Suite sondes solaires thermiques

Et là comme son nom l’indique un forum pour dire quelque chose qui ne rentre pas dans un des différents forums ci-dessus, réclamer, critiquer, améliorer, parler quoi !
Gabriel_56
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Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 06 mars 2010, 20:04

Bonsoir
Voici deux graphiques concernant les essais de sondes différentielles blanches et noires.
ce jour soleil et nuageset hier soleil toute la journée.

L'amplification d'effet de serre à été diminué de manière à obtenir une plus grande réaction des sondes.
Actuellement trois sondes sont en essais :
1/l' ancienne sonde solaire moins sonde sous abris, méthode avec la station ws3600 pro.
2/La méthode sonde blanche et noir avec amplification de la sonde noire le tout dans le même boitier "effet de serre"
se reporter au graphique précédent dans le poste.
3/Idem à 2 sans amplifier la sonde noire.[attachment=1]2010-03-06.[attachment=1]2010-03-06.jpg
Conseils suggestions et commentaires bienvenues

Gabriel 56
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20100306.gif
soleil et nuages
2010-03-06.jpg
soleil toute la journée

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par mm91 » 08 mars 2010, 07:44

J’ai un peu de peine à interpréter tes résultats.

En gros, avec la méthode par température il restait deux problèmes pour expliquer qu’on trouvait trop de soleil en été :

1/ l’inertie thermique :
lors d alternances nuage-soleil (plus fréquentes en été), la sonde ne se refroidirait pas assez vite et mesurerait donc trop de soleil.
C’est une hypothèse car il faudrait expliquer pourquoi la constante de refroidissement serait plus faible que la constante d’échauffement ?
J’avais posé la question pour savoir où trouver quelques équations ?
Je pense que c’est un truc en e puissance x , mais avec quels paramètres ?

Avec tes manip de sonde noir et blanche, tu nous as dit avoir moins d’inertie.
Peux-tu nous dire si tu vois une influence sur la durée de soleil mesurée ? (par rapport à la mesure différentielle avec sondes séparées)


2/ l’échauffement plus élevé en été qui éloigne du seuil (il faudrait un seuil variable).
Sur ce point j’ai fait une étude sérieuse sur le long terme, je publierai les résultats très prochainement.
Michel
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 08 mars 2010, 19:42

mm91 a écrit :J’ai un peu de peine à interpréter tes résultats.

En gros, avec la méthode par température il restait deux problèmes pour expliquer qu’on trouvait trop de soleil en été :

1/ l’inertie thermique :
lors d alternances nuage-soleil (plus fréquentes en été), la sonde ne se refroidirait pas assez vite et mesurerait donc trop de soleil.
C’est une hypothèse car il faudrait expliquer pourquoi la constante de refroidissement serait plus faible que la constante d’échauffement ?
J’avais posé la question pour savoir où trouver quelques équations ?
Je pense que c’est un truc en e puissance x , mais avec quels paramètres ?

Avec tes manip de sonde noir et blanche, tu nous as dit avoir moins d’inertie.
Peux-tu nous dire si tu vois une influence sur la durée de soleil mesurée ? (par rapport à la mesure différentielle avec sondes séparées)


2/ l’échauffement plus élevé en été qui éloigne du seuil (il faudrait un seuil variable).
Sur ce point j’ai fait une étude sérieuse sur le long terme, je publierai les résultats très prochainement.
Bonsoir Michel
Je joint ci-dessous le graphique de la même journée, enregistré par ta méthode différentielle ( sondes séparées).
Sur le graphique sondes blanche et noire " post précédent" la courbe dite soleil mv , correspond à une diode linéaire non calibrée,en cours d'essai.
Néanmoins ont peu constater que la réaction de la sonde thermique va quasiment de concert avec la diode . Le pas d'enregistrement est de 1 minute .
On observe aussi deux enregistrements de 1 minute, détectés aussi par la sonde thermique, passé 17h,qui sont confirmés par le film fait en même temps.
Il est souhaitable d'effectuer des comparaisons au pas de 1 minute pour suivre les différents phénomènes et de confirmer avec un film au même pas.
Quand ont lit l'ensemble on voit encore plus la complexité d'interprétation des données.
Actuellement je profite de la météo, soleil journées complètes et panachées de nuages à venir, pour engranger des données à comparer.
je vais continuer à observer et expérimenter sur une longue période avant de commenter.
:Panneau-Merci: pour tes réponses, toujours bienvenues.
Wswin est un sacré bon soft qui occupe énormément.[attachment=0]20100306.gif
Fichiers joints
20100306.gif
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par mm91 » 08 mars 2010, 21:34

La différence de durée d’ensoleillement entre les deux méthodes n’est pas assez significative.

