建筑环境学棒影实验报告
学院土木工程学院
班级建环一班
组员黎嘉辉201201020112
张姝娴201212010127
盛邵宇201209010120
李军桥201201020113
实验时间：2015年4月25日
实验地点：湖南大学徳智园区八栋楼顶
一、实验目的
1，测量某一时刻的太阳位置，分析太阳日照特点。

,
2，理解太阳高度角和方位角的意义，并学会计算。

二，实验原理
棒影原理图
如上图所示，在O点竖直放置一根高为H的杆，某一时刻杆在地面上的投影为Oa’，角hs为此时太阳的高度角，角As为此时刻太阳的方位角，只需测出投影的长度H’和投影的方位角As’，就可以由公式cot hs=H/H’和As=As’-180算出太阳高度角hs和方位角As。

三，实验器材
卷尺，量角器，杆，指南针。

杆的长度为60cm。

四，实验步骤
1，在楼顶平坦的地方固定一根长杆，使其保持竖直，时间是4月25日。

2，从早晨8点开始到下午16点，每隔一个小时测量并记录棒影长度和方位角。

五，数据处理
1,按照《建筑环境学》书本中的理论公式： sin hs ＝sin φsin δ＋cos φcos δcos h ； sin As ＝sin h •cos δ/cos hs 。

其中，φ代表地理纬度，°；δ代表赤纬，°；h 代表时角，°。

已知长沙的地理纬度为北纬28°11′，即φ=28.183°；计算日的赤纬δ可以按照公式：284=23.45sin(360
)365
n
δ+⨯其中，n 表示计算日在一年中的日期序号； 2015年04月25日是一年中的第115天，则δ=12.95°；时角h 可根据各时刻算得。

故，可以计算出各时刻的理论太阳方位角和太阳高度角。

2,将计算结果列于下表中，并将太阳高度角hs 和方位角As 的实测值和理论值进行比较：
8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 棒影长度H ’(cm) 112 69 41 25 17
棒影方位角As ’(°) 92.3 94.9
108.1 124.8 169.7 太阳方位角A s(°)
实测 -88.7 -84.6
-72.4 -55.2 -9.5 理论 -87.77 -78.18 -66.98 -45.38 -0 太阳高度角hs(°)
实测 28.2 41.5
56.7 68.3 75.5 理论 32.36 45.41 58.20 69.35
74.80
13:00 14:00 15:00 16:00 棒影长度H ’(cm) 20 30 48 68 棒影方位角As ’(°) 214.2 240.8 256.9
264.4 太阳方位角A s(°)
实测 34.3 60.5 76.7
84.4 理论 45.38 66.98 78.18
87.77 太阳高度角hs(°) 实测 72.2 64.1 51.6
41.3
时刻
项目
项目
时刻
理论 69.35 58.20 45.51 32.36
由上表实验结果可见，太阳高度角hs 和方位角As 的实测值和理论值都比较接近，说明测量还是比较准确的；但同时发现，测量时刻越远离12:00时，产生的误差越大。

分析误差产生的原因：主要是早上和傍晚的太阳高度角很小，棒影很长，导致测量误差变大。

六，影长CAD图
如上图所示，即为各测量时刻棒影的长度。

七，实验思考与扩展
1，根据实验数据可绘制出徳智公寓8栋的阴影图如下：
2，建筑物室内日照情况评价
建筑物室内的日照情况，同墙面上的日照情况大体相似。

以德智园区,8栋616 寝室为例，窗户在房间的南方，在无遮挡情况下，冬季阳光充足，日照时间在8 小时以上，符合建筑设计的规范；再以德智园区8栋617 寝室为例，窗口大小与616寝室一样，但是窗户开在了北面，几乎终日都在阴影区内，所以冬季的太阳入射率很少，冬季感觉较冷，此处为房屋的不合理之处，应尽量避免发生或尽可能减少此种情况的发生。