Aktive Belüftung in Wetterhütte bauen

[wneudeck]

Hallo,
ich habe vor allem deswegen nachgefragt, damot Du Dir nicht unnötig Probleme "einredest".
Denn Du darfst ja nicht glauben, nur weil die Sonne plötzlikch scheint und die Temperatur ansteigt, dass dann der Strahlenschutz nicht funktioniert. Die Qualität des Strahlungsschutzes kannst Du eben nur durch eine Referenzmessung beurteilen.
Dass Deine usrpüngliche Hütte allerdings nicht ok war, ist ja bereits geklärt. Da braucht man keine Referenzmessung, das sieht man mit bloßem Auge.

[Hochnebel]

Habe heute die Lamellentüren umgebaut sodass die Lamellen etwa 20 mm Abstand und 45°- Winkel zu einander haben. Allerdings könnte es seinn dass die tiefstehende Morgensonne oder Wintersonne etwas eindringen kann weshalb ich vllt noch einen 2 Strahlenschutz um den Sensor selbst baue der nach Norden hin offen ist (Im Norden keine Sonnenstrahlung). Die neuen Lamellen lassen auf jeden Fall sehr viel Luft durch und der Wind sollte in fast voller Stärke durch den Kasten rauschen können! Eine Aktivbelüftung mit Lüftern baue ich dennoch ein. Eine "Zwischendecke fürs Dachwerd ich gegebenenfalls auch noch anfertigen und unten die Schutzbretter am "Boden" wenn es innerhalb der nächsten Tage fertig ist lade ich weitere Bilder hoch. Schonmal ein "Danke" für die ganzen Hinweise und Tipps 
Beiträge zusammengeführt, weil der Autor sich selbst geantwortet hat statt seinen letzten Beitrag zu ändern: 26.02.2013, 18:33:34
Achso, heute war die Station komplett ohne Lamellentüren sodass der Sensor nur auf der Süd und Südwestseite von der provisorischen Alufolie vor Strahlung geschützt wurde. Die Sonne musste dann natürlich direkt einige Stunden entgegen aller Vorhersagen scheinen und brutzelte richtig auf die Station ein (über 730 Watt pro Quadratmeter) Die Temperatur lag trotzdem im "Vergleich" zu dem Nachbarn "nur" 1,9 Grad höher als bei ihm in der fast normgerechten Wetterhütte (Die Hütte ist etwas kleiner) Mal schauen was meine umgebauten Lamellen taugen. Na wenn die mal nicht beim nächsten Sturm das Grundstück zieren  Habe hier nicht gedach, dass dashier ein so grosser Thread noch wird

[olaf-sh]

Hallo,

zwar ist es dafür offenbar schon zu spät aber man kann statt der Orginal-Lamellen auch Winkelprofile aus dem Baumarkt verwenden. Die kosten nicht die Welt, das Holz muss aber gut gestrichen werden und man sollte die etwas dickere Stärke wählen.

Grüße aus der Holsteinischen Schweiz
Olaf

[TheWeather]

Hallo olaf-sh,

Günter (heimfried) hat gerade einen "alten" Thread (http://www.wetterstationen.info/forum/bastlerforum/wetterhutte-fur-vantage2/msg255858/?topicseen#msg255858) wieder hoch geholt, da es dort um eine ähnliche Thematik ging.

Den Konsens, den ich aus den Diskussionen dort ableiten konnte war der, dass Sonneneinstrahlung zwar indirekt einen Einfluss auf die Lufttemperatur haben darf (gleich ob vom Boden zurückgestrahlt, als Globalstrahlung oder als Sonneneinstrahlung, da die Luft lediglich als Medium zum Wärmetransport dient), direkte Einflüsse von Sonneneinstrahlung und der anderen (oben zitierten) Komponenten aber am Ort der Messung vermieden werden sollten.

