ISO 9059:1990
(Main)Solar energy — Calibration of field pyrheliometers by comparison to a reference pyrheliometer
Solar energy — Calibration of field pyrheliometers by comparison to a reference pyrheliometer
Énergie solaire — Étalonnage des pyrhéliomètres de terrain par comparaison à un pyrhéliomètre de référence
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ISO
INTERNATIONAL
STANDARD 9059
First edition
1990-11-0 1
Solar energy - Calibration of field
pyrheliometers by comparison to a reference
pyrheliometer
-- Etalonnage des pyrheliometres de terrain par
Energie solaire
comparaison 5 un pyrhkliometre de r@f&ence
Reference number
ISO 9059: 199O(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9059:1990(E)
Contents
Page
Scope . . . . . . . . ._.-.--.-. 1
. . . . . . . . . . . .-.
Normative reference . . . . . . . 1
Definitions . . . . . . . . . . . . . .,.s. . . . . . . . 1
. . . . . . , . . . . . . . . . . . - . . . . . . . .-.*. 2
Calibration hierarchy of pyrheliorneters
Calibration requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . . . . . . - . . . * . . . ,. -. 2
Calibration procedure . . . . ._.l.Y.-.-. . . . . . -. . . . . . . . , . - . . . . . . . . 3
Uncertainty . . . . . . O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,. . . . . . . . . . , . . . . , . . . . . . . . . . . . 5
6
v
Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-._._.-.
Annexes
A Calculated percentages of circumsolar radiation contained in direct
solar radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-.-. ~ . . . . . . . . . . . . . . . ._.-. 6
B Bibliography . . . . . . . . ._._.-. 7
0 ISO 1990
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without
Permission in writing from the publisher.
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Case Postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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ISO 9059:1990(E)
Fsrevvord
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmentaj, in liaison with ISO, also take part in the
work. ISO collaborates closely with the International Eiectrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 O/o of the member
bodies casting a vote.
International Standard ISO 9059 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 180, Solar energy.
Annexes A and B of this International Standard are for information only.
. . .
Ill
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ISO 9059:199O(E)
Introduction
This International Standard is one of a series of International Standards
specifying methods and instruments for the measurement of solar radi-
ation.
rs are us ed to measure direct solar irradiance. The data
Pyrheliomete
collected are used for
-- the determination of the efficiency of concentrating collectors,
- the determination of the direet beam resource for concentrating solar
energy devices as weil as for determining their siting, sizing, etc.,
and
- the ac curate determination o f hemispher kal solar radiat ion as a sum
sf the measu red direct solar and diffuse solar rad iation.
The calibration hierarchy of pyrheliometers specified in this lnter-
national Standard follows the scheme developed by the World
Meteorological Organization (WMO) [l], and the classifkation and
specifkation used are prescribed in ISO 9060. During the elaboration of
this International Standard, extensive reference was made to
ASTM 816-81 [2-J.
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ISO 9059:1990(E)
INTERNATIONAL STANDARD
Calibration of field pyrheliometers by
Solar energy -
comparison to a reference pyrheliometer
NOTE 1 It follows from this definition that pyrheliom-
1 Scope
eters are used to measure direct solar radiation at normal
incidence. Typical field-of-view angles of pyrheiiometers
This International Standard describes the calibration
range from 5O to 10°. Unlike Ifhe windowless instruments,
of field pyrheliometers using reference pyrheliom-
the spectral responsivity of field pyrheliometers is limited
eters and sets out the calibration procedures and
to the range approximately 0,3 IIrn to 3 kirn, depending on
the spectral transmittance of the window which protects
the calibration hierarchy for the transfer of the cali-
the receiver surface. However, windowless instruments
bration.
operate with a loss of energy of less fhan 1 O/o (see
ISO 9060:1990, note 2 to 3.3).
This International Standard is mainly intended for
use by calibration Services and test laboratories to
enable a uniform quality of accurate calibration fac-
3.3 field pyrheliometers: Pyrheliometers which are
tors to be achieved.
designed and used for long-term field measure-
ments of direct solar radiation. These pyrheliom-
eters are weather-proofed. The receiver is protected
2 Normative reference
from wind, dir-t, rain, snow and insects by a window
(made of quartz) or alternatively by a System en-
The following Standard contains provisions which,
suring strong Ventilation with air.
through reference in this text, constitute provisions
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the edition indicated was valid. All Standards 3.4 reference pyrheliometers: Pyrheliometers of
are subject to revision, and Parties to agreements any category serving as a reference in calibration
based on this International Standard are encour- procedures. They are selected and weil-tested in-
aged to investigate the possibility of applying the struments (see ISO 9060:1990, table 2), which have
most recent edition of the Standard indicated below. a low rate of yearly Change in responsivity. They are
Members of IEC and ISO maintain registers of cur- controlled on a routine basis by comparisons with
rently valid International Standards. other reference pyrheliometers.
