Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen
Verfasst: 19 Jan 2023, 22:01
Hallo,
Ich habe meine Wetterstation seit ca. zwei Wochen in Benutzung und beschäftige mich auch erst seitdem mit diesem Thema. Ursächlich kaufte ich die Station (Froggit HP1000SE PRO) um bei zuviel Wind die Raffstoren (Jalousien) hochfahren zu lassen. Nun lässt sich aber ja noch mehr berechnen und mit den Ergebnissen sinnvolles anstellen.
Zunächst die Problemstellung:
Die Raffstoren sollen die Fenster nach Westen bei zuviel Sonne verschatten, damit das Haus sich nicht zu sehr aufheizt.
Dafür habe ich mir folgende Logik ausgedacht. Wenn
1) die Sonne scheint,
2) es draußen mindestens so warm ist wie drinnen,
3) die Windgeschwindigkeit unter 35 km/h liegt und
4) der Azimut der Sonne größer 180° ist,
sollen die Raffstoren runter gefahren werden.
Nun zur Frage:
Ich habe einen Wert gelesen, dass man im Sommer bei 350 W/m² von Sonnenschein reden kann. Nehme ich das mal so hin. Aber nun das Knifflige. Der Sensor an der Messstation ist etwas geneigt und nach Süden (180°) ausgerichtet. Wenn die Sonne nun im Osten (90°) aufgeht gehen die Strahlen ja parallel am Sensor vorbei. Selbiges geschieht am Abend im Westen (270°). Dazwischen wächst die effektiv zur Sonne gerichtete Fläche bis Mittags an um danach wieder kleiner zu werden. Das muss doch eigentlich bei der Angabe der Sonnenstrahlung berücksichtigt werde, oder? Besonders deutlich wird es in den Sommermonaten. Da treffen die ersten und letzten Sonnenstrahlen ja im Grunde von schräghinten auf den Sensor. So lässt sich doch kein sinnvolles Messergebnis angeben.
Berechnung:
Nun habe ich mal ein paar Winkelfunktionen bemüht, um das Verhältnis der Senorfläche zur zur Sonne gerichteten effektiven Fläche zu berechnen. Die Formel schreibe ich unten noch hin. Aber ist es überhaupt nötig, diese Berechnung zu betreiben oder sind die Wetterstationen so schlau und können das bereits umrechnen?
Wen's interessiert, hier die
Berechnung:
Hinweis: Die richtigen Werte für die Sensorgröße und Neigung muss ich noch ausmessen. Will nur im Dunkeln nicht aufs Dach klettern.
Konstanten:
Sensorbreite = 0,03m
Sensorhöhe = 0,01m
Sensorwinkel (zur Horizontalen) = 45°
Formeln:
Fläche_effektiv = Sensorhöhe * | sin(90° - Azimut)| * Sensorbreite * sin(Sonnenhöhe + Sensorwinkel)
Flächenverhältnis = (Sensorbreite * Sensorhöhe) * Fläche_effektiv
Ergebnis:
echte Solarstrahlung = Flächenverhältnis * Messwert
[Hinweis: Messwert = Solar Radiadion aus der Messstation]
Ich habe meine Wetterstation seit ca. zwei Wochen in Benutzung und beschäftige mich auch erst seitdem mit diesem Thema. Ursächlich kaufte ich die Station (Froggit HP1000SE PRO) um bei zuviel Wind die Raffstoren (Jalousien) hochfahren zu lassen. Nun lässt sich aber ja noch mehr berechnen und mit den Ergebnissen sinnvolles anstellen.
Zunächst die Problemstellung:
Die Raffstoren sollen die Fenster nach Westen bei zuviel Sonne verschatten, damit das Haus sich nicht zu sehr aufheizt.
Dafür habe ich mir folgende Logik ausgedacht. Wenn
1) die Sonne scheint,
2) es draußen mindestens so warm ist wie drinnen,
3) die Windgeschwindigkeit unter 35 km/h liegt und
4) der Azimut der Sonne größer 180° ist,
sollen die Raffstoren runter gefahren werden.
Nun zur Frage:
Ich habe einen Wert gelesen, dass man im Sommer bei 350 W/m² von Sonnenschein reden kann. Nehme ich das mal so hin. Aber nun das Knifflige. Der Sensor an der Messstation ist etwas geneigt und nach Süden (180°) ausgerichtet. Wenn die Sonne nun im Osten (90°) aufgeht gehen die Strahlen ja parallel am Sensor vorbei. Selbiges geschieht am Abend im Westen (270°). Dazwischen wächst die effektiv zur Sonne gerichtete Fläche bis Mittags an um danach wieder kleiner zu werden. Das muss doch eigentlich bei der Angabe der Sonnenstrahlung berücksichtigt werde, oder? Besonders deutlich wird es in den Sommermonaten. Da treffen die ersten und letzten Sonnenstrahlen ja im Grunde von schräghinten auf den Sensor. So lässt sich doch kein sinnvolles Messergebnis angeben.
Berechnung:
Nun habe ich mal ein paar Winkelfunktionen bemüht, um das Verhältnis der Senorfläche zur zur Sonne gerichteten effektiven Fläche zu berechnen. Die Formel schreibe ich unten noch hin. Aber ist es überhaupt nötig, diese Berechnung zu betreiben oder sind die Wetterstationen so schlau und können das bereits umrechnen?
Wen's interessiert, hier die
Berechnung:
Hinweis: Die richtigen Werte für die Sensorgröße und Neigung muss ich noch ausmessen. Will nur im Dunkeln nicht aufs Dach klettern.
Konstanten:
Sensorbreite = 0,03m
Sensorhöhe = 0,01m
Sensorwinkel (zur Horizontalen) = 45°
Formeln:
Fläche_effektiv = Sensorhöhe * | sin(90° - Azimut)| * Sensorbreite * sin(Sonnenhöhe + Sensorwinkel)
Flächenverhältnis = (Sensorbreite * Sensorhöhe) * Fläche_effektiv
Ergebnis:
echte Solarstrahlung = Flächenverhältnis * Messwert
[Hinweis: Messwert = Solar Radiadion aus der Messstation]