Da stimme ich mittlerweile uneingeschränkt zu. Da es hier aber um "aktive Belüftung" geht, ergibt sich ein weiterer Aspekt: "Ist aktive Belüftung besser als die Vermeidung unvermeidlicher Effekte durch Einstrahlungen, weil die Luft schneller umgewälzt wird"? Beides gehört zusammen! Bei einer "optimal" gegen Einstrahlung geschützen Hütte bräuchte man wahrscheinlich keine "aktive" Belüftung, mal von Zeitkonstanten abgesehen, die innerhalb der Hütte lediglich ein "Durchwabern" von Luftmassen zulassen. Bei einer "aktiv belüfteten" Hütte, stellt das Maß der Durchlüftung eine nicht zu vernachlässigende Größe dar. Wenn die Luft wie die "Sau durch die Wetterhütte" getrieben wird, man alles richtig macht und die Zugluft in Verbindung mit Feuchte nicht zur Abkühlung des Sensors beiträgt, könnte man auch die Hütte sogar noch weglassen, da dann (z.B. bei einem Sensor in einem durchgeblasenen Rohr) nahezu 100 % "reine" Luft am Sensor vorbei ziehen und das bisschen "angestrahlte" Rohrwand auch keinen Beitrag mehr liefern sollte.

Zur Vergleichbarkeit gelten die Richtlinien des DWD, gleich, ob einige Lösungen besser wären oder eher nicht. Dort hat man aber bislang mit "einigermaßen normierten" Wetterhütten gemessen und ich bin mir nahezu sicher, dass jede, bislang einigermaßen sinnvolle Lösung dort schon auf reproduzierbare Ergebnisse "abgeklopft" wurde, bevor sie alternativ in Betrieb genommen wurde.

Alles in Allem darf man an Methoden feilen, vielleicht um "Besseres" zu erreichen. Alleine die Vergleichbarkeit bleibt dann auf der Strecke. Diese mag im Rahmen von einigen 1/10 ° liegen. Im Hobbybereich darf man alles ausprobieren. "Vergleichbarer" werden solche Ergebnisse dadurch aber leider nicht ...

Gruß Hans

[heimfried]

vernachlässigende Größe dar. Wenn die Luft wie die "Sau durch die Wetterhütte" getrieben wird, man alles richtig macht und die Zugluft in Verbindung mit Feuchte nicht zur Abkühlung des Sensors beiträgt, könnte man auch die Hütte sogar noch weglassen, da dann (z.B. bei einem Sensor in einem durchgeblasenen Rohr) nahezu 100 % "reine" Luft am Sensor vorbei ziehen und das bisschen "angestrahlte" Rohrwand auch keinen Beitrag mehr liefern sollte.

Unter dem Gesichtspunkt der Thermodynamik/Messtechnik ist das "durchtreiben wie Sau" genau richtig, obwohl mir "durchziehen" oder "durchsaugen" begrifflich besser gefällt, als "durchtreiben" oder "durchblasen", weil damit eher deutlich ist, dass in Strömungsrichtung gesehen immer zuerst der Sensor kommen muss und danach erst der Ventilator, sonst habe ich einen Messfehler durch die Motorabwärme.

Ein fuktionierendes Thermometer zeigt immer die Temperatur seines eigenen Sensors an. Wenn ich messe, muss ich dafür sorgen, dass der Sensor die Temperatur des zu messenden Objektes oder Mediums (bei uns also die Luft) annimmt.

Wenn ich Lufttemperatur messen will, muss ich den konvektiven Wärmeübergang (strömende Luft zum Sensor) fördern, wenn ich möchte, dass der Sensor mit möglichst geringer Verzögerung die Temperatur der Luft annimmt, damit das Thermometer dann die Lufttemperatur anzeigt.

Die Luft ändert ihre Temperatur bei Sonnenenstrahlung nur indirekt, nämlich indem sie konvektiv über den in der Sonne gewärmten "DWD-Rasen" (natürlich auch über Erdboden, Fels, Gebüsch, Straßenbeläge, Dächer, Hauswände usw.) Wärmeenergie aufnimmt und sich erwärmt.