NOTE 2 Generally, reference pyrheliometers are oper-
ISO 9060:1990, Solar energy - Specification and
ated without protective windows.
classifica tion of instruments for measuring
hemispher-ical solar and direct solar- radiation.
To achieve the above-mentioned stability of the
responsi tivi ty, the use of a reference pyrheliometer
should be restricted to comparisons and calibration ac-
3 Definitions
tivities. The instrument should be stored carefully in a
laboratory under moderate ambient conditions.
For the purposes of this International Standard, the
following definitions apply.
3.5 primary Standard pyrheliometers: Pyrheliom-
eters, selected from the group of absolute pyrheli-
3.1 direct solar radiation: Radiation received from
ometers (also called absolute radiometers), which
a small solid angle centred on the sun ’s disc, on a
meet the requirements of ISO 9060:1990, 5.3.1.
given plane. [ISO 9060:1990, 3.3.1
3.2 pyrheliometers: Radiometers designed for 3.6 secondary Standard pyrheliometers: Pyrheliom-
measuring the irradiance which results from the so- eters of high precision and stability whose cali-
lar radiant flux from a weil-defined solid angle the bration factors are derived from primary Standard
pyrheliometers. The group comprises absolute pyr-
axis of which is perpendicular to the plane receiver
heliometers, which do not fulfil the requirements of
surface.
1
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ISO 9059:199O(E)
--- ahe lim its of me teoroloqical Varia
primary Standard pyrheliometers, as weli as com- bles acceptable
during the calib ration procedure, and
pensation pyrheliometers and some other precise
but out-dated instruments such as the silver disk
- the choice of measuring equipment.
pyrheliometer. (See also ISO 9060:~990, 5.3.2.)
3.7 first class and second elass pyrkeliometers:
5.1 Radiation ~0urce
Byrheliometers of a lower stability and accuracy
than secondary standard pyrheliometers. Generally
Yyrheliometers shall be exposed to the radiation
the group sf field pyrheliometers belongs to this
field comprising direct solar radiation and Parts of
category. (See also lS0 9060:.1990, 53.2.)
the circumsolar radiation. The irradiance should be
not less than 300 W-m--2, bult irradiance values ex-
NOTE 3 These instruments are sometimes used as so-
ceeding 700 W-m--* arc preferred. The calibration
calted “working Standards” because they at-e simple to
operate and arc Yess dependent on weathes conditions conditions, in terms of the circumsolar contribution,
than the higher category instruments. Such working stan-
shall be as close as possible to the routine measur-
dards should be compared with pyrheliometers of higher
ing condifions in which the field pyrheliomeler is
category as frequently as possible.
used (see 5.2.3).
4 Calibration hierarchy of pyrhdiometers
5.2 Meteordogical variables
Phe following calibration hierarchy of pyrheliom-
52.1 Wind Speed
eters shall apply.
All pyrheliometers shali be referred to the World
The wind Speed during the calibration should be
Reference (WRR) (see also
Radiomeltric low, particularly when ihe wind is blowinq from the
ISO 9060:199Q, 3.6). direction of the sun ’s azimuth (-t 300). L
--
Primary Standard pyrheliomefers shall be referred
NOTE 5 Because of wind cooling, pyrheliometers with
to the WRR by comparison with selected groups of
open tubes yield Sower measuring values with a higher
weil-maintained primary Standards (see Standard deviation. ?he magnitcrde of this effect depends
on fhe type of pyrheliometer, and especially on the design
ISO 9060:1990, 5.3.1).
of the diaphragms in the tube.
Primary Standard pyrheliometers shall be used as
The wind-cooling effect may be reduced by instailing wind
reference for the calibration 0% secondary Standard
screens. For instance, it may be beneficial to carry out the
pyrheliometers and may be used as reference for
measuremenß fram a balcony or an open window. A tof-
firsf class and second class pyrheliometers.
erable maximum wind Speed for unprotected measure-
ment conditions cannot be specified.
