太阳高度角的计算文库.doc

太阳高度角的计算…用于建筑设计计算日照时间一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sin6sin4)+cos6cos(|)cosu) (1)式中6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H 6=-23°27,,春分FI和秋分HEO夏至H 6=23°27,；Q为测点纬度，如北京4>与948‘、西安4)二34诃、上海 忙3110‘、 杭州(j)=30°19,、临海 4)=28°51,、福州彷二26°05‘、台北彷二2520，、广州 4)二2308‘ ；3为太阳时角，以当地正午为0上午为负，每小时一15下午为正，每 小吋+15co在赤道面上每小吋变化为二15U)所表示的是真太阳吋，与吋钟不 同现举例计算于下：1. 求北纬30哋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① 正午时刻太阳时角为0即oo=O°将 6=-23°27,、4)=30°> 3=0°代入(1)式得 Sinh 正午=sin(-23°27, )sin30°+cos(-23°27, )cos30°cos0°= -0.3979x0.5+0.9175x0.8660x1= -0.19895+0.79456=0.5956h正午二36。

33‘ (查正弦数学用表所得，下同)则北纬30哋方冬至日正午吋刻的太阳高度角为3633‘ ；② 下午1时(上午11时与此高度角同)，太阳时角为15°,即0)=15°得 Sinh 下午 1 时=sin(-23°27, )sin30°+cos(-23°27, )cos30°cosl5°= -0.19895+0.79456x0.9659= -0.19895+0.7675=0.5685h下午1时=34°39,则北纬30地方冬至日上午口时和下午1时(均指地方时，下同)的太阳高度角为3439，；③ 下午2时(上午10时与此高度角同)'太阳时角为30°,即0)=30°得 Sinh 下午 2 时=sin(-23°27, )sin30°+cos(-23°27, )cos30°cos30°= -0.19895+0.79456x0.8660= -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时的太阳高度角为29°17,；2. 求浙江临海市冬至日止午和下午1时、2时(均指地方时)的太阳高度角 临海城关位在北纬28°51r ,即4)二285”① 正午时刻太阳时角u)=0°将 6=-23°27,、(|)=28O51,、u)=0°代入(1)式得 Sinh 正 午 二sin(-23°27‘ )sin28°51z +cos(-23°27, )cos28°51' cos0°=—0.3979x0.4826+0.9175x0.8755xl=-0.1920+0.8033=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,;② 下午1吋(上午11吋与此高度角同)，太阳时角为15°,即0)=15°得 Sinh 下午］时=sin(-23°27, )sin28°51, +cos(-23°27, )cos28°51, cosl5°=-0.1920+0.8033x0.9659二一 0.1920+0.7759二0.5839h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,；③ 下午2时(上午10时与此高度角同)，太阳时角为30°,即0)=30°得 Sinh 下午 2 时=sin(-23°27, )sin28°51, +cos(-23°27/ )cos28°5" cos30°=- 0.1920+0.8033x0.8660=-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, o今列冬至口各纬度各时次的太阳高度角表于下，见表一1表一1冬至日各纬度各时次的太阳高度角表纬度止午时刻11时和13时10时和14时9时和15时8时和16时(北纬度)太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角2046°33744°09'37°38,28°18,17°10z2541。

34‘39°25z33°30,24°49'14°20,3036°33,34°39'29°17,21°17,10°02,3531°34f29°51z25°00,17°39,8°29,4026°33f25°01,20°39;13°57‘5°29,4521°33f20°12‘16°17r10o13z2°28,501634‘11°53,626‘二、太阳赤纬6求算公式6(n)=0.0063218-0.4057476cos ( +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EI常使用中，太阳赤纬6 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H的太阳赤纬6值于下，见表一2表一2二十四节气所在日的太阳赤纬6值节气月、日6节气月、日6节气月、H6节气月、H6冬 至12.22-23■2327，春分3.20-21o°oo /夏 至6.21-2223°27,秋分9.230。

