日照测算｜在北京冬至日，100米高层需202米楼间距可确保后排一楼全天有阳光！
日照测算｜在北京冬至日，100米高层需202米楼间距可确保后排一楼全天有阳光！
在北京买房，想要确保房子全年、全天都有充足的日照，需要考虑哪些因素？本文将从数学和物理的角度，为您详细解析如何计算楼间距、楼层高度与日照时间的关系，帮助您在购房时做出更明智的选择。
六步搞清你房子日照到底怎么样
第一步：计算冬至日的日照情况
在北京，想要买一套全年、全天只要出太阳就有阳光的房子，需要考虑哪些楼层？我们先来看一个具体的例子：
假设你想买的那栋楼南边是栋34层的楼，与你这栋楼的净间距是40米。南边这栋楼层高是2.8米，加上楼顶的防护沿、电梯机房和楼梯帽，一共高99米。
那么冬至正午，前边那栋楼投在你这栋楼上面的阴影高=99-40÷2.0154=79.15米。
79.15米是多少层呢？2.8米一层，79.15÷2.8 =28.26层，也就是你要买要到29层，才能保证日照最残酷的冬至那天阳光也不被挡。
需要注意的是，这个计算仅针对冬至日，其他季节的日照情况可能会有所不同。
第二步：实际测量日照情况
按照刚才冬至那天的算法，岂不是绝大数房子日照都不合格？不是的，不要恐慌，因为太阳从东到西，除了中午那一会，大多数时候都是从偏东或偏西照下来的，中午没阳光，上午或下午反而有阳光。
如图，B楼在正午是在A楼的阴影内，而在其它时间并不一定是。
下面我们结合一个例子来具体说明：
假设楼高99米，两个单元东西共宽80米，楼间距40米，南边那栋楼的东侧还有一栋，间距40米。
- 准备一把直尺，一个量角器，一张印满1公分方格的纸。
- 算出每个整点影子的长度。也就是分别用99米乘以前面表格中的物影比值。
- 在方格纸上画出楼栋平面图，为了直观，画成南上北下，这样方便想像你正站在阳台上。用一格代表10米。
- 先在图中画出7：24时影子的角度。正南偏东59度，也就是角a和角b是59度。
- 同样的办法，我们再画出8：00时影子的角度，再画出影长1169.94米，也就是约117公分，纸上还画不下，那就能画多长画多长。
- 我们依次来画其它整点，可以看出9：00时太阳照在2、3、4户型。10:00时太阳照在1、2户型，3户型也能照到一部分。11:00时照在1户型，2户型照到一部分。12:00时太阳照到了楼边上。
下午的日照情况是上午的对称，不再画了。
另外，如果你的楼身的斜的，不是正南正北，那就斜着画。只要把方格保持正南正北即可。
第三步：估算偏东或偏西楼的遮挡情况
有没有一个简单的公式，不像上一步那么复杂，能算出你南侧偏东或偏西的楼遮挡阳光，具体挡到多少层呢？有，不过只能粗略估算。
例如：
那栋挡光的楼在你的楼南侧偏东40度，楼间直线间距60米（从你的窗户到那栋楼较近的南侧角），
那么它能投到你楼上的阴影高=楼总高99米—楼间距60米÷3.3461（9点是太阳位置正南偏东42度，与假设的40度近似）=81.07米。
也就是基本上30层以上才能不挡光。30层及以下9点之前有阳光，9点之后就挡住了。
我们总结一下这个公式：
第四步：分析不同楼层的日照时间
冬天的时候，日照时间并不是随着楼层的增高而同比延长的。
如上图，假设A楼高100米，我们画出冬至时每个整点的影子，发现上午和下午影子往北的垂直距离和中午差不多，尤其是10:00到14:00。这说明南边的楼投到北边的楼上的影子高度，在日照最好的这4个小时，其实几乎没什么变化。
假如：
1楼冬至是2个小时的日照时间，7楼达到了全天有日照（冬至有效日照时间按8个小时）。
那么有人认为2楼的日照时间是3小时、3楼是4小时。依次类推，6楼是7小时，7楼是8小时。
其实这种观念是错误的。6楼及以下的日照时间其实差别不大。
如果某一层正午反正没有阳光，阳光是在上午或者下午从侧面照进来的，那么加大楼间距一般也不会增加这个侧面来的日照时间。所以不用死盯楼间距。
当然虽说不要死盯楼间距，只是针对冬至日和正午时怎么都不可能有日照的房子来说的。对于其它日子和徘徊在日照与阴影线上的楼层，还有业主的心理、景观、通风等，楼间距还是越宽越好。
