Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen

Artikel von Fachleuten zu diversen Themen
Antworten
Toorbjakke
Offline
Beiträge: 2
Registriert: 19 Jan 2023, 21:17
Wohnort: Darmstadt

Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen

#1

Beitrag von Toorbjakke »

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]
Benutzeravatar
Wetterfrosch
Offline
Beiträge: 316
Registriert: 08 Dez 2020, 11:49
Wohnort: 79410 Badenweiler (350mNN) / Breisgau-Hochschwarzwald
Hat sich bedankt: 89 mal
Danksagung erhalten: 26 mal
Kontaktdaten:

Re: Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen

#2

Beitrag von Wetterfrosch »

Hi,

schau mal in meinen Thread und dort auf mein PHP-Script in Post Nr. 16
https://www.wetterstationsforum.info/vi ... 2&start=10

Das Script berechnet abhängig von dem geografischen Standort, dem aktuellen Datum sowie der aktuellen Uhrzeit den Schwellenwert der Solarstrahlung aus, ab dem Sonnenschein ausgegeben wird, d.h. überschreitet der Solarmesswert der Wetterstation diesen Schwellenwert, so wird ausgegeben "Sonne scheint".

Denn wie du schon richtig erkannt hast, ist der Solarschwellenwert ab dem "Sonnenschein" ausgegeben wird natürlich von der Tageszeit abhängig, d.h. morgens und abends ist der Schwellenwert niedriger als Mittags zum Sonnenhöchststand.
Ebenso ist er vom Datum sowie dem geografischen Standort abhängig, all diese Faktoren sind in diesem Script berücksichtigt und ich berechne darüber die tägliche Sonnenscheindauer.
Aktuell ist ja nicht so viel mit Sonnenschein, deswegen konnte ich das Script nur bedingt testen, doch das was es bisher an Sonnenscheindauer berechnet hat, passte recht gut mit einer naheliegenden Agrarwetterstation, die die Sonnenscheindauer ausgibt, d.h. der ermittelte Solarschwellenwert, über den ich das alles berechne, scheint bis jetzt recht gut zu passen.
Toorbjakke
Offline
Beiträge: 2
Registriert: 19 Jan 2023, 21:17
Wohnort: Darmstadt

Re: Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen

#3

Beitrag von Toorbjakke »

Danke für den Hinweis. Ich schaue mir deine Berechnung gerne an. Mein persönliches Problem dabei ist nur, dass ich mich mit kaum einer Programmiersprache sinnvoll auskenne. Es würde ewig dauern, bis ich verstanden habe das PHP-Skript bei mir laufen zu lassen und mit dem iobroker für mein selbstgebasteltes Smarthome abzufragen. Bisher komme ich nur mit Blockly ganz gut zurecht.
Benutzeravatar
Wetterfrosch
Offline
Beiträge: 316
Registriert: 08 Dez 2020, 11:49
Wohnort: 79410 Badenweiler (350mNN) / Breisgau-Hochschwarzwald
Hat sich bedankt: 89 mal
Danksagung erhalten: 26 mal
Kontaktdaten:

Re: Gemessene Sonneneinstrahlung (W/m²) umrechnen

#4

Beitrag von Wetterfrosch »

Hi,

das Script ist nicht von mir, habe es nur auf meine Bedürfnisse in PHP umgeschrieben, ursprünlich stammt es von hier (ab Zeile 104) und ist in einer anderen Programmiersprache:
https://github.com/Jterrettaz/sundurati ... uration.py

Vielleicht hast du ja Jemand in deinem Bekanntenkreis der dir das auf deine Bedürfnisse programmieren kann oder eventuell mal hier im Forum nachfragen, ich bin dir da leider keine große Hilfe, da ich diesbezüglich auch nur Leihe bin und mir alles nur mit viel google usw. angeeignet und somit das Script für mich umgeschrieben habe.
Antworten