Sonnenlicht, auch reflektiertes, und sekundäre Strahlung (Wärmestrahlung der Wetterhütte) sollen aber möglichst nicht an meinen Sensor gelangen, weil dann die Sensortemperatur also die Anzeige des Thermometers steigt, ohne dass die Luft wärmer wurde. (Auch umgekehrt würde ein ungeschütztes Thermometer nachts, wenn es gegen den klaren Nachthimmel seine eigene thermische Strahlung abgibt, eine zu niedrige Temperatur anzeigen.)

Der Thermometer-Sensor wird nicht kälter als die Luft, die ihn heftig anströmt, auch wenn diese feucht ist. Nur wenn die Luft Nebel trägt, also flüssiges Wasser, hat man hinterher durch die Verdunstungskälte den Psychrometereffekt . Aber den zeigen Wetterhütten erst recht (siehe die weiter oben verlinkte Veröffentlichung der Schweizer Meteorologen).

Damit will ich aber ausdrücklich zum Thema Vergleichbarkeit unter meteorologischen Gesichtspunkten nicht gesagt haben. Es geht mir nur um die physikalische Frage, unter welchen Umständen ein Thermometer die Lufttemperatur anzeigt (und auch dabei habe ich auch noch so manches weggelassen).

Gruß, Günter

[Holli]

Wenn ich Lufttemperatur messen will, muss ich den konvektiven Wärmeübergang (strömende Luft zum Sensor) fördern, wenn ich möchte, dass der Sensor mit möglichst geringer Verzögerung die Temperatur der Luft annimmt, damit das Thermometer dann die Lufttemperatur anzeigt.

Das ist grundsätzlich richtig, aber du mußt dabei unbedingt vermeiden, in relevante adiabate Bereiche zu kommen.

Jede Druckänderung, auch die Wirbel an einem aktiv umströmten Sensor, ruft adiabatische Effekte hervor. Sie sind nur solange vernachlässigbar, wie die Druckdifferenz klein genug bleibt, um diese Effekte unterhalb der Meßgrenze zu halten.

In diesem Fall ist "Viel hilft viel" also falsch und verschlechtert im Extremfall sogar die Messung. Mit mehr als 2-4^m/_s sollte ein Sensor nicht umströmt werden, und eine Verjüngung des Saugkanals sollte unbedingt vermieden werden.

[heimfried]

Jede Druckänderung, auch die Wirbel an einem aktiv umströmten Sensor, ruft adiabatische Effekte hervor. Sie sind nur solange vernachlässigbar, wie die Druckdifferenz klein genug bleibt, um diese Effekte unterhalb der Meßgrenze zu halten.

Richtig, aber eben vernachlässigbar, die Abkühlung durch adiabatische Expansion liegt bei 0,03 Kelvin bei 100 hPa Druckdifferenz.

Und wenn du es schaffen würdest, an den Lamellen einer Wetterhütte eine Druckdifferenz von
100 hPa aufzubauen, läge eine Kraft von 2500 N auf einer (beispielhaften) Hüttenseite von 50 cm x 50 cm. Das ist die Gewichtskraft von 250 kg. Ich denke also, dass es die Hütte zerlegt, bevor du eine mit üblichen meteorologischen Mitteln messbare adiabatische Abkühlung hast.

[Holli]

Nicht die adiabatischen Effekte irgendwo im Luftweg sind das Problem. Die gleichen sich häufig im weiteren Luftweg wieder aus. Problematisch sind Druckdifferenzen durch hohe Geschwindigkeiten am Sensor selbst. Die werden nirgendwo mehr ausgeglichen.

In einer offenen Wetterhütte schafft man das natürlich nicht. Es gibt aber auch Leute, denen die Strömung am Sensor zu gering ist und die deshalb ein Saugrohr vom Lüfter bis zum Sensor einbauen. Wenn dabei der Querschnitt durch den Sensor stark eingeschränkt wird, können durchaus schon solche Effekte auftreten.

Nicht vernachlässigen darf man bei aktiver Belüftung die Abkühlung an den nassen Lamellen bei oder nach Regen. Die erreicht bei starker Strömung ohne Probleme meßbare Werte.