第五步：优化小区布局
那么怎样的小区布局更有利于日照呢？
一是前面楼东西两侧的空间要宽。还以上面第二步的例子来说，前面两栋楼东西间距40米，如果这个间距加大，那后楼的日照会更好。
二是小区楼栋最好是南低北高。如下图电建·金地华宸项目，南边是洋房，北边是高层，第一排的高层日照会比较好。
三是通观整年的日照，楼间距还是越宽越好。但实际上楼间距不可能有多宽，那么可以选择楼栋是错位排布的项目。如下图红玺台项目，这样的排布，楼间距会大一些。
第六步：判断同一楼层不同户型的日照情况
同一楼层怎么判断哪一个户型日照更好？有一个简单的办法。
如果楼栋是正南正北的，我们可以在下图中对比一下2户和3户的日照。2户的阴影是83度，3户的阴影是93度。2户的阴影角度小，那么也就是2户的日照稍好一些。
如果楼栋不是正南正北的，我们就要算日照角度了。如下图，假如是在春秋分时，02户日照是上午40度+下午28度=68度。03户是上午25度+下午33度=58度。还是02户的日照稍好一些。
米宅米宅上一部分的结论是怎么得出来的
下面到了最为展示米宅米宅实力，最为炫技的部分——我要说说上一部分的那些理论、数据是怎么得出来的。
当然这部分，没有兴趣的可以不必看了，看完上一部分的六步，可以说本文就结束了。但我还是要把这部分写出来，使有兴趣的读者能够看到，也供有兴趣的专业人士指点、交流。
1. 正午时分太阳的影子有多长
要琢磨日照，首先要弄明白正午太阳的影子有多长。
就算没有地理知识，凭生活经验我们也知道，早上太阳在东边，影子在西边，影子很长；然后影子不断缩短，到正午太阳在南，影子出现在正北方，这时候影子最短；然后太阳偏到了西边，影子在东边，并且越来越长。
在一年中，每一天正午影子的长度也在变化。生活经验告诉我们，冬天的影子长，夏天的影子短。准确来说是冬至那天的影子最长，夏至那天的影子最短。
要算影子的长度先要知道北京的纬度，我们综合了几个能显示纬度的在线地图，基本确定北京市北六环南丰路附近的纬度是北纬40.18度。
我们为什么取这么靠北的一个度数呢？因为越往北日影越长，北六环的日影是多长，基本上北京市区的影长都只会更短，而不会更长。
你可能会想，哇！北京南北的影长还不一样？是的，北京太大了，我们也量了一下南六环的纬度，是北纬39.70度。一会我们可以对比一下冬至日北六环与南六环日影的长度差多少。
冬至那天太阳直射南回归线，也就是南纬23度26分。秒、分、度是60进制，南回归线也就是大概23.43度。
为了看图明白，我们延长北京所在纬度的地平线，假设一个物体的高度是a，那么影长就是b。相似三角形对应角相等，角A的度数也是大约63.61度。一个直角三角形度数有了，求边a：边b的比例，这个要用正弦定理来算，的确比较麻烦，我们省了点事，在CAD里拉了一下，很快就得知这个比例是1：2.0154，也就是北京冬至时的物影比例。
如果是在南六环，我们算了一下，冬至这天正午的物影比例是1：1.9737。也就是同样是一栋100米高的楼，在北六环的影长是201.54米，而在南六环是197.37米，还是有点差别的。
同理，春秋分时太阳直射赤道，我们可以算出物影比例大约是1：0.8445。
夏至时太阳直射北回归线，物影的比例大约是1：0.3010。
当然，对于推算你自己家的日照来说，春、秋分和夏至的日影比例用处不大。
2. 阳光是怎样从东西两侧照下来的
我们先来算一下，不同的时节太阳是几点升起的。
春、秋分太阳直射赤道，整个地球昼夜等分，也就是6点日出，18点日落。
夏至日和冬至日的日出、日落时间，需要我们来算一下。
为了省略计算，在CAD里画一个大圆当做地球。在这个地球上找出北京所在的纬度。冬至日南极圈里是极昼。南极圈是南纬66度34分，也就是大约66.57度。这样我们就能以南极圈为准画出晨昏线。
