-2°54)cos31°10cos45°=0.0506×0.5175+0.9987×0.8557×0.7071=0.02619+0.60427=0.5780h下午3時=35&