太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间

1、太阳高度角的计算-用于建筑设计计算日照时间 (2010-01-07 11:47:39)转载标签： 杂谈一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sinsin+coscoscos（1）式中为太阳赤纬，表示太阳光线与地球赤道面的夹角，一年四季每天都在变动着，冬至日=23°27，春分日和秋分日=0°，夏至日=23°27；为测点纬度，如北京=39°48、西安=34°18、上海      =31°10、杭州=30°19、临海=28°51、福州=26&

2、#176;05、台北=25°20、广州=23°08；为太阳时角，以当地正午为0°，上午为负，每小时15°，下午为正，每小时+15°，在赤道面上每小时变化为 =15°，所表示的是真太阳时，与时钟不同。现举例计算于下：1求北纬30°地方冬至日正午时刻和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。正午时刻太阳时角为0°，即=0°将=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（查正弦数学用表所得，下同）则北纬30°地方冬至日正午时刻的太阳高度角为36°33；下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°，即=15°得Sinh下午1时=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时=34°39则北纬30°地方冬至日上午11时和下午1时（均指地方时，下同）的太阳高度角为34°39；下午2时(上午10时与此高度角同),太阳时角为30°，即=30°得Sinh下午2时=sin(-23°27)sin30°+cos(-23°27)cos30°cos30°=0.19895+0.79456×0.8660=0.19895+0.6881=0.4892h下午2时=29°17则北纬30°地方冬至日上午10时和下午2时的太阳高度

5、角为     29°17；2求浙江临海市冬至日正午和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。临海城关位在北纬28°51，即=28°51正午时刻太阳时角=0°将=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则临海冬至日正午时刻的太阳高度角为37°41；下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°，即=15°得Sinh下午1时=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时=35°44则临海冬至日上午11时和下午1时的太阳高度角为35°44；下午2时(上午10时与此高度角同),太阳时角为30°，即

7、=30°得Sinh下午2时=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时=30°15则临海冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为30°15。今列冬至日各纬度各时次的太阳高度角表于下，见表1表1  冬至日各纬度各时次的太阳高度角表 纬度（北纬度） 正午时刻太阳高度角 11时和13时太阳高度角 10时和14时太

8、阳高度角 9时和15时太阳高度角 8时和16时太阳高度角 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、太阳赤纬求算公式(n)=0.00632180.4057476cos（ +0.1532310）0.0058798 cos（ +0.2070988）0.0032334 cos（ +0.6201293）（2）式中n为一年中某日的日期序数，所求的太阳赤纬是个平均值，单位是弧度，实际使用时应化为度才是。日常使用中，太阳赤纬一般可查阅太阳赤纬表所得，也可从地球仪上的黄道线上所标的日期所在位置读取纬度数值所得，不需另行计算，今列24节气所在日的太阳赤纬值于下，见表2。表2  二十四

11、节气所在日的太阳赤纬值  节气 月、日  节气 月、日  节气 月、日  节气 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 小满 5.2021 20°11 处暑 8.2324 11°22 小雪 11.2223 -20°11 惊蛰 3.56 -5°50 芒种 6.56 22°37 白露 

14、9.78 5°50 大雪 12.78 -22°37 三、太阳方位角s求算公式sins= 或coss= （3）式中为太阳时角，为太阳赤纬，h为太阳高度角，为地球上某一测点的纬度。1、求浙江临海冬至日下午3时（指地方时，下同）的太阳高度角     h下午3时和方位角下午3时以及东南朝向垂直外墙（或窗面）的太阳光线入射角i下午3时的值。解将临海的纬度=28°51、冬至日=23°27、下午3时的=45°代入（1）式，求太阳高度h下午3时的值。得Sinh下

15、午3时=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时=22°05则临海冬至日下午3时的太阳高度角为22°05。将h=22°05，=3×15°=45°，=23°27代入（3）式，求冬至日下午3时的太阳方位角下午3时的值。得sin下午3时= = =0.7002则下午3时=44°

16、;27或是cos下午3时= = =0.7137=h下午3时=44°28则临海冬至日下午3时的太阳方位角为南偏西44°28太阳光线入射角i表示太阳光线与墙面法线（或窗面法线）n的夹角，太阳光线入射角i求算公式为：cosi=sinhscos+coshssincos（4）式中hs为太阳高度角，临海冬至日下午3时h下午3时=22°05为墙面与水平面的夹角，当墙面垂直与水平面时，=90°为日墙方位角，即太阳光与墙面法线两者在水平面上投影间的夹角，即=太阳方位角墙面方位角，东南朝向的墙面方位角为  45°（正南为0°，偏东为负

17、，偏西为正）今将hs=22°05、=90°、=44°27（45°）=89°27代入（4）式得cosi下午3时=sin22°05cos90°+cos22°05sin90°cos89°27因cos90°=0，sin90°=1，则上式变为cosi下午3时=cos22°05cos89°27=0.9266×0.0096=0.0089i下午3时=89°31则临海冬至日下午3时太阳光对东南朝向的墙面入射角89°312、求上海10月1日下午3

18、时的太阳高度角h下午3时和方位角下午3时以及东南朝向垂直外墙上的太阳光线入射角i下午3时的值。解将上海的纬度=31°10，10月1日的太阳赤纬=2°54、下午3时的太阳时角=3×15°=45°代入（1）式，求出此时的太阳高度h下午3时的值。得Sinh下午3时=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时=35&