2011年一級建筑物理與建筑設備輔導資料:日照的基本原理

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日照的基本原理
     (一)地球圍繞太陽運行的規(guī)律
     1.地球圍繞太陽進行公轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)一周的時間為一年;
     2.地球沿固定的軌道平面(黃道面)進行公轉(zhuǎn);
     3.地球公轉(zhuǎn)時,地軸與黃道面固定成66033'的夾角。
     (二)太陽赤緯角
     1.赤緯角:太陽光線與赤道面的夾角,用δ表示,單位度。
     2.對太陽赤緯角規(guī)定
     太陽光線直射地球赤道時 δ=0;
     從赤道面起,指向北極 δ>0;
     從赤道面起,指向南極 δ<0。
     3.太陽赤緯角的變化
     地球圍繞太陽運行的過程中,不同的季節(jié)有不同的太陽赤緯角。太陽赤緯角的變化范 圍是:-23027’-23027’。從春分、夏至到秋分,太陽赤緯角δ>0,從秋分、冬至到春分,太陽赤緯角δ<0。
     一般季節(jié)的太陽赤緯角可查主要季節(jié)太陽赤緯角δ值表確定。特殊季節(jié)赤緯角δ的 值如下:
     春、秋分:δ=00
     冬至日:δ=-23027’,
     夏至日: δ=23027’
     (三)時角
     1.時角
     太陽所在時圈與通過當?shù)卣戏较虻臅r圈(子午圈)構(gòu)成的夾角稱為時角,用符號Ω表示,單位度。
     2.對時角的規(guī)定
     對時角的規(guī)定是:
     正午:Ω=0;
     下午:Ω>0;
     上午:Ω
     3.時角Ω的計算
     地球自轉(zhuǎn)一周為一天(24小時),時角每小時變化15‘。
     Ω=15·(Tm-12) (14-50)
     式中 Tm——地方平均太陽時,h。
    (四)地方平均太陽時與標準時
    日照計算使用的時間均為地方平均太陽時,而日常鐘表所指示的時間為標準時,兩者之間需要換算。
     標準時是各個國家根據(jù)所處的地理位置和范圍,劃定所有地區(qū)的時間以某一中心子午線的時間為標準的時間。格林尼治天文臺所在經(jīng)度為零經(jīng)度線(本初子午線),由此分別向東、西各分為1800,稱為東經(jīng)和西經(jīng);每150劃分為一個時區(qū),每個時區(qū)中心子午線的時間即為該時區(qū)的標準時。我國是以東8區(qū)的中心子午線(東經(jīng)1200)為依據(jù)作為北京時間的標準。
     地方平均太陽時和標準時的近似換算關系為:
     To=Tm+4(L0—Lm) (14-51)
     式中 Tm --地方時間子午圈所處的經(jīng)度,單位為度;
     To——標準時間子午圈所處的經(jīng)度,單位為度;
     4(L0—Lm)——時差,單位為分。
     (五)太陽位置的確定
    1,太陽高度角hs
     1)太陽高度角:太陽光線和地平面的夾角,單位為度。
     (1)太陽高度角的計算
     Sinhs=sinφ·sinδ+cosφ·cosδ.cosΩ (14-52)
     式中 φ-當?shù)鼐暥?,度?BR>     δ—當天太陽赤緯角f,度;
     Ω—時角,度。
     (3)特殊時刻的太陽高度角
     日出、日沒時:太陽高度角hs為0;
     正午時:太陽高度角。
     2,太陽方位角As
    太陽方位角:太陽光線在地平面上的投影線與地平面正南方向所夾的角,單位為度。規(guī)定:
     正南方向 As=0;
     從正南方向順時針(下午) As>0;
     從正南方向逆時針(上午) As<0。
     (2)太陽方位角的計算
     cos As= (sinφ.sinhs-sinδ)/ cosφ·coshs (14-53)