The reference for calibration of any pyrheliometer in
first class or second class categories shall be a
52.2 Ambient air temperature
pyrheliometer in the same or higher category.
If the reference pyrheliometer and the pyrheliometer
In Order to determine the Cemperatut-e dependence
being calibrated are in the Same category, they shall
of the ca?ibration factor, if it is not already known
be Brom the Same manufacturer and shall be of the
f ’rom laboratory tests, fhe calibrafion should be car-
Same model, and the reference pyrheliometer shall
ried out over a range of ambient air temperatures
have been caiibrated using a higher category
covering a Iarge part sf the temperature range
pyrheliometer as its reference.
which is typical for the field application.
NOTE 4 lt is recommended that more than one refer-
5.2.3 %ky conditisns
ence instrument be used in the case where the reference
is of the Same categary as the pyrheiiometer being cali-
brated. During calibration, clouds should have an angular
distance from the sun of greater than 15O. Generally,
good calibration conditions exist when the cloud
5 Calibration requirements
cover is less than 12,5 %.
NOTES
The calibration of a field pyrheliometer by means of
a reference pyrheliometer is accomplished by ex-
6 Contrails of aeroplanes that are within W’ of the sun
posing the two instruments to the Same radiation
may be tolerated if the number of disturbed instantaneous
field and comparing their corresponding measuring
measurements is small compared with the number of un-
Signals. The calibration shall meet the requirements
disturbed measurements in a series (see 6.3.2).
with respect to
7 Atmospheric water vapour in th e pre-condensation
ase occasion ally ca uses var ,iable atmospheric trans-
- the choice of the radiation Source,
Ph
2
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ISO 9059:199O(E)
mission. Generally, the stattering of mea S uring NOTE 9 WVhen operating a digital Voltmeter outdoors its
which is produced by these clusters i s accept a ble. accuracy may be influenced by the ambient temperature.
Protection of the instrument from direct sunlight is re-
The atmospheric turbidity during calibration should commended. When operating a digital Voltmeter indoors,
low-noise cabling should be employed owing to the Ienqth
be close to values typical for the field measuring
\
of the cable.
conditions. Generally, the turbidity should be con-
fined to conditions with Linke turbidity factors lower
The data logger System should have at least a four-
than 6 (see 6S0 9060:1990, 3.7).
channel capacity including the Provision for the re-
cording of temperatures.
NOTE 8 Atmospheric turbidity is produced by stattering The read-out of the
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1990-l l-01
Énergie solaire - Étalonnage des
pyrhéliomètres de terrain par comparaison à un
pyrhéliomètre de référence
- Calibraiion of field pyr-heliomefers by comparison tu a
Solar energy
reference pyrheliomefer
Numéro de référence
ISQ 9059: 1990(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9059:1990(F)
Sommaire
Page
Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . ._.-. 1
Référence normative . . . . . . . . . . . . . . .v. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-. . 1
.,.,.,.~. . . . . . . . . 1
Définitions . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 2
Hiérarchie d’étalonnage des pyrhéliomètres
. . . . . .-.,.*e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . m . . . 2
Exigences d’étalonnage
............................................. . ............... 3
Procédure d’étalonnage
.................................. .................................. ................ 5
Incertitude
r;
Documentation . .
Annexes
A Calcul de la fraction de la composante de rayonnement
circumsolaire contenue dans le rayonnement solaire direct . . . . 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-.-.~.~. 7
B Bibliographie
0 iso 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique OIJ
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 * CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9059:1990(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9059 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 180, Énergie solaire.
Les annexes A et B de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9059:1990(F)
Introduction
La présente Norme internationale fait partie d’une série de normes qui
prescrit les méthodes et les instruments liés au mesurage du rayon-
nement solaire.
Les pyrhél iomètres sont u tilisés pour * mesurer le rayonnement solaire
sont u tilisées pou r:
direct. Les données
- déterminer l’efficacité des capteurs à concentration,
- déterminer le rayonnement direct pour les dispositifs de concen-
tration de l’énergie solaire ainsi que pour leur installation et leur
dimensionnement, etc., et
- déterminer avec exactitude le rayonnement solaire hémisphérique
comme la somme des mesures des rayonnements solaires direct et
réfléchi.
La hiérarchie d’étalonnage des pyrhéliomètres prescrite dans la pré-
sente Norme internationale est conforme au schéma institué par I’Or-
ganisation météorologique mondiale (OMM) [Il, et la classification et
les caractéristiques sont données dans I’ISO 9060. Au cours de I’élabo-
ration de la présente Norme internationale, on a également pris en
compte I’ASTM 816-81 [2].
