国内几个日照分析软件的计算误差对比研究VIP免费

国内几个日照分析软件的计算误差对比研究（中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所,北京100013）【摘要】本文针对国内日照分析软件实际应用中计算结果存在一定的误差，使用SUNLIGHT、天正和众智日照分析软件进行了较为深入的对比分析，初步得出了造成日照分析误差的几个重要来源，如太阳方位计算误差，计算精度造成的误差和日照分析结果后处理方面造成的误差。本文除深入对比剖析原因外还给出了相应的改进建议，对解决国内目前日照分析计算误差问题，更好的促进日照分析软件的良性发展和进一步推广应用具有一定的参考价值。【关键词】计算机应用；日照分析；多点分析；平面等时线【中图分类号】TP391.72【文献标识码】A1前言20世纪80年代，日照分析开始采用计算机辅助设计，最初主要采用计算机绘制阴影图和日照等时线，随着CAD技术的普及，国内设计部门较多地应用以Autodesk公司的AutoCAD软件作为支撑平台二次开发出的建筑日照软件。但是其具有很多局限性，首先受制于国外图形平台，应用开发存在众多限制，最终用户使用要涉及平台正版问题，AutoCAD二维图形平台对于三维建模、三维观察浏览和后期效果表现方面目前也不尽人意。目前国内主要的几家日照分析软件都通过了建设部验收和国家建筑工程质量监督检验中心试验检测，但在日照分析软件实际应用中发现使用不同日照分析软件的计算结果可能存在一定范围内的误差，如果用户使用的日照分析软件和规划审批部门使的软件不同，可能在审批校核中出现计算结果存在误差而无法通过审批的问题。PKPMSUNLIGHT是基于完全自主知识产权的三维图形平台PKPM3D的日照分析软件，是国家建筑工程质量监督检验中心指定使用的检测工作应用软件，主要用于建筑日照的检测测算、评估和鉴定工作。本文使用SUNLIGHT软件4.2版和天正日照分析软件7.5版、众智日照分析软件8.1版的分析计算结果进行了较为深入的对比分析，通过大量实例的比较计算，验证了目前国内几个主要的日照分析软件其计算结果可能会存在一定误差，其结果误差范围可能为1～5分钟，本文对误差原因从日照计算太阳方位计算、分析计算精度到结果计算后期处理方法等多个方面对计算产生误差的原因进行了分析研究，并得出了初步的分析结论。希望文中提出和讨论的软件计算误差问题能够引起国内相关部门和单位的足够重视，共同解决不同软件计算误差问题对国内日照分析软件良性发展和进一步应用起到推动作用，使得日照软件能够更好的为国内广大日照分析用户服务。2太阳位置计算误差分析本文首先从基本计算原理入手，使用完全一致的日照分析模型和计算参数进行分析计算，排除上述两个因素可能造成的误差干扰。日照分析计算中的基本原理是计算太阳的位置，根据日地相对运动，从地球上观测太阳在天空中的运行轨迹。太阳位置由高度角h和方位角A两个因素决定，然后进行遮挡分析计算，后者实质是线面相交问题。目前国内日照分析软件包含本文对比用软件太阳位置计算都采用《建筑设计资料集》第二版第9章中提供的太阳位置计算公式作为计算依据进行计算。2.1建筑设计资料集推算公式真太阳时：太阳位置计算采用真太阳时。换算公式：真太阳时=北京时间+时差-(120°-当地经度)/15°（1）太阳方位角(直射阳光与水平投影和正南方位的夹角，正南为0º，午前为负值)：cosA=(sinh×sinф-sinδ)/(cosh×cosф)（2）-180°≤A≤180°或0°≤A≤360°；-180°≤t≤180°或0°≤t≤360°。太阳高度角(直射阳光与水平面夹角)：sinh=sinф×sinδ+cosф×cosδ×cost；-90°≤h≤90°（3）日出时间与日落时间：cost=-tgф×tgδ；（4）日出时角，正值为日落时角。时角：t=15°(n–12)；（5）n为时间（24时制）。赤纬近似公式：δ＝23.45°×[(N-80.25)×(1-N/9500)]；（6）式中：N--从元旦到计算日的总天数；ф--纬度。日影长度计算公式：l=H×ctgh；（7）式中：H为建筑物高度，h为太阳高度角，l为日影长度。使用建筑设计资料集提供的例题和表格，首先对SUNLIGHT日照分析软件的太阳方位计算结果进行验证，验证使用棒影图工具进行验证，棒影图其可以计算出某个时刻的方位角和高度角，如下图所示，计算时间为冬至日12月22日，北纬21...