ISO 9059-1990 Solar energy calibration of field pyrheliometers by comparison to a reference pyrheliometer《太阳能 与基准直接日射表比对的方法标准工作直接日射表》.pdf

1、NORME INTERNATIONALE Premire dition 1990-l l-01 nergie solaire - talonnage des pyrhliomtres de terrain par comparaison un pyrhliomtre de rfrence Solar energy - Calibraiion of field pyr-heliomefers by comparison tu a reference pyrheliomefer Numro de rfrence ISQ 9059: 1990(F) ISO 9059:1990(F) Sommaire

2、 Page Domaine dapplication . . . . . . . . . . . . . . _-. 1 Rfrence normative . . . . . . . . . . . . . . v. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dfinitions . . . . . .,. . . . Hirarchie dtalonnage des pyrhliomtres . . . . . . . . Exigences dtalonnage . . . . . .-.,.*e . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . Procdure dtalonnage . Incertitude -. . . . . . . . . . m . . 1 1 2 2 . . 3 5 r; Documentation Annexes A Calcul de la fraction de la composante de rayonnement circumsolaire contenue dans le rayonnement solaire direct . . . . 6 B Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . -.-. 7 0 iso 1990 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre repro- duite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique OIJ mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de l

5、diteur. Organisation internationale de normalisation Case Postale 56 * CH-1211 Genve 20 l Suisse Imprim en Suisse ii ISO 9059:1990(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboratio

6、n des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre int- ress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galemen

7、t aux tra- vaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotech- nique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techni- ques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes i

8、nternationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 9059 a t labore par le comit techni- que ISO/TC 180, nergie solaire. Les annexes A et B de la prsente Norme internationale sont donnes uniquement titre dinformation. ISO 9059:1990(F) Introdu

9、ction La prsente Norme internationale fait partie dune srie de normes qui prescrit les mthodes et les instruments lis au mesurage du rayon- nement solaire. Les pyrhl iomtres sont u tiliss pour * mesurer le rayonnement solaire direct. Les donnes sont u tilises pou r: - dterminer lefficacit des capteu

10、rs concentration, - dterminer le rayonnement direct pour les dispositifs de concen- tration de lnergie solaire ainsi que pour leur installation et leur dimensionnement, etc., et - dterminer avec exactitude le rayonnement solaire hmisphrique comme la somme des mesures des rayonnements solaires direct

11、 et rflchi. La hirarchie dtalonnage des pyrhliomtres prescrite dans la pr- sente Norme internationale est conforme au schma institu par IOr- ganisation mtorologique mondiale (OMM) Il, et la classification et les caractristiques sont donnes dans IISO 9060. Au cours de Ilabo- ration de la prsente Norm

12、e internationale, on a galement pris en compte IASTM 816-81 2. NORME INTERNATIONALE ISO 9059:1990(F) nergie solaire - talonnage des pyrhliomtres de terrain par comparaison un pyrhliomtre de rfrence 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale dcrit Italon- nage des pyrhliomtres de terrain

13、partir de pyrhliomtres talons, et donne les lments de procdure dtalonnage et la hirarchie dtalon- nage pour le report dtalonnage. La prsente Norme internationale sadresse princi- palement aux services dtalonnage et aux labora- toires dessai qui visent obtenir une qualit uniforme des facteurs dtalonn

14、age de prcision. 2 Rfrence normative La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, constituent des dispositions valables pour la prsente Norme inter- nationale. Au moment de la publication, ldition in- dique tait en vigueur. Toute norme est sujette rvisio

15、n et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente Norme internationale sont invites rechercher la possibilit dappliquer ldition la plus rcente de la norme indique ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur un moment donn. ISO 9060:1

16、990, nergie solaire - Spcification et classification des instruments de mesurage du rayonnement solaire hmisphrique et direct. 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internatio- nale, les dfinitions suivantes sappliquent. 3.1 rayonnement solaire direct: Rayonnement recu par un faible angl

17、e solide centr sur le disque so- laire, sur un plan donn ISO 9060:1990, 3.33. 3.2 pyrhliomtres: Radiomtres concus pour me- surer lclairement nergtique correspondant un flux de rayonnement solaire recu depuis un angle solide dfini dont laxe est perpendiculaire la sur- face plane du rcepteur. NOTE 1 S

18、elon cette dfinition, les pyrhliomtres sont utiliss pour mesurer le rayonnement solaire direct une incidence normale. Les angles douverture caractris- tiques des pyrhliomtres sont compris entre 5” et 10. Contrairement aux instruments sans fentre, la sensibilit spectrale des pyrhliomtres de terrain e

19、st limite ap- proximativement au domaine compris entre 0,3 (lrn et 3 prn selon le facteur de transmission spectrale de la fe- ntre protgeant la surface du rcepteur, Toutefois, les instruments sans fentre fonctionnent avec une perte dnergie infrieure 1 O/a (voir ISO 9060:1990, note 2 en 3.3). 3.3 pyr