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ISO 9059:1990(F)
NORME INTERNATIONALE
Énergie solaire - Étalonnage des pyrhéliomètres de terrain
par comparaison à un pyrhéliomètre de référence
flux de rayonnement solaire recu depuis un angle
1 Domaine d’application
solide défini dont l’axe est perpendiculaire à la sur-
face plane du récepteur.
La présente Norme internationale décrit Iëtalon-
nage des pyrhéliomètres de terrain à partir de
NOTE 1 Selon cette définition, les pyrhéliomètres sont
pyrhéliomètres étalons, et donne les éléments de
utilisés pour mesurer le rayonnement solaire direct à une
procédure d’étalonnage et la hiérarchie d’étalon-
incidence normale. Les angles d’ouverture caractéris-
nage pour le report d’étalonnage.
tiques des pyrhéliomètres sont compris entre 5” et 10°.
Contrairement aux instruments sans fenêtre, la sensibilité
La présente Norme internationale s’adresse princi-
spectrale des pyrhéliomètres de terrain est limitée ap-
palement aux services d’étalonnage et aux labora-
proximativement au domaine compris entre 0,3 (lrn et
toires d’essai qui visent à obtenir une qualité
3 prn selon le facteur de transmission spectrale de la fe-
uniforme des facteurs d’étalonnage de précision. nêtre protégeant la surface du récepteur, Toutefois, les
instruments sans fenêtre fonctionnent avec une perte
d’énergie inférieure à 1 O/a (voir ISO 9060:1990, note 2 en
3.3).
2 Référence normative
3.3 pyrhéliomètres de terrain: Pyrhéliomètres
La norme suivante contient des dispositions qui, par
concus et utilisés pour mesurer le rayonnement so-
suite de la référence qui en est faite, constituent des
laire direct sur le terrain pendant de longues pério-
dispositions valables pour la présente Norme inter-
des. Ils sont généralement protégés des
nationale. Au moment de la publication, l’édition in-
intempéries. Le récepteur est protégé du vent, de la
diquée était en vigueur. Toute norme est sujette à
boue, de la pluie, de la neige et des insectes par
révision et les parties prenantes des accords fondés
une fenêtre (en quartz) ou par un système assurant
sur la présente Norme internationale sont invitées
une puissante ventilation.
à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la
plus récente de la norme indiquée ci--après. Les
membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
3.4 pyrhéliomètres de référence: Pyrhéliomètres
des Normes internationales en vigueur à un moment
d’une catégorie quelconque servant de référence
donné.
dans le cadre des procédures d’étalonnage. II s’agit
d’instruments sélectionnés et dûment testés (voir
ISO 9060:1990, Énergie solaire - Spécification et
ISO 9060:1990, tableau 2), ayant un taux annuel de
classification des instruments de mesurage du
variation en réponse peu important. Il sont contrôlés
rayonnement solaire hémisphérique et direct.
régulièrement comparaison à d’autres
Par
pyrhéliomètres de référence.
NOTE 2 Les pyrhéliomètres de référence fonctionnent
3 Définitions
généralement sans fenêtre de protection.
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
Pour parvenir à la réponse stable évoquée ci-dessus, il
nale, les définitions suivantes s’appliquent.
convient de limiter l’usage d’un pyrhéliomètre de réfé-
rence à des activités de comparaison et d’étalonnage. On
veillera à stocker l’instrument avec soin dans un labora-
3.1 rayonnement solaire direct: Rayonnement recu
toire en ambiance tempérée.
par un faible angle solide centré sur le disque so-
laire, sur un plan donné [ISO 9060:1990, 3.33.
3.5 pyrhéliomètres étalons primaires:
3.2 pyrhéliomètres: Radiomètres concus pour me-
Pyrhéliomètres sélectionnés dans le groupe des
surer l’éclairement énergétique correspondant à un pyrhéliomètres
absolus (également appelés
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9059:1990(F)
recommandé d’util iser plusieurs pyrhél iomè tres de réfé-
radiomètres absolus) et satisfaisant aux exigences
rente pour l’étalon nage.
de USO 9060:1990, 5.3.1.