Capteur noir-blanc : on détecte effectivement du soleil après 17 h et pas avec les capteurs séparés.
Pourtant , au total c’est les capteurs séparés qui détectent la plus logue durée (6h39 au lieu de 6h25)

On voit bien que l’inertie des capteurs séparés est plus grande, mais, encore une fois, je n’arrive pas à voir comment cela peut avoir une influence sur la durée d’ensoleillement mesurée.

Statistiquement, sur une journée avec alternance soleil-nuages (et à plus forte raison sur un mois) l’inertie doit faire perdre autant de durée de soleil qu’elle n’en fait gagner
Soleil = pas le temps de chauffer, nuages = pas le temps de refroidir, les deux devraient s'équilibrer.

Ce que je cherche à voir sur tes graphiques c’est une éventuelle dissymétrie (temps de refroidissement plus faible que temps de chauffe ou l’inverse ?)

Je n’arrive pas à le voir
Et toi ?
Michel
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 10 mars 2010, 20:41

mm91 a écrit :La différence de durée d’ensoleillement entre les deux méthodes n’est pas assez significative.

Capteur noir-blanc : on détecte effectivement du soleil après 17 h et pas avec les capteurs séparés.
Pourtant , au total c’est les capteurs séparés qui détectent la plus logue durée (6h39 au lieu de 6h25)

On voit bien que l’inertie des capteurs séparés est plus grande, mais, encore une fois, je n’arrive pas à voir comment cela peut avoir une influence sur la durée d’ensoleillement mesurée.

Statistiquement, sur une journée avec alternance soleil-nuages (et à plus forte raison sur un mois) l’inertie doit faire perdre autant de durée de soleil qu’elle n’en fait gagner
Soleil = pas le temps de chauffer, nuages = pas le temps de refroidir, les deux devraient s'équilibrer.

Ce que je cherche à voir sur tes graphiques c’est une éventuelle dissymétrie (temps de refroidissement plus faible que temps de chauffe ou l’inverse ?)

Je n’arrive pas à le voir
Et toi ?
Bonsoir Michel
J'ai fait des essais aujourd'hui avec un autre couple de sondes Blanches et noirs dans le même boitier, l'ensemble à l'abri dans un haut vent plein sud.
Le tout exposé en plein soleil et masqué brutalement toutes les minutes ceci pendant des périodes de 10 minutes.
Le maximum décart a été de 2.43° et le mini de 2,00° en montée et descente de température.
voici quelques données au pas de 1 minute:entre 14h42 et 14h 52.
29.13°- 31.56 - 29.56 - 31.81 - 29.75 - 31.75 - 29.75 - 31.81 - 29.75 - 31.88 - 29.81 - 28.69°-
En situation des différences existes, cela est du aux variations, densités des nuages,vent, juste après la pluie etc etc ...
Je joint deux graphiques comparatif de ce jour qui est plus intéressant soleil,soleil voilé, nuages,plein soleil et enfin soleil couchant.
j' ai imbriquer les réglages de chaque système, seul le seuil de température est différent et 9h30_15h contre 9h45_17h00 mais cela ne change rien pour
aujourd'hui.
Je viens de remettre le tout à 10h et 15h.
Bonsoir et à bientôt
Gabriel 56
[attachment=0]R_2010-03-10_1_
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par jackT » 12 mars 2010, 15:09

A propos de l'inertie d'une sonde différentielle, particulièrement si elle est "en bocal", voici un exemple mesuré aujourd'hui lors d'un court passage nuageux.