00'小 寒1.6・22°35‘清 明4.5-66°01,小 暑7.7-822°35,寒 露10.8-9-6°01,大 寒1.20-21-20°05'谷 雨4.20-21大 暑7.2320°05,霜 降10.23-24-11°30,立 春2.4-5立 夏5.5-616°23z立 秋8.7-8立冬11.7-8-16°23z雨水2.18-19-ll°22z小 满5.20-2120]]/处 暑8.23-24小 雪11.22-23惊蛰3.5-6-5°50,芒种6.5-622°37,白9.7-85°50,大 雪12.7-8-22°37f三、太阳方位角as求算公式sinas=或 cosas二 (3)式中⑴为太阳时角，6为太阳赤纬，h为太阳高度角，e为地球上某一测点 的纬度1、求浙江临海冬至FI下午3时(指地方吋，下同)的太阳高度角h下午3 时和方位角a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①将临海的纬度«=28°51,、冬至日6=-23°27,、下午3时的3=45代入(1)式，求太阳高度h下午3吋的值得 Sinh 下午 3 时=sin(-23°27, )sin28°51, +cos(-23°27, )cos28051z cos45°= -0.3979x0.4826+0.9175x0.8755x0.7071= -0.1920+0.5680=0.3760h下午3时=22°05'则临海冬至H下午3吋的太阳高度角为22。

05‘ o② 将 h=22°05, , co=3xl5°=45°, 6=-23°27,代入(3)式，求冬至日下午 3 时的太阳方位角a下午3时的值得 sina 下午 3 时二==0.7002则a下午3时=44°27,或是cosa下午3吋二= = =0.7137二h 下午 3 时=44°287则临海冬至日下午3时的太阳方位角为南偏西44°28,③ 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=sinhscosz+coshssinzcosB (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吋，£=90°8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，即二太阳方位角a—墙而方位角P，东南朝向的墙面方位角P为一45° (正南为0°, 偏东为负，偏西为正)今将 hs=22°05,、£=90°、9=a-p=44°27, - (-45°)=89°27,代入(4)式得 cosi 下午 3 时=sin22°05, cos90°+cos22°05, sin90°cos89°27,因cos90°=0, sin90°=l,则上式变为cosi 下午 3 时=cos22°05, cos89°27‘ =0.9266x0.0096=0.0089i下午3时=89°31,贝U临海冬至日下午3时太阳光对东南朝向的墙面入射角89。

31‘2、求上海10月1日下午3时的太阳高度角h下午3时和方位角a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①将上海的纬度4>=31°10, , 10月1日的太阳赤纬6=-2°54,、下午3时的太阳时角3二3x15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, JsinSriO7 +cos(-2°54, )cos31°10, cos45°= -0.0506x0.5175+0.9987x0.8557x0.7071= -0.02619+0.60427=0.5780h下午3时=35°18,则上海10月1日下午3时的太阳高度角为35°18z o②将h=35°18,,太阳时角3=3x15°二45°, 6二一2°54‘代入(3)式，求太阳 方位角a下午3时的值得 sina 下午 3 时二==0.8653a下午3时=59°55,则上海10月1日下午3时的太阳方位角在南偏西59③将 h=35°18,、e=90° （墙面垂直于地面）、p二一45 0=a -P=59°55, +45°=104°55,代入（4）式，求此吋太阳光线对东南朝向墙面的入射角 i下午3时。

得 cosi 下午 3 时二 sinhscosE+coshssinecosQ=sin35°18, cos90°+cos35°18‘ sin90°cosl04°55,= cos35°18, cosl04°55, =0.8161x （-0.2574）= -0.2101i 下午 3 时=180°-77°53z =102°07,则上海10月1日下午3时太阳光对东南朝向的墙面入射角为102°07,以上有关计算公式可供建筑规划设计部门参考使用河南省驻马店i'|J•驿城区板桥镇 经度:113.62676799999997纬度:32.996178。