étalons secondaires:
3.6 pyrhéliomètres
5 Exigences d’étalonnage
Pyrhéliomètres de hautre précision et de grande
stabilité dont les facteurs d’étalonnage sont obtenus
On procède à l’étalonnage d’un pyrhéliomètre de
à partir des pyrhéliomètres étalons primaires. Ce
terrain en recourant à un pyrhéliomètre de réfé-
groupe comprend les pyrhéliomètres absolus qui ne
rence et en exposant les deux instruments au même
répondent pas aux exigences applicables aux
flux de rayonnement, puis en comparant leurs si-
pyrhéliomètres étalons primaires ainsi que les
gnaux respectifs. L’étalonnage doit satisfaire à cer-
pyrhéliomètres à compensation et d’autres instru-
taines exigences quant:
ments de précision mais plus anciens tels que le
pyrhéliomètre à disque d’argent. (Voir aussi ISO
-
au choix de la source de rayonnement,
906OA990, 5.3.2.)
-
aux lim ites acte ptables de variations climatiques
3.7 pyrhéliomètres de première et de seconde
pendan t l’é talon nage, et
classe: Pyrhéliomètres de stabilité et d’exactitude
inférieures à celles des pyrhéliomètres étalons se-
--
au choix du matériel de mesure.
condaires. Généralement, le groupe des
pyrhéliomètres de terrain appartient à cette catégo-
5.1 Source de rayonnement
rie. (Voir aussi ISO 9060:1990, 5.3.2.)
Le pyrhéliomètre doit être exposé au flux de rayon-
NOTE 3 Ces instruments servent parfois d’&talons de
travail), car ils sont d’un emploi plus souple et moins tri- nement solaire direct y compris au rayonnement
butaires des conditions atmosphériques que les instru-
circumsolaire. L’éclairement énergétique ne doit
ments de haute précision. II convient de comparer ces
pas être inférieur à 300 Wmm-? Toutefois, des va-
étalons de travail le plus souvent possible à des
leurs d’éclairement supérieures à 700 W-m-2 sont
pyrhéliomètres de catégorie supérieure.
préférables. Les conditions d’étalonnage, du point
de vue de la contribution circumsolaire, doivent être
aussi proches que possible des conditions régu-
4 Hiérarchie d’étalonnage des
lières de mesurage du pyrhéliomètre de terrain (voir
pyrhéliomètres
52.3).
La hiérachie d’étalonnage des pyrhéliomètres sui-
5.2 Variables météorologiques
vante doit s’a ppliquer.
Tous les pyrhéliomètres doivent être référencés par 52.1 Vitesse du vent
rapport à la référence radiométrique mondiale
(RRM) (voir ISO 9060:1990, 3.6). Pendant l’étalonnage, la vitesse du vent doit être
faible, notamment si le vent souffle depuis I’azimuth
Les pyrhéliomètres étalons primaires doivent être
solaire (+ 300).
référencés par rapport à la RRM par comparaison
à des groupes sélectionnés d’étalons primaires
NOTE 5 À cause du refroidissement dû au vent, les
correctement entretenus (voir ISO 9060:1990, 5.3.1).
pyrhéliomètres à tube ouvert donnent des indications in-
férieures marquées par un écart-type plus important.
Les pyrhéliomètres étalons primaires doivent servir
L’amplitude du phénomène dépend du type de
de référence pour l’étalonnage des pyrhéliomètres pyrhéliomètre et plus particulièrement de la conception
des diaphragmes dans le tube.
étalons secondaires et peuvent servir de référence
pour les pyrhéliomètres de première et de seconde
On peut réduire l’effet du vent par l’installation d’écrans.
classe.
II peut, par exemple, être utile d’effectuer les mesurages
depuis un balcon ou une fenêtre ouverte. Une vitesse
La référence pour l’étalonnage d’un pyrhéliomètre
maximale et acceptable du vent dans des conditions non
de classe 2 doit être un
de classe 1 ou
protégées ne peut être prescrite.
pyrhéliomètre de classe égale ou supérieure.
5.2.2 Température de l’air ambiant
Si le pyrhéliomètre de référence ou celui devant
être étalonné sont de classes égales, ils doivent être
II convient d’effectuer l’étalonnage dans une plage
de même marque commerciale et du même modèle,
de température de l’air ambiant couvrant une
et le pyrhéliomètre de référence doit avoir été
grande partie de l’intervalle de température carac-
étalonné par rapport à un pyrhéliomètre de classe
téristique de l’application sur le terrain, ceci pour
supérieure à la sienne.
contrôler le lien entre le facteur d’étalonnage et la
température, si ce rapport n’a pu être établi préala-
NOTE 4 Dans le cas où le pyrhéliomètre de référence
est de même classe que celui devant être étalonné, il est blement lors d’essais en laboratoire.