La sonde différentielle 1 est une sonde de température Davis d'origine, non colorée et placée dans un tube en verre. la sonde différentielle 2 est le même type de sonde, mais "nue",directement à l'air, et les mesures sont faites toutes les minutes. Dans un but de comparaison, les données (différentiel de température) de chaque sonde sont exprimées en pourcent de la première mesure (ciel dégagé).

On remarque bien l'inertie de la sonde en bocal "Dif1" par rapport à la même sonde nue "Dif2" .
Fichiers joints
inertie.jpg

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 12 mars 2010, 19:30

Bonsoir JacquesT

Effectivement ceci est parfaitement cohérent avec les données et les conditions des sondes utilisées.
Je connais effectivement les sondes, les photos ont été diffusées.
En ce qui concerne les sondes des essais présentés je pense que le fait de placer les sondes verticalement fausse les mesures, plus le soleil monte au zénith.
La température doit diminuer et plafonner ?.

Pour ma part je test actuellement une autre méthode, basée sur la capacité d'une surface noir à absorber la chaleur solaire coef d'absorption = 1
et une surface blanche = 0.3 environ suivant les matériaux employés.
Du fait que cette différence de coef est constante,Je pense éliminer le problème de réglage de la méthode classique qui pose problème .
Je place l' ensemble sous une protection unique de manière à prendre en compte, dans les mêmes conditions les événements climatiques pour les deux sondes .

Je garde néanmoins les sondes existantes malgré ses défauts, pour comparaison à venir.
Suite à de nombreuses observations depuis deux ans avec cette méthode, je pense sincèrement qu'il est impossible d' obtenir un réglage cohérent.
Un coup d'oeil c'est toujours bon, une observation sur la durée, toujours faux.
Je pourrai développer plus longuement si nécessaire.

Critiques et suggestions bienvenues.

Gabriel 56

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par jackT » 12 mars 2010, 21:12

Gabriel_56 a écrit :En ce qui concerne les sondes des essais présentés je pense que le fait de placer les sondes verticalement fausse les mesures, plus le soleil monte au zénith.
La température doit diminuer et plafonner ?.
Mes sondes différentielles saturent à environ 400 W/m2. La température différentielle reste quasi constante au dela de 400 W/m2. Et même si il y a "un petit creux" proche du zénith, la baisse de température différentielle observée reste bien au delà du seuil d'ensoleillement calculé par wswin (par temps ensoleillé bien entendu).
Gabriel_56 a écrit :Suite à de nombreuses observations depuis deux ans avec cette méthode, je pense sincèrement qu'il est impossible d' obtenir un réglage cohérent.
Un coup d'oeil c'est toujours bon, une observation sur la durée, toujours faux.
Ce n'est pas le cas avec mes données et mes sondes , où globlalement la correspondance (entre la sonde différentielle et le capteur solaire Davis) avec la présence ou l'absence d'ensoleillement est très bonne. mis à part lors d'alternances soleil-nuages à cause de l'inertie du capteur "en bocal".

Quels sont les points qui ne sont pas cohérents avec tes sondes ? . Incohérence toute la journée? ou en début et fin de journée ? Il faut se méfier de l'observation visuelle, parfois inconsciemment subjective... 1 ou 2 minutes de soleil comptabilisé alors qu'un nuage passe peut paraître interminable....

Je viens en fin de journée de couvrir la sonde nue avec une gaine (thermo-retractable) noire. On verra si cela change quelque chose

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 12 mars 2010, 22:14

Re bonsoir,

Quels sont les points qui ne sont pas cohérents avec tes sondes ? . Incohérence toute la journée? ou en début et fin de journée ? Il faut se méfier de l'observation visuelle, parfois inconsciemment subjective... 1 ou 2 minutes de soleil comptabilisé alors qu'un nuage passe peut paraître interminable....

C' est l'ensemble d' une journée ou un cumul de journées,l' observation se fait uniquement par caméra minute par minute, sur un ensemble de paramètres avec principalement les ombres portées sur un sol uniforme.Le seul défaut d'appréciation serait par soleil voilé " ombre portée moins franche.
l' avantage est de pouvoir reprendre le film archivé pour vérifier les données.
L'incohérence est dans le système lui-même.Car au minimum il faudrait recalibrer la ref au minimum à chaque solstice, le delta en hiver est incompatible avec celui en été.

