太阳高度角计算公式.doc

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+coscos cos（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 =2327，春分日和秋分日 =0，夏至日 =2327； 为测点纬度，如北京 =3948、西安 =3418、上海 =3110、杭州=3019、临海 =28 51、福州 =26 05、台北 =2520、广州 =2308； 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，

2、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 =2327、=30 、=0 代入（1）式得 Sinh 正午=sin(-2327)sin30+cos(-2327)cos30cos0 =0.39790.5+0.91750.86601=0.19895+0.79456=0.5956h 正午=3633（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 3633；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=si

3、n(-2327)sin30+cos(-2327)cos30cos15 =0.19895+0.79456 0.9659=0.19895+0.7675=0.5685h 下午 1 时=3439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 3439；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(-2327)sin30+cos(-2327)cos30cos30 =0.19895+0.79456 0.8660=0.19895+0.6881=0.4892h 下午 2 时=2917则北纬 30地方冬至日上午

4、 10 时和下午 2 时的太阳高度角为 2917；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 2851，即 =2851正午时刻太阳时角 =0将 =2327、=28 51、=0 代入（1）式得 Sinh 正午=sin(-2327)sin2851+cos(-2327)cos2851cos0 =0.39790.4826+0.91750.87551= 0.1920+0.8033=0.6113h 正午=3741则临海冬至日正午时刻的太阳高度角为 3741；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=

5、sin(-2327)sin2851+cos(-2327)cos2851cos15 =0.1920+0.80330.9659= 0.1920+0.7759=0.5839h 下午 1 时=3544则临海冬至日上午 11 时和下午 1 时的太阳高度角为 3544；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(-2327)sin2851+cos(-2327)cos2851cos30 =0.1920+0.80330.8660= 0.1920+0.6957=0.5037h 下午 2 时=3015则临海冬至日上午 10 时和下午 2 时的太阳高

6、度角为 3015。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 二十四节气所在

7、日的太阳赤纬 值三、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 =2851、冬至日 =2327、下午 3 时的 =45代入（1）式，求太阳高度 h 下午 3 时的值。得 Sinh 下午 3 时=sin(-2327)sin2851+cos(-2327)cos2851cos45 =0.39790.4826+0.91750.8

8、7550.7071=0.1920+0.5680=0.3760h 下午 3 时=2205则临海冬至日下午 3 时的太阳高度角为 2205。将 h=2205，=3 15=45，=2327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=4427或是 cos 下午 3 时= = =0.7137=h 下午 3 时=4428则临海冬至日下午 3 时的太阳方位角为南偏西 4428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+coshssin cos

9、（4）式中 hs 为太阳高度角，临海冬至日下午 3 时 h 下午 3 时=2205 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，偏西为正）今将 hs=2205、=90 、= =4427（45）=8927代入（4）式得 cosi 下午 3 时=sin22 05 cos90+cos2205sin90 cos8927因 cos90=0，sin90=1 ，则上式变为cosi 下午 3 时=cos2205cos8927=0.9266 0.0096=0.0

10、089i 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 89312、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 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 =3110，10 月 1 日的太阳赤纬 =254、下午 3 时的太阳时角 =315=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(-254)sin3110+cos(-254)cos3110cos45 =0.05060.5175+0.99870.85570.7071=0.02619+

11、0.60427=0.5780h 下午 3 时=3518则上海 10 月 1 日下午 3 时的太阳高度角为 3518。将 h=3518，太阳时角 =315=45 ，=254代入（3）式，求太阳方位角 下午 3 时的值。得 sin 下午 3 时= = =0.8653 下午 3 时=5955则上海 10 月 1 日下午 3 时的太阳方位角在南偏西 5955。将 h=3518、=90 （墙面垂直于地面）、= 45、 =5955+45=10455代入（4）式，求此时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= sinhscos+coshssincos =sin3518cos90+cos3518sin90cos10455= cos3518cos10455=0.8161（0.2574）=0.2101i 下午 3 时=180 7753 =10207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 10207。以上有关计算公式可供建筑规划设计部门参考使用