我们再以线段AB为直径画一个小圆，这个小圆就是北京所在纬度的那个圈。C点是北京所在的纬度与晨昏线的交点。我们以C点为准画一条垂线与小圆相交于D点，如果E点是早晨6点的时候，那么D点就是冬至那天日出的时间点。这里注意思维要跳跃一下，看大圆的时候想象自己是从赤道上空看的，而看小圆时要想象自己是从北极上空看的。我们用CAD量出来角a是21.47度。
地球的经度分成360度，地球自转一圈是24小时，也就是一小时转15度，每一度要4分钟。21.47度大约要1小时24分钟。也就是冬至日，北京7：24分日出，16：36日落。
同理，我们可以得出北京夏至日是4：36日出，19：24日落。
当然这只是理论上的日出、日落时间，实际我们早上真正见到阳光会比这个时间晚一些，晚上阳光消失也会比这个早一些。但为了方便计算，我们忽略了这一因素。
另外北京其实是在东经约116度的地方，比东八区的中心（东经120度）偏西4度，也就是其实北京的日出、日落时间都比上面推算的时间晚大约16分钟，但为了方便计算我们把这个也忽略了。
有了日出日落的时间点还远远不够，如上图，太阳在空中的轨迹是东边升起，然后渐渐偏南，直到正午。正午过后则相反。甚至冬天太阳从东南升起，夏天太阳从东北升起。
现在我们要算出来每个时间点太阳偏南的度数。这个怎么算，我们没想到，但我们找到一个在线演示太阳升落的网站，由这个网站我们大概测出冬至那天，北京的太阳大致位置，就是文第一部分第二步表格中的太阳位置的那些数据。
这些数据是太阳偏东或偏西的角度，还不是阳光与地面的夹角。为了推算出来每个小时影子的长度，我们接着解这个看不见尽头的难题。
从7：24到16：36，这9小时12分之间，由于地球的自转，会使地面上的人觉得太阳从东到西划过天空一个180度的半圆。我们可以理解成，每分钟太阳移动大约0.3261度，每度约需3.0667分钟。
- 7：24日出时，阳光与地面的夹角是0度；正午太阳在正南方时，阳光与地面的夹角是26.39度（90度—63.61度=26.39度），这一点我们通过本文第一部分的数据很容易就能得出来。这样我们可以把北就的地平面向四周延展，画出如下一个立体模型。
日出和日落时太阳偏东、偏西是大约59度。我苦思冥想终于建立了这个立体模型，在对我来说万能的CAD中，我测出了想要的太阳影长。
在这个图中，线段CD、CE、CF是相等的，角EAB是26.39度，角BEA等于63.61度。这些是已知条件，现在我们假定线段BE是1000，现在要求CD、CE、CF的长度。但这个线段是多长，这个我不知道该怎么算出来。但我用笨方法穷举，在CAD的帮助下，得出这个长度大约是1497.965。如下图。
在CAD里建出三个与上面的立体图有关的平面图，一个可以当做从天空俯视，一个是从东侧视，一个是太阳在这9小时12分内走过的那个半圆。这三个图关键点水平、竖直对应。如下图。
8：00的时候，也就是日出36分钟后，太阳会移动11.74度（0.3261度/分钟×36分钟），在右上角太阳走过的那半圆中画出这个角度。将这个角度对应到俯视图中，再对应到西视图中。那么a的高度当做物体的高度，b的长度就是影长。在CAD里，很容易拉出这个比例是1：11.8176。如下图。
9：00的时候，太阳会移动31.31度，同理拉出来物影比例是1：3.3461。
同样的方法拉出10：00的物影比例是1：2.3746。11点时是1：2.0874。
12：00的物影比例前面已经算出来了，是1：2.0154。
13：00的时候物影比例可和11：00的时候一样。
14：00的时候物影比例和10：00的时候一样，依此类推，不再一一去测算。
如此复杂的计算，终于算出了下表：
由于算出上表非常复杂，所以我们只算了冬至这天，春、秋分和夏至没算。冬至那天都有阳光，一年中其它的日子日照会更好，所以就不算了。
注：
本文数据和结果仅供参考，因为我们没有考虑太阳日与恒星日的差异、阳光穿过由稀到密的大气层所发生的折射、北京的经度不是东八区的中心等因素；还有太阳方位我们也不是自己计算的，理论上的日出后和日落前一段时间其实是没有阳光等情况。
这些因素对结果的影响不会太大，但会使结果不那么严谨，仅供参考吧。毕竟我想，目前还没有对北京买房有这么详细的日照指导的文章。