En ce qui concerne le graphique d'inertie, je ne suis d'accord que pour celle-ci.
Sinon comment expliquer que par rapport a la sonde Davis ( capteur d' ensoleillement je présume ).les données 4 et 5 sonde nue descendent avant la sonde davis? en 5 et 6.
et de 6 à 13 constant pour Davis descend pour sonde nue et remonte avant la Davis en 13.Ensuite en 13 la sonde nue fait un palier et pour finir marche au pas de la sonde Davis?.
Et en 20 et 26 les amplitudes sont à l'inverse de la sonde Davis.
2-inertie.jpg
Salutations

Gabriel 56

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par jackT » 13 mars 2010, 08:25

Gabriel_56 a écrit :Re bonsoir,

Sinon comment expliquer que par rapport a la sonde Davis ( capteur d' ensoleillement je présume ).les données 4 et 5 sonde nue descendent avant la sonde davis? en 5 et 6.
et de 6 à 13 constant pour Davis descend pour sonde nue et remonte avant la Davis en 13.Ensuite en 13 la sonde nue fait un palier et pour finir marche au pas de la sonde Davis?.
Et en 20 et 26 les amplitudes sont à l'inverse de la sonde Davis.
Les sauts observés avec la sonde nue sont dus au fait que la résolution de mesure d'une sonde de température additionnelle Davis est de 0,5 °C et que la température absolue mesurée par la sonde 2 au moment de cette mesure était assez basse. Donc exprimé en %, chaque saut de 0,5 % est visible. C'est pour cette raison que je suis en train de tester une gaine noire sur ma sonde nue pour augmenter un peu plus le différentiel.
Il n'en reste pas moins que la sonde nue répond très vite aux variations de la puissance solaire.

En ce qui concerne algorithme utilisé dans wswin pour l'estimation de l'ensoleillement à l'aide de sondes différentielles n'est pas le meilleur... la possibilité de régler un seuil mensuel sera déjà beaucoup mieux.. En fait, avec le calcul actuellement implémenté dans wswin, un sonde qui donnerait les meilleurs résultats serait une sonde qui sature et plafonne assez vite avec la puissance solaire et avec une faible inertie. C'est ce que je suis en train de tester avec ma sonde 2, les résultats obtenus avec la sonde 1 montrant qu 'elle surestime les heures d'ensoleillement en été.

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par mm91 » 13 mars 2010, 09:15

jackT a écrit : Les sauts observés avec la sonde nue sont dus au fait que la résolution de mesure d'une sonde de température additionnelle Davis est de 0,5 °C et que la température absolue mesurée par la sonde 2 au moment de cette mesure était assez basse. Donc exprimé en %, chaque saut de 0,5 % est visible. C'est pour cette raison que je suis en train de tester une gaine noire sur ma sonde nue pour augmenter un peu plus le différentiel.
Il n'en reste pas moins que la sonde nue répond très vite aux variations de la puissance solaire.

En ce qui concerne algorithme utilisé dans wswin pour l'estimation de l'ensoleillement à l'aide de sondes différentielles n'est pas le meilleur... la possibilité de régler un seuil mensuel sera déjà beaucoup mieux.. En fait, avec le calcul actuellement implémenté dans wswin, un sonde qui donnerait les meilleurs résultats serait une sonde qui sature et plafonne assez vite avec la puissance solaire et avec une faible inertie. C'est ce que je suis en train de tester avec ma sonde 2, les résultats obtenus avec la sonde 1 montrant qu 'elle surestime les heures d'ensoleillement en été.
Pourquoi « qui sature assez vite »
La saturation n’est-elle pas plutôt un inconvénient ?

1/
Sonde noire nue (sans capot transparent) :
intéressant pour l’inertie, mais tous mes essais ont montrés ici que la sensibilité n’était pas suffisante :
L’échauffement différentiel, en hiver, près du lever et du coucher du soleil est trop proche du bruit de fond (bruit de fond = tout ce qui peut faire varier le différentiel en dehors du soleil).
Donc, dans ton essai: à voir avec différentes conditions météorologiques (surtout le vent par exemple)
Mais le fait que tu ne peux pas mesurer le soleil assez bas sur l’horizon (obstacles chez toi ?) permet de te contenter d’une beaucoup moins bonne sensibilité.

