Meten van de temperatuur en luchtvochtigheid

Door: Frank Stoter

Meten is weten is een credo dat je vaak hoort. Echter niet iedereen staat er bij stil dat je ook goed moet meten. Bij een temperatuursmeting maakt het nog al wat uit of je in de volle zon meet of in de schaduw. Logisch zul je zeggen. Iets minder voor de hand liggend is het temperatuursverschil dat je 's nacht meet na een warme zomerdag dichtbij je huis of midden in de tuin. Je huis heeft overdag warmte geabsorbeerd van de zon en deze warmte zal 's nachts weer uitgestraald worden wat je terug zal zien de temperatuursmeting. Het KNMI geeft richtlijnen voor het juist plaatsen van weerstations.

Om de meetsensors te beschermen tegen regenwater en direct zonlicht worden ze vaak in een sensorhut geplaatst. Het materiaal waarvan de sensorhut gemaakt is kan invloed hebben op de meeting. Steen bijvoorbeeld absorbeert stralingswarmte die later weer wordt afgegeven en dit zal de temperatuur beïnvloeden. Het beste is dus om licht martiaal te gebruiken wat weinig warmte absorbeert zoals plastic of dun hout. Ook de kleur kan invloed hebben op de temperatuur. Zwart absorbeert meer warmte dan wit dus het beste is om een witte sensorhut te maken.

Als je de sensor in een dicht doosje plaatst dan meet je ook de warmte die de meetsensor zelf produceert. De sensorhut moet dus goed geventileerd worden met verse buitenlucht. Er zijn twee gangbare manieren om een sensorhut goed te ventileren. Een hut met verticale natuurlijke ventilatie en een hut met horizontale natuurlijke ventilatie.

De sensorhut

Om te testen welke sensorhut het beste werkt hebben een aantal leden van de meetgroep een sensorhut gemaakt. Een plaatje van de 6 verschillende sensorhutten zie je hieronder.

Van rechts naar links zijn de hutten van hut-a t/m hut-f gelabeld. Hut-a is een lange pijp met verticale ventilatie en een open onderkant. Om de verticale ventilatie te versterken is de bovenkant van de pijp zwart uitgevoerd. Als de zon schijnt zal de zwarte pijp warmte absorberen en de lucht in de pijp extra verwarmen. Het idee is dat hierdoor extra convectie (opstijgende warme lucht) ontstaat. Door de extra convectie zou de lucht rond de meetsensor, die onder in het witte gedeelte van de pijp zit, sneller ververst moeten worden. Hut-b heeft verticale ventilatie en een open onderkant. Hut-b is nog niet wit geverfd waardoor hij een donkere kleur heeft en is uitgevoerd met een dubbelwandige PVC pijp. Hut-c heeft verticale ventilatie en is uitgevoerd als een vat met gaten in de onderkant en in de bovenkant. Hut-d heeft een combinatie van horizontale en verticale ventilatie en is gemaakt van plastic bakjes zonder bodem. Deze hut is aan de onderkant helemaal open. Hut-e heeft verticale ventilatie en is uitgevoerd als een zeer lichte constructie van een plastic fles met gaten aan de bovenkant en zonder bodem. Hut-f heeft pure horizontale ventilatie en is gemaakt van weggooi soepbakjes waarvan de bodem uitgesneden is.

De metingen

Om te beoordelen welke sensorhut een betrouwbare temperatuur en luchtvochtigheid geeft moeten we eerst bepalen waar een betrouwbaarste meeting aan moet voldoen. Hier onder staan 3 belangrijke punten waarop de meeting beoordeeld kan worden.

De lucht rond de sensor moet goed ververst worden. Als de lucht rond de sensor te langzaam ververst wordt zullen de werkelijke temperatuur en luchtvochtigheid met een vertraging doorgegeven worden en iets afvlakken zoals weergegeven in het plaatje hiernaast.

De sensor moet goed beschermd worden tegen direct zonlicht. Als een sensorhut overdag hogere temperaturen afgeeft in vergelijk met de andere sensorhutten en 's nachts niet wordt de temperatuur waarschijnlijk beïnvloed door direct zonlicht.

De meetresultaten

De hutten a t/m f zijn voorzien met een temperatuur- en relatieve luchtvochtigheidsensor met een overeenkomende letter. De grafieken voor de temperatuursmeting en de relatieve luchtvochtigheidmeting staan hieronder. Na het afronden van de metingen aan de sensorhutten zullen we gaan bepalen welke sensorhut we gaan gebruiken om ons meetplan uit te voeren.

Gemeten temperatuur in de 6 verschillende sensorhutten. (Klik op de legende en de lijn verdwijnt of verschijnt.)

Gemeten relatieve luchtvochtigheid in de 6 verschillende sensorhutten. (Klik op de legende en de lijn verdwijnt of verschijnt.)