[heimfried]

Es gibt aber auch Leute, denen die Strömung am Sensor zu gering ist und die deshalb ein Saugrohr vom Lüfter bis zum Sensor einbauen. Wenn dabei der Querschnitt durch den Sensor stark eingeschränkt wird, können durchaus schon solche Effekte auftreten.

Das glaube ich eben nicht. Selbst wenn eine höchstmögliche Druckdifferenz innerhalb von Turbulenzen von 1000 hPa aufgebaut werden könnte (also Atmosphärendruck gegen Vakuum), was ich in der meteorologischen Praxis für unmöglich halte, wäre die maximale Abkühlung unter 0,3 Kelvin. Man müsste aber erwarten, dass es am Sensor lokal auch Staugebiete gibt, wo sich die Luft dann wieder adiabatisch erwärmt.

Ich stimme dir aber jedenfalls darin zu, dass eine Strömung von mehr 4 m/s unnötig ist. Ich glaube, im Aßmannschen Aspirations-Psychrometer werden etwa 2,5 m/s erzeugt.

Nicht vernachlässigen darf man bei aktiver Belüftung die Abkühlung an den nassen Lamellen bei oder nach Regen. Die erreicht bei starker Strömung ohne Probleme meßbare Werte.

Das ist richtig. Ich hatte oben schon darauf hingewiesen, dass die Schweizer Meteorologen dies "Psychrometereffekt" genannt haben. Den hat aber die unbelüftete Hütte auch, weil ja grundsätzlich gleichviel Wasser verdunstet werden muss. Da der Prozess bei der unbelüfteten Hütte langsamer verläuft, ist die Temperaturdifferenz deutlich geringer (messbar aber schon) und hält dafür deutlich länger an.

[TheWeather]

Hallo zusammen,

Für mich hat eine "Englische Wetterhütte", deren Baubeschreibung ja auch beim DWD hinterlegt ist, ein gewisses Maß an Standard, was Verlässlichkeit der Messwerte und deren Vergleichbarkeit betrifft. Ich weiß nicht, seit wann und wie lange mit genau diesem Standard schon gemessen wurde, bevor andere "kommerziell" einen "aktiven Strahlenschutz" mit Belüftung angeboten haben.

Ich hab' ehrlich gesagt auch keine Ahnung, ob jetzt alle (oder nur einige) Abteilungen des DWD aktiv belüften. Ich hatte selbst mal ein nettes Telefonat mit dem diensthabenden DWD-Mitarbeiter auf der Zugspitze, der mir erfreulicherweise mitteilen konnte, dass es keine aktive Belüftung gibt, deren "Wetterhäuschen" allerdings nicht auf 500 x 500 x 500 mm³ sondern eher auf nahezu begehbaren Wetterhütten 2000 x 2000 x 2000 mm³ basieren. Dort werden drumherum Eiszapfen abgeschlagen, Schnee auf den Lamellen beseitigt und sämtliche Sensoren von schneebegleitenden Erscheinungen wie Reif oder Schneeverwehungen befreit. Von "Lüftern" in Form riesiger Ventilatoren aber keine Spur!

Ich kann mir durchaus vorstellen, dass eine im Garten aufgestellte "englische Wetterhütte", welche direkte Sonneneinstrahlung weitgehend dämpft, über genügend Luftdurchlass verfügt (so dass auch bei "stehender" Luft noch ein Austauch erfolgen kann) und unter Verzicht auf "zeitnahe" Erkennung der Luft-Temperatur eine Konstruktion "ohne aktive Belüftung" durchaus vernünftige Ergebnisse im Rahmen eines Tagesverlaufs liefern kann.

Das scheint "Standard". Ob's mit "aktiv belüftet" besser geht, da scheiden sich anscheinend noch immer die Geister. "Schneller" ja, aber "besser" wage ich noch immer zu bezweifeln.

Bei über Jahrzehnten beobachten Wetterveränderungen kommt's ja nun wirklich nicht auf +/- 10 min an, ein Ereignis schneller zu erkennen und zu dokumentieren. Für physikalische Experimente mag eine schnelle Reaktionszeit sinnvoll sein - aber bei Wetterereignissen?

Gruß Hans