Détecter le soleil juste après son lever et juste avant son coucher (sans fausses mesures) est le plus difficile !

Pour l’inertie, j’en reviens toujours à la même question :
- si les passages d’ombre sont plus longs que les passages soleil, la sonde n’a pas le temps de chauffer et l’on restera en dessous du seuil.

- si les passages d’ombre sont plus courts que les passages soleil, la sonde n’a pas le temps de refroidir et l’on restera au dessus du seuil.

Donc sur une journée (et à plus forte raison sur un mois) les deux doivent se compenser ?


2/
Seuil variable été / hiver :
Actuellement on peut entrer un coefficient en fonction du mois, mais ce coéf ne joue que dans les deux périodes près du lever et du coucher.(coef plus élevé = durée mesurée plus grande)

Dans le réglage de Wswin32, en réduisant la période « lever / coucher » on devrait donc augmenter les durée des deux périodes pendant lesquelles jouent les coefficients .

Par exemple :
En mettant une durée « lever / coucher » courtes (par ex. 11h30 –14h30) et en diminuant le coefficient en été : Wswin32 va mesurer moins de soleil pendant une période plus longue en été.
Le problème c’est que les réglages sont très difficile à trouver, car il faut vérifier que la mesure correspond à l’observation et qu’au total mensuel elle correspond à une mesure de référence.

Avez-vous fait des essais dans ce sens ?
Michel
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par Gabriel_56 » 13 mars 2010, 09:44

Michel

Sonde noire nue (sans capot transparent) :
intéressant pour l’inertie, mais tous mes essais ont montrés ici que la sensibilité n’était pas suffisante :
L’échauffement différentiel, en hiver, près du lever et du coucher du soleil est trop proche du bruit de fond (bruit de fond = tout ce qui peut faire varier le différentiel en dehors du soleil).
Donc, dans ton essai: à voir avec différentes conditions météorologiques (surtout le vent par exemple)
Mais le fait que tu ne peux pas mesurer le soleil assez bas sur l’horizon (obstacles chez toi ?) permet de te contenter d’une beaucoup moins bonne sensibilité.

Dans quelles conditions à tu réalisé ce test ? Il me semble que la WS2300 à un capteur lié au circuit imprimé et cela ne permet pas de le laisser à l'éxtérieur sans protection.
Si tu à laissé uniquement la sphère noire cela fait une serre noire avec tous les problèmes liés montée en température trop lente et descente idem.
Ce qui n'est pas idéal pour le seuil le matin "diminution" et le seuil du soir "augmentation".Il semble que la calcul de Wswin est fait à un instant précis,
donc si il se trouve que les données sont en retard ou en avance le calcul est faussé.
D'autre part je pense que le pas de 5 minutes ne peut convenir pour des essais précis.

En ce qui concerne le bruit et la détection du matin et du soir voici ce que donne la nouvelle méthode en test.
Journée du 7 mars soleil toute la journée: lever à 7h31 coucher à 19h03.
A 20100307.gif
B 20100307.gif
Salutations
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Modifié en dernier par Gabriel_56 le 13 mars 2010, 10:08, modifié 1 fois.

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par jackT » 13 mars 2010, 10:01

mm91 a écrit :Pourquoi « qui sature assez vite »
La saturation n’est-elle pas plutôt un inconvénient ?
j'e disais : "Avec le calcul actuellement implémenté dans wswin...". Avec sa méthode de calcul, wswin assume une saturation entre les 2 heures (lever/coucher) entrées dans les réglages.

