怎么计算楼房中一个客厅在冬至日照射时间区间

怎么计算楼房中一个客厅在冬至日照射时间区间

日照是住宅的一个重要指标。《城市居住区规划设计规范》规定最低日照时间为大寒日2小时或者冬至日1小时。影响楼房日照的因素很多，最重要的有两个：楼房自身设计形成的“品”字形结构，中间户影响边户的日照，称为左右遮阳；南方楼房的遮阳，称为南北遮阳。
首先介绍一些基本的天文学知识。太阳的视运动不是匀速的，其计量标准叫真太阳时。平太阳是假想的匀速运动的太阳，计量标准叫平太阳时。我们平时使用的时间标准是平太阳时。1小时走15°的是平太阳。测量真太阳运动时不能使用上述规则。
北京时间是东经120°的时间。地方时（通常指地方平时）的正午（12时）是太阳到达该地天顶的时间。济南位于东经117°，太阳位于天顶时，北京时间在12时之后。太阳的位置可以通过方位角和高度角测量。前者为水平角度，后者为垂直角度。
下面举例说明左右遮阳和南北遮阳的计算。某“品”字形高层楼房，目标住宅两侧分别有一个向南凸出的中间户，超出长度为6米。根据图纸测量出该住宅的视野。客厅阳台窗户中心视野（东25°，西65°），主卧窗户中心视野（东43°，西55°）。这些数据对应于太阳方位角。
“懒人计算器”网站有太阳高度角在线计算器。我又下载了一个其它的软件，二者互相比较，证明“懒人计算器”网站上的计算器准确。以济南某地（经纬度略）为例，通过上述计算器计算。
冬至日（12月22日）日照时间：客厅10:30-17:30；主卧9:10-16:20。春分日（3月21日）日照时间：客厅11:15-15:45；主卧10:20-15:00。夏至日（6月22日）日照时间：客厅11:45-13:50；主卧11:20-13:30。（未加注明的时间都是指北京时间 ，年份为2015年。）
上面是左右遮阳，下面再计算南北遮阳。该楼房南面有一个18层的楼房，层高3米 ，楼间距为55米。为了计算方便，先做两个假设：遮阳楼东西方向足够长；太阳运动时遮阳角（太阳越过遮阳楼照到目标的最小高度角）不变。要计算的住宅位于12层，层高3米。计算：12层的窗台高度为11*3+1=34米 ，相对高度为3*18-34=20米。遮阳角的正切=20/55=0.364，该角等于20°。通过上述计算器算得日照时间：冬至日9:40-14:40；春分日8:00-16:40；夏至日6:50-17:40。
日照时间为左右遮阳和南北遮阳两方式计算结果的重合部分。冬至日日照时间：客厅10:30-14:40；主卧9:40-14:40。春分日日照时间：客厅11:15-15:45；主卧10:20-15:00。夏至日光照时间：客厅11:45-13:50；主卧11:20-13:30。结论：55米间距的足够长的楼春分日、夏至日对日照无影响；冬至日对日照有严重影响，重要程度超过了左右遮阳。
如果楼间距为80米。遮阳角的正切=20/80=0.25，该角等于14°。通过上述计算器算得冬至日日照时间：8:50-15:30。合并后冬至日日照时间：客厅10:30-15:30；主卧9:10-15:30。结论：80米间距的足够长的楼冬至日对日照仍然有严重影响。
如果目标楼房东南方向是55米间距的楼，西南方向是80米间距的楼，那么目标住宅上午受前者影响，下午受后者影响，合并后冬至日日照时间：客厅10:30-15:30；主卧9:40-15:30。
前面的楼之间有空隙。东南楼与西南楼的空隙为（西10°，西19°），西南楼与另外一个楼的空隙为（西43°，西54°）。前者对日照无影响。算得后一个空隙的冬至日日照时间为：15:10-16:20。该空隙上接80米间距楼的遮阳角，下接目标住宅的视野极限，恰到好处。补充后的冬至日日照时间：客厅10:30-16:20；主卧9:40-16:20。
阳光在两楼间的距离不断变动，从而遮阳角也不断变动。以55米间距楼为例，冬至日9:10时，通过计算器算得太阳方位角为42.5°，高度角为16.5°。阳光经过的距离=55/cos42.5°=75米。 遮阳角的正切=20/75=0.267，遮阳角为15°。小于太阳高度角，不会遮阳。
最终冬至日日照时间：客厅10:30-16:20；主卧9:10-16:20。日照时间约为6-7小时。12层楼上的目标住宅的日照全年取决于左右遮阳，南面的楼基本没有影响。

中国有句俗话：长到夏至，短到冬至。说的是白天时间以冬至这一天最短。

只有在白天时间最短的冬至日影计算，才能最准确反映楼房间距对采光的影响及其程度。