2
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ISO 9059:1990(F)
Les pyrhéliomètres pourvus d’un capteur à révolu-
52.3 Aspect du ciel
tion non symétrique doivent suivre la course du so-
Pendant l’étalonnage, les nuages doivent se trouver leil sans rotation du récepteur par rapport à l’axe
à une distance angulaire du soleil supérieure à 15”. du tube. Dans ce cas, on ne doit utiliser qu’une
Des conditions d’étalonnage satisfaisantes sont gé- monture horizontale. Le défaut d’alignement admis-
néralement obtenues lorsque la nébulosité est infé- sible de la monture doit être inférieur à l’angle de
rieure à 12,5 %. pente du pyrhéliomètre moins 0,25’.
NOTES
5.3.3 Acquisition de données
6 On peut tolérer les traînées de condensation des
avions qui se trouvent à une distance angulaire du soleil
On doit utiliser un voltmètre numérique d’une réso-
jusqu’à 15O, si le nombre de mesures instantanées ainsi
lution au moins égale à 0,05 % de l’indication
perturbées est faible par rapport au nombre de données
maximale du pyrhéliomètre pour lire le signal déli-
correctes d’une série (voir 6.3.2).
vré par ce dernier. L’exactitude du voltmètre, qui
doit être supérieure à + 0,1 %, doit rester stable
d’eau atmosphérique en phase de
7 La vapeur
pendant au moins 1 an et inclure la dérive de tem-
précondensation provoque occasionnellement un facteur
de transmission atmosphérique variable. On peut géné- pérature.
ralement tolérer la dispersion des données de mesurage
imputable à ce phénomène.
NOTE 9 Quand on utilise un voltmètre numérique en
extérieur, son exactitude peut être
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1990-l l-01
Énergie solaire - Étalonnage des
pyrhéliomètres de terrain par comparaison à un
pyrhéliomètre de référence
- Calibraiion of field pyr-heliomefers by comparison tu a
Solar energy
reference pyrheliomefer
Numéro de référence
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Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . ._.-. 1
Référence normative . . . . . . . . . . . . . . .v. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-. . 1
.,.,.,.~. . . . . . . . . 1
Définitions . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 2
Hiérarchie d’étalonnage des pyrhéliomètres
. . . . . .-.,.*e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . m . . . 2
Exigences d’étalonnage
............................................. . ............... 3
Procédure d’étalonnage
.................................. .................................. ................ 5
Incertitude
r;
Documentation . .
Annexes
A Calcul de la fraction de la composante de rayonnement
circumsolaire contenue dans le rayonnement solaire direct . . . . 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-.-.~.~. 7
B Bibliographie
0 iso 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique OIJ
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 * CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 9059:1990(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9059 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 180, Énergie solaire.
Les annexes A et B de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d’information.
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ISO 9059:1990(F)
Introduction
La présente Norme internationale fait partie d’une série de normes qui
prescrit les méthodes et les instruments liés au mesurage du rayon-
nement solaire.
Les pyrhél iomètres sont u tilisés pour * mesurer le rayonnement solaire
sont u tilisées pou r:
direct. Les données
- déterminer l’efficacité des capteurs à concentration,
- déterminer le rayonnement direct pour les dispositifs de concen-
tration de l’énergie solaire ainsi que pour leur installation et leur
dimensionnement, etc., et
- déterminer avec exactitude le rayonnement solaire hémisphérique
comme la somme des mesures des rayonnements solaires direct et
réfléchi.
La hiérarchie d’étalonnage des pyrhéliomètres prescrite dans la pré-
sente Norme internationale est conforme au schéma institué par I’Or-
ganisation météorologique mondiale (OMM) [Il, et la classification et
les caractéristiques sont données dans I’ISO 9060. Au cours de I’élabo-
ration de la présente Norme internationale, on a également pris en
compte I’ASTM 816-81 [2].
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ISO 9059:1990(F)
NORME INTERNATIONALE
Énergie solaire - Étalonnage des pyrhéliomètres de terrain
par comparaison à un pyrhéliomètre de référence
flux de rayonnement solaire recu depuis un angle
1 Domaine d’application
solide défini dont l’axe est perpendiculaire à la sur-
face plane du récepteur.