Toutefois, ce n'est pas forcément un inconvénient : En excluant les épisodes très légèrement voilés qui sont toujours, même à l'œil, difficile à détecter, le moindre passage nuageux entraine une diminution au moins de 40 à 50 % de la radiation solaire. Dans ce cas, même avec une sonde qui sature, la baisse de radiation solaire est suffisante pour abaisser la température au dessous du seuil.
Ma sonde diférentielle "en bocal" sature vers 400 W/m2 et n'a pas de problèmes pour détecter des passages nuageux.
mm91 a écrit : Pour l’inertie, j’en reviens toujours à la même question :
- si les passages d’ombre sont plus longs que les passages soleil, la sonde n’a pas le temps de chauffer et l’on restera en dessous du seuil.
- si les passages d’ombre sont plus courts que les passages soleil, la sonde n’a pas le temps de refroidir et l’on restera au dessus du seuil.
Donc sur une journée (et à plus forte raison sur un mois) les deux doivent se compenser ?
En théorie oui... Bien que cela ne soit pas visible sur la courte période montrée sur mon graphique, je remarque avec ma sonde ( surtout en été) qu'en général l'inertie à la baisse est plus grande que l'inertie à la hausse.
mm91 a écrit : Dans le réglage de Wswin32, en réduisant la période « lever / coucher » on devrait donc augmenter les durée des deux périodes pendant lesquelles jouent les coefficients .
Sauf que dans ce cas là, il faut être sûr que durant toute la "longue" période de lever ou coucher, les valeurs de température différentielles restent proportionnelles à la radiation solaire - ce que wswin assume pour le calcul de son seuil. Si ce n'est pas le cas, et selon le choix du coefficient les calculs pourront être faux.

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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par mm91 » 15 mars 2010, 15:30

jackT a écrit : ....................................
En théorie oui... Bien que cela ne soit pas visible sur la courte période montrée sur mon graphique, je remarque avec ma sonde ( surtout en été) qu'en général l'inertie à la baisse est plus grande que l'inertie à la hausse.
.....................................
Je laisse provisoirement en attente les points de ta réponse concernant la saturation et les réglages possibles de Wswin32.

Concernant l’inertie thermique:

Ca fait longtemps qu je pense (et vous dit) que l’inertie thermique seule ne peut expliquer l’excédent d’ensoleillement mesuré en été et que seule une dissymétrie de cette inertie peut l’expliquer (temps de refroidissement plus long que temps d’échauffement pendant les alternances soleils nuages plus fréquents en été)
Je suis à peu près convaincu de cette dissymétrie.
C’est la première fois que tu nous dit l'avoir observée.

Je repose donc deux questions :

1/
pourquoi cette dissymétrie ne se voit pas sur nos enregistrements ?
Surtout dans la manip de Gabriel où il crée des alternance soleil nuage avec un masque ?
(donc indépendante de la progressivité d’un nuage)

2/
ne peut-on pas trouver les raisons physiques de cette dissymétrie ?
et si possible la formule de l’échauffement et la formule du refroidissement ?

Faute d'expérience et de démonstration on pourrait penser que si le capteur ne chauffe que par rayonnement, il refroidi par rayonnement et conduction (donc plus vite ?)
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Re: Suite sondes solaires thermiques

Message par jackT » 15 mars 2010, 19:34

mm91 a écrit : pourquoi cette dissymétrie ne se voit pas sur nos enregistrements ?
Surtout dans la manip de Gabriel où il crée des alternance soleil nuage avec un masque ?
(donc indépendante de la progressivité d’un nuage)
Le type d'inertie dissymétrique que j'observe et qui a un impact sur le calcul de l'ensoleillement porte le plus souvent sur des périodes de 10 à 15 minutes : durant la baisse de température, l'inertie fait qu'un ensoleillement est encore comptabilisé pendant 6 à 8 minutes, alors que dès que le soleil revient, 2 à 3 minutes suffisent pour que la température différentielle repasse le seuil d'ensoleillement.
Avec ma sonde, et pour des périodes d'ombre de moins de 5 minutes, la température différentielle reste en général au dessus du seuil et le passage nuageux n'est donc pas détecté par le calcul de wswin.

La manip de Gabriel porte sur des masquages très courts (si j'ai bien compris) de 1 minutes, avec un pas de mesure de 1 minute... difficile dans ce cas de mettre en évidence une dissymétrie dans l'inertie.
Et pour tes mesures, mm91, la période de 5 minutes n'est peut-être pas non plus très favorable pour détecter une dissymétrie qui à l'air de se passer (chez moi en tous cas) sur une période de 10 à 15 minutes.

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