20、hliomtres de terrain: Pyrhliomtres concus et utiliss pour mesurer le rayonnement so- laire direct sur le terrain pendant de longues prio- des. Ils sont gnralement protgs des intempries. Le rcepteur est protg du vent, de la boue, de la pluie, de la neige et des insectes par une fentre (en quartz) ou

21、par un systme assurant une puissante ventilation. 3.4 pyrhliomtres de rfrence: Pyrhliomtres dune catgorie quelconque servant de rfrence dans le cadre des procdures dtalonnage. II sagit dinstruments slectionns et dment tests (voir ISO 9060:1990, tableau 2), ayant un taux annuel de variation en rponse

22、 peu important. Il sont contrls rgulirement Par comparaison dautres pyrhliomtres de rfrence. NOTE 2 Les pyrhliomtres de rfrence fonctionnent gnralement sans fentre de protection. Pour parvenir la rponse stable voque ci-dessus, il convient de limiter lusage dun pyrhliomtre de rf- rence des activits d

23、e comparaison et dtalonnage. On veillera stocker linstrument avec soin dans un labora- toire en ambiance tempre. 3.5 pyrhliomtres talons primaires: Pyrhliomtres slectionns dans le groupe des pyrhliomtres absolus (galement appels 1 ISO 9059:1990(F) radiomtres absolus) et satisfaisant aux exigences re

24、command dutil iser plusieurs pyrhl de USO 9060:1990, 5.3.1. rente pour ltalon nage. iom tres de rf- 3.6 pyrhliomtres talons secondaires: Pyrhliomtres de hautre prcision et de grande stabilit dont les facteurs dtalonnage sont obtenus partir des pyrhliomtres talons primaires. Ce groupe comprend les py

25、rhliomtres absolus qui ne rpondent pas aux exigences applicables aux pyrhliomtres talons primaires ainsi que les pyrhliomtres compensation et dautres instru- ments de prcision mais plus anciens tels que le pyrhliomtre disque dargent. (Voir aussi ISO 906OA990, 5.3.2.) 3.7 pyrhliomtres de premire et d

26、e seconde classe: Pyrhliomtres de stabilit et dexactitude infrieures celles des pyrhliomtres talons se- condaires. Gnralement, le groupe des pyrhliomtres de terrain appartient cette catgo- rie. (Voir aussi ISO 9060:1990, 5.3.2.) NOTE 3 Ces instruments servent parfois d&talons de travail), car ils so

27、nt dun emploi plus souple et moins tri- butaires des conditions atmosphriques que les instru- ments de haute prcision. II convient de comparer ces talons de travail le plus souvent possible des pyrhliomtres de catgorie suprieure. 4 Hirarchie dtalonnage des pyrhliomtres La hirachie dtalonnage des pyr

28、hliomtres sui- vante doit sa ppliquer. Tous les pyrhliomtres doivent tre rfrencs par rapport la rfrence radiomtrique mondiale (RRM) (voir ISO 9060:1990, 3.6). Les pyrhliomtres talons primaires doivent tre rfrencs par rapport la RRM par comparaison des groupes slectionns dtalons primaires correctemen

29、t entretenus (voir ISO 9060:1990, 5.3.1). Les pyrhliomtres talons primaires doivent servir de rfrence pour ltalonnage des pyrhliomtres talons secondaires et peuvent servir de rfrence pour les pyrhliomtres de premire et de seconde classe. La rfrence pour ltalonnage dun pyrhliomtre de classe 1 ou de c

30、lasse 2 doit tre un pyrhliomtre de classe gale ou suprieure. Si le pyrhliomtre de rfrence ou celui devant tre talonn sont de classes gales, ils doivent tre de mme marque commerciale et du mme modle, et le pyrhliomtre de rfrence doit avoir t talonn par rapport un pyrhliomtre de classe suprieure la si

31、enne. NOTE 4 Dans le cas o le pyrhliomtre de rfrence est de mme classe que celui devant tre talonn, il est 5 Exigences dtalonnage On procde ltalonnage dun pyrhliomtre de terrain en recourant un pyrhliomtre de rf- rence et en exposant les deux instruments au mme flux de rayonnement, puis en comparant

32、 leurs si- gnaux respectifs. Ltalonnage doit satisfaire cer- taines exigences quant: - au choix de la source de rayonnement, - aux lim ites acte ptables de variations climatiques pendan t l talon nage, et - au choix du matriel de mesure. 5.1 Source de rayonnement Le pyrhliomtre doit tre expos au flu

33、x de rayon- nement solaire direct y compris au rayonnement circumsolaire. Lclairement nergtique ne doit pas tre infrieur 300 Wmm-? Toutefois, des va- leurs dclairement suprieures 700 W-m-2 sont prfrables. Les conditions dtalonnage, du point de vue de la contribution circumsolaire, doivent tre aussi

34、proches que possible des conditions rgu- lires de mesurage du pyrhliomtre de terrain (voir 52.3). 5.2 Variables mtorologiques 52.1 Vitesse du vent Pendant ltalonnage, la vitesse du vent doit tre faible, notamment si le vent souffle depuis Iazimuth solaire (+ 300). NOTE 5 cause du refroidissement d a

35、u vent, les pyrhliomtres tube ouvert donnent des indications in- frieures marques par un cart-type plus important. Lamplitude du phnomne dpend du type de pyrhliomtre et plus particulirement de la conception des diaphragmes dans le tube. On peut rduire leffet du vent par linstallation dcrans. II peut

36、, par exemple, tre utile deffectuer les mesurages depuis un balcon ou une fentre ouverte. Une vitesse maximale et acceptable du vent dans des conditions non protges ne peut tre prescrite. 5.2.2 Temprature de lair ambiant II convient deffectuer ltalonnage dans une plage de temprature de lair ambiant

37、couvrant une grande partie de lintervalle de temprature carac- tristique de lapplication sur le terrain, ceci pour contrler le lien entre le facteur dtalonnage et la temprature, si ce rapport na pu tre tabli prala- blement lors dessais en laboratoire. 2 ISO 9059:1990(F) 52.3 Aspect du ciel Pendant l

38、talonnage, les nuages doivent se trouver une distance angulaire du soleil suprieure 15”. Des conditions dtalonnage satisfaisantes sont g- nralement obtenues lorsque la nbulosit est inf- rieure 12,5 %. Les pyrhliomtres pourvus dun capteur rvolu- tion non symtrique doivent suivre la course du so- leil

39、 sans rotation du rcepteur par rapport laxe du tube. Dans ce cas, on ne doit utiliser quune monture horizontale. Le dfaut dalignement admis- sible de la monture doit tre infrieur langle de pente du pyrhliomtre moins 0,25. NOTES 5.3.3 Acquisition de donnes 6 On peut tolrer les tranes de condensation

40、des avions qui se trouvent une distance angulaire du soleil jusqu 15O, si le nombre de mesures instantanes ainsi perturbes est faible par rapport au nombre de donnes correctes dune srie (voir 6.3.2). 7 La vapeur deau atmosphrique en phase de prcondensation provoque occasionnellement un facteur de tr

41、ansmission atmosphrique variable. On peut gn- ralement tolrer la dispersion des donnes de mesurage imputable ce phnomne. Le trouble atmosphrique pendant ltalonnage doit tre proche des valeurs caractristiques des condi- tions de mesurage sur le terrain. Gnralement, le trouble doit tre tel que le fact

42、eur de trouble de Linke soit infrieur 6 (voir ISO 9060:1990, 3.7). NOTE 8 Le trouble atmosphrique est engendr par la dispersion et labsorption du rayonnement solaire direct par les arosols et les gaz, y compris la vapeur deau. Le rayonnement circumsolaire (aurole) provient de la dispersion du rayonn

43、ement solaire direct. II dcrot partir du limbe du soleil une distance angulaire denvi- ron 15 selon une amplitude qui est fonction du type et de la concentration de larosol (voir par exemple 3, L-41 et cw L a uantit de rayonnement solaire caract- q ristique une distance angulaire de 5” par rapport a

44、u soleil ne reprsente que quelques pourcents du rayon- nement solaire direct. Si les pyrhliomtres talons et de terrain ont des angles douverture diffrents, larosol peut fortement influer sur lexactitude de ltalonnage. Les rapports calculs entre rayonnement circumsolaire et rayonnement solaire direct

45、, pour diffrents types da- rosols et diffrentes hauteurs angulaires du soleil 4 sont donns titre dinformation au tableau A.1. On doit utiliser un voltmtre numrique dune rso- lution au moins gale 0,05 % de lindication maximale du pyrhliomtre pour lire le signal dli- vr par ce dernier. Lexactitude du

46、voltmtre, qui doit tre suprieure + 0,1 %, doit rester stable pendant au moins 1 an et inclure la drive de tem- prature. NOTE 9 Quand on utilise un voltmtre numrique en extrieur, son exactitude peut tre influence par la tem- prature ambiante. Il est recommand de protger Iins- trument de la lumire dir

47、ecte du soleil. Lors de lutilisation dun voltmtre numrique lintrieur il faut utiliser un cblage bruit faible cause de la longueur de ce c- blage. La centrale dacquisition de donnes doit disposer au moins dun systme quatre voies pour pouvoir enregistrer la temprature. Les lectures des signaux issus du pyrhliomtre doivent tre synchrones 1 s prs, le rythme des mesurages instantans stablissant entre 1