Opmerkingen bij de meetresultaten:

• Op 30 juli 's avonds zijn er een aantal testjes gedaan waardoor er rond 21.00 uur wat pieken zijn ontstaan.
• 2 augustus 's avonds zijn hut-d en hut-e geverfd om de sensor nog extra te beschermen tegen direct zonlicht.
• Op 4 augustus 's avonds zijn er een aantal testjes gedaan waardoor er rond 21.00 uur wat pieken zijn ontstaan. Het bleek dat sensor-c defect is. De waarden gemeten in de periode van 28 juli t/m 4 augustus die in de grafiek weergegeven worden door sensor-b en sensor-c zijn beide de meetwaarden afkomstig uit hut-b.
• Op 4 augustus 's avonds is sensor-b in hut-c geplaatst. De lijnen die in de grafiek weergegeven worden voor sensor-b en sensor-c zijn vanaf 4 augustus 22.00 uur t/m 11 augustus 21.00 uur beide de meetwaarden afkomstig uit hut-c.
• Op 11 augustus 's ochtends heeft de luchtvochtigheidmeting van sensor-d het begeven.
• Op 11 augustus 's avonds is sensor-b teruggeplaatst in de aangepaste hut-b. Hut-b is nu ook wit geverfd. De lijnen die in de grafiek weergegeven worden voor sensor-b en sensor-c zijn vanaf 11 augustus 21.00 beide de meetwaarden afkomstig van de aangepaste hut-b.
• Op 11 augustus 's avonds zijn hut-a (de meest rechtse hut) en hut-f (de meeste linkse hut)omgewisseld. Dit om te checken of de hoge luchtvochtigheid gemeten door sensor-a komt door de hut of door de sensor/de locatie. Alleen de hutten zijn gewisseld dus de sensors zijn op de zelfde plaats gebleven.
• Op 24 augustus is de metingproef beëindigd.

Bespreking van de resultaten

Tijdens de meetperiode heeft het een aantal keren hard geregend. De sensoren hebben de zware regenbuien overleeft waaruit we de conclusie trekken dat de hutten de sensoren voldoende beschermen tegen regenwater.

In het algemeen kunnen we stellen dat de ventilatie van alle hutten voldoende is om de schommelingen van de buitentemperatuur goed te volgen zonder noemenswaardige vertragingseffecten.

De locatie waar de hutten zijn opgehangen is niet ideaal. Eigenlijk zou je moeten meten in het open veld waar geen invloed is van bomen, struiken en gebouwen. In ons geval staan er direct naast de meest rechtse (noodwestelijkste) hut grote struiken en staat er ten zuidwesten van de sensorhutten een gebouw dat schaduw geeft.
Uit het wisselen van de locatie van hut-a en hut-f op 11 augustus kan geconstateerd worden dat:

• Sensor-f, die na het wisselen de temperatuur en luchtvochtigheid meet in hut -a , op zonnige dagen, relatief hoge temperaturen geeft.
• Sensor-a, die na het wisselen de temperatuur en luchtvochtigheid meet in hut -f , geen noemenswaardig verschil laat zien t.o.v. voor de wisseling.

Conclusie

De verschillen in de temperatuur gemeten in de verschillende hutten wordt vooral veroorzaakt door dat sommige hutten niet genoeg bescherming geven tegen direct zonlicht en daarom overdag op zonnige dagen hogere temperaturen geven. Drie factoren blijken hier invloed op te hebben.

• De kleur van de hut. Hut-b gaf in het begin (28 t/m 4 augustus) toen die nog donker grijs was overdag op zonnige dagen relatief hoge temperaturen. Na witverven (na 11 augustus) waren de temperatuurspieken verdwenen.
• Het wel of niet aanwezig zijn van een beschermende verflaag. Hut-e was wit maar gaf in het begin (periode 28 juli t/m 2 augustus) nog steeds temperatuur pieken. Na verven waren de temperatuur pieken verdwenen.
• Dubbele want met ventilatie. De hutten met overlappende lamel structuur (hutten d en f) gaven de hele periode goede resultaten. Ook hut-b met een dubbel geventileerde want gaf, nadat hij wit geverfd was (na 11 augustus) goede resultaten.

Keuze sensorhut

In ons meetplan willen de luchttemperatuur en luchtvochtigheid meten in de schaduw(groengebied) en in de volle zon (hitte eiland). Om deze tempraturen te kunnen vergelijken is het belangrijk om de invloed van direct zonlicht op de sensor uit te sluiten. Daarom zullen we de maatregelen hierboven genoemd om de invloed van direct zonlicht te minimaliseren alle drie toepassen. De sensorhutten die dan in aanmerking komen zijn hut-b met de dubbele geventileerde want en hutten d en f met de overlappende lamel structuur. De uiteindelijke keuze is gevallen op hut-b met de dubbele want vanwege de eenvoudige constructie en robuuste uitvoering.