12 - Lo schermo solare delle stazioni meteo

Lo schermo solare.

Il termo igrometro, per avere delle misurazioni a norma, deve essere posto in zone esposte al Sole , possibilmente dal sorgere del Sole al tramonto.Per evitare delle misurazioni sfalsate deve essere posto dentro uno schermo solare.Esistono 3 principali tipologie di schermi solari: 1)Lo schermo passivo, 2) Lo schermo ventilato solo di giorno, 3)Lo schermo ventilato 24 h su 24.

Iniziamo con il dire che se il nostro termo-igrometro fosse posto in un luogo molto ventilato, sia di giorno che di notte, a livello teorico quasi non servirebbe la schermatura, sarebbe sufficiente una piccola tettoia che lo protegga dalla pioggia. Nella stragrande maggioranza delle postazioni ciò non avviene è dobbiamo adottare uno schermo solare per rilevare temperature il più possibile corrette. Lo schermo passivo deriva il proprio nome dal fatto che si comporta da "passivo", ossia contribuisce a schermare le radiazioni incidenti durante il giorno e a proteggere (in parte) il sensore dall'eccessiva "perdita di calore" per irraggiamento durante la notte. Fatto sta che questo schermo dovrebbe essere utilizzato in luoghi dove esiste quasi sempre anche una seppur debole brezzolina, sufficiente a non far riscaldare troppo l'aria all'interno dello schermo durante il giorno e non farla "sottofreddare" troppo durante le notti serene e con calma di vento. Se queste condizioni non sussistono (postazioni in zone urbane o comunque scarsamente ventilate), la misurazione della temperatura e con essa dell'UR%, sarà afflitta da errori quantificabili fino a +1/+2°C durante il giorno in piena estate (senza ventilazione naturale) e fino a -0.5/-0.7°C durante la notte, con cielo sereno e calma di vento. Lo schermo passivo ventilato solo di giorno, nasce per sopperire in parte alle carenze del passivo, essendo lo schermo "corredato" di una piccola ventolina (alimentata da un pannello fotovoltaico durante il giorno), la cui rotazione produce un debole flusso d'aria che evita un eccessivo ristagno di aria "surriscaldata" all'interno dello schermo. Con questo tipo di schermo, sono quasi annullate le sovrastime giornaliere estive (errore quantificabile fino a +0,5/+1°C), ma rimane il problema durante la notte, in quanto la ventolina si ferma per mancanza di alimentazione. Lo schermo ventilato h 24, è sicuramente il migliore dei 3 e naturalmente anche il più costoso !! In genere in questo tipo di schermo il sensore T/H è disposto all'interno di un tubo coibentato, alla cui sommità è posta una ventolina: il flusso d'aria prodotto "lava" continuamente il sensore; mediante questa soluzione si evitano in genere sovrastime durante il giorno in estate e le sottostime durante la notte, in presenza di cielo sereno e calma di vento. L'errore (seppur sempre presente) di solito è contenuto entro +1°C durante il giorno, praticamente nullo di notte. Esiste tuttavia un "rovescio della medaglia" anche in questi schermi: la ventolina utilizza l'energia prodotta da un sistema fotovoltaico che produce energia elettrica durante il giorno e va ad "immagazinare" quella in "surplus" in una batteria tampone; la ventolina, durante la notte o quando il pannello non produce, attinge energia dalla batteria per poter continuare a funzionare. Ma se...... tutto appare poter funzionare correttamente durante l'estate, dei grossi problemi possono insorgere in autunno/inverno, quando le minori ore di illuminazione, la presenza di nebbie e il cielo coperto, non permettono la ricarica della batteria tampone: la ventolina smetterà quindi di funzionare per un tempo più o meno prolungato. Il problema è proprio qua : essendo lo schermo ventilato concepito proprio come ventilato artificialmente, non riesce a sfruttare la ventilazione naturale e quindi (nei momenti in cui la ventolina è ferma) assisteremo a delle sovrastime delle temperature durante il giorno, anche in presenza di una debole ventilazione naturale.

Lo schermo solare della stazione ServerMeteo è di tipo passivo, in quanto, confrontate le con le prestazioni ed i costi degli schermi ventilati, abbiamo ritenuto di non prevederne uno di questo tipo, molto più costoso (si aprla di un rapporto di 1 a 5 1 a 10 a seconda del costruttore) e con maggiori necessità di manutenzione.

Di seguito pubblichiamo i risulati delle prove sul nostro schermo solare passivo, paragonabili in quanto a prestazioni, agli schermi passivi di altre marche.

Condizioni ambientali:

temperatura esterna = 30,7 °C (termometro in ombra)

radiazione solare = 910W/m2 (cielo terso)

vento < 1 Km/h

temperatura misurata dal sensore TM001 in pieno sole =  31,8 °C

temperatura misurata dal sensore TM001 in pieno sole senza schermo = 39,1 °C

Quindi una sovrastima della temperatura di soli 31,8-30,7= 1,2 °C ed un abbattimento della temperatura di 39,1-31,8=7,3°C, del tutto in linea con la precisione della sonda di temperatura (+-1°C).

Ovviamente queste condizioni ambientali sono le più sfavorevoli ed il dato riportato è il peggiore in assoluto, in quanto la presenza di zone in ombra, temperature più miti o livelli di insolazione minori, portano ad una sovrastima della temperatura del tutto trascurabile. Già con una velocità di 3Km/h del vento e condizioni ambientali simili abbiamo misurato una sovrastima di soli 0,7°C.

Inoltre ricordiamoci che l'influenza delle condizioni di installazione possono portare a sovrastime di 1-2 °C per la sola presenza nelle vicinanze di strutture metalliche o in cemento armato che irradiano calore, di strade asfaltate, di zone poco areate, di un'altezza dal suolo insufficente soprattutto in presenza di pavimentazioni in cemento, asfalto o tegole. Tutte queste considerazioni ci hanno portato alla scelta di uno schermo solare considerato "economico", ma che svolge perfettamente la funzione per il quale è stato costruito.