La présente Norme internationale décrit Iëtalon-
nage des pyrhéliomètres de terrain à partir de
NOTE 1 Selon cette définition, les pyrhéliomètres sont
pyrhéliomètres étalons, et donne les éléments de
utilisés pour mesurer le rayonnement solaire direct à une
procédure d’étalonnage et la hiérarchie d’étalon-
incidence normale. Les angles d’ouverture caractéris-
nage pour le report d’étalonnage.
tiques des pyrhéliomètres sont compris entre 5” et 10°.
Contrairement aux instruments sans fenêtre, la sensibilité
La présente Norme internationale s’adresse princi-
spectrale des pyrhéliomètres de terrain est limitée ap-
palement aux services d’étalonnage et aux labora-
proximativement au domaine compris entre 0,3 (lrn et
toires d’essai qui visent à obtenir une qualité
3 prn selon le facteur de transmission spectrale de la fe-
uniforme des facteurs d’étalonnage de précision. nêtre protégeant la surface du récepteur, Toutefois, les
instruments sans fenêtre fonctionnent avec une perte
d’énergie inférieure à 1 O/a (voir ISO 9060:1990, note 2 en
3.3).
2 Référence normative
3.3 pyrhéliomètres de terrain: Pyrhéliomètres
La norme suivante contient des dispositions qui, par
concus et utilisés pour mesurer le rayonnement so-
suite de la référence qui en est faite, constituent des
laire direct sur le terrain pendant de longues pério-
dispositions valables pour la présente Norme inter-
des. Ils sont généralement protégés des
nationale. Au moment de la publication, l’édition in-
intempéries. Le récepteur est protégé du vent, de la
diquée était en vigueur. Toute norme est sujette à
boue, de la pluie, de la neige et des insectes par
révision et les parties prenantes des accords fondés
une fenêtre (en quartz) ou par un système assurant
sur la présente Norme internationale sont invitées
une puissante ventilation.
à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la
plus récente de la norme indiquée ci--après. Les
membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
3.4 pyrhéliomètres de référence: Pyrhéliomètres
des Normes internationales en vigueur à un moment
d’une catégorie quelconque servant de référence
donné.
dans le cadre des procédures d’étalonnage. II s’agit
d’instruments sélectionnés et dûment testés (voir
ISO 9060:1990, Énergie solaire - Spécification et
ISO 9060:1990, tableau 2), ayant un taux annuel de
classification des instruments de mesurage du
variation en réponse peu important. Il sont contrôlés
rayonnement solaire hémisphérique et direct.
régulièrement comparaison à d’autres
Par
pyrhéliomètres de référence.
NOTE 2 Les pyrhéliomètres de référence fonctionnent
3 Définitions
généralement sans fenêtre de protection.
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
Pour parvenir à la réponse stable évoquée ci-dessus, il
nale, les définitions suivantes s’appliquent.
convient de limiter l’usage d’un pyrhéliomètre de réfé-
rence à des activités de comparaison et d’étalonnage. On
veillera à stocker l’instrument avec soin dans un labora-
3.1 rayonnement solaire direct: Rayonnement recu
toire en ambiance tempérée.
par un faible angle solide centré sur le disque so-
laire, sur un plan donné [ISO 9060:1990, 3.33.
3.5 pyrhéliomètres étalons primaires:
3.2 pyrhéliomètres: Radiomètres concus pour me-
Pyrhéliomètres sélectionnés dans le groupe des
surer l’éclairement énergétique correspondant à un pyrhéliomètres
absolus (également appelés
1
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ISO 9059:1990(F)
recommandé d’util iser plusieurs pyrhél iomè tres de réfé-
radiomètres absolus) et satisfaisant aux exigences
rente pour l’étalon nage.
de USO 9060:1990, 5.3.1.
étalons secondaires:
3.6 pyrhéliomètres
5 Exigences d’étalonnage
Pyrhéliomètres de hautre précision et de grande
stabilité dont les facteurs d’étalonnage sont obtenus
On procède à l’étalonnage d’un pyrhéliomètre de
à partir des pyrhéliomètres étalons primaires. Ce
terrain en recourant à un pyrhéliomètre de réfé-
groupe comprend les pyrhéliomètres absolus qui ne
rence et en exposant les deux instruments au même
répondent pas aux exigences applicables aux
flux de rayonnement, puis en comparant leurs si-
pyrhéliomètres étalons primaires ainsi que les
gnaux respectifs. L’étalonnage doit satisfaire à cer-
pyrhéliomètres à compensation et d’autres instru-
taines exigences quant:
ments de précision mais plus anciens tels que le
pyrhéliomètre à disque d’argent. (Voir aussi ISO
-
au choix de la source de rayonnement,
906OA990, 5.3.2.)
-
aux lim ites acte ptables de variations climatiques
3.7 pyrhéliomètres de première et de seconde
pendan t l’é talon nage, et
classe: Pyrhéliomètres de stabilité et d’exactitude
inférieures à celles des pyrhéliomètres étalons se-
--
au choix du matériel de mesure.
condaires. Généralement, le groupe des
pyrhéliomètres de terrain appartient à cette catégo-
5.1 Source de rayonnement
rie. (Voir aussi ISO 9060:1990, 5.3.2.)
Le pyrhéliomètre doit être exposé au flux de rayon-
NOTE 3 Ces instruments servent parfois d’&talons de
travail), car ils sont d’un emploi plus souple et moins tri- nement solaire direct y compris au rayonnement
butaires des conditions atmosphériques que les instru-
circumsolaire. L’éclairement énergétique ne doit
ments de haute précision. II convient de comparer ces
pas être inférieur à 300 Wmm-? Toutefois, des va-
étalons de travail le plus souvent possible à des
leurs d’éclairement supérieures à 700 W-m-2 sont
pyrhéliomètres de catégorie supérieure.
préférables. Les conditions d’étalonnage, du point
de vue de la contribution circumsolaire, doivent être
aussi proches que possible des conditions régu-
4 Hiérarchie d’étalonnage des
lières de mesurage du pyrhéliomètre de terrain (voir
pyrhéliomètres
52.3).
La hiérachie d’étalonnage des pyrhéliomètres sui-
5.2 Variables météorologiques
vante doit s’a ppliquer.
Tous les pyrhéliomètres doivent être référencés par 52.1 Vitesse du vent
rapport à la référence radiométrique mondiale
(RRM) (voir ISO 9060:1990, 3.6). Pendant l’étalonnage, la vitesse du vent doit être
faible, notamment si le vent souffle depuis I’azimuth
Les pyrhéliomètres étalons primaires doivent être
solaire (+ 300).
référencés par rapport à la RRM par comparaison
à des groupes sélectionnés d’étalons primaires
NOTE 5 À cause du refroidissement dû au vent, les
correctement entretenus (voir ISO 9060:1990, 5.3.1).
pyrhéliomètres à tube ouvert donnent des indications in-
férieures marquées par un écart-type plus important.
Les pyrhéliomètres étalons primaires doivent servir
L’amplitude du phénomène dépend du type de
de référence pour l’étalonnage des pyrhéliomètres pyrhéliomètre et plus particulièrement de la conception
des diaphragmes dans le tube.
étalons secondaires et peuvent servir de référence
pour les pyrhéliomètres de première et de seconde
On peut réduire l’effet du vent par l’installation d’écrans.
classe.
II peut, par exemple, être utile d’effectuer les mesurages
depuis un balcon ou une fenêtre ouverte. Une vitesse
La référence pour l’étalonnage d’un pyrhéliomètre
maximale et acceptable du vent dans des conditions non
de classe 2 doit être un
de classe 1 ou
protégées ne peut être prescrite.
pyrhéliomètre de classe égale ou supérieure.
5.2.2 Température de l’air ambiant
Si le pyrhéliomètre de référence ou celui devant
être étalonné sont de classes égales, ils doivent être
II convient d’effectuer l’étalonnage dans une plage
de même marque commerciale et du même modèle,
de température de l’air ambiant couvrant une
et le pyrhéliomètre de référence doit avoir été
grande partie de l’intervalle de température carac-
étalonné par rapport à un pyrhéliomètre de classe
téristique de l’application sur le terrain, ceci pour
supérieure à la sienne.
contrôler le lien entre le facteur d’étalonnage et la
température, si ce rapport n’a pu être établi préala-
NOTE 4 Dans le cas où le pyrhéliomètre de référence
est de même classe que celui devant être étalonné, il est blement lors d’essais en laboratoire.
2
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ISO 9059:1990(F)
Les pyrhéliomètres pourvus d’un capteur à révolu-
52.3 Aspect du ciel
tion non symétrique doivent suivre la course du so-
Pendant l’étalonnage, les nuages doivent se trouver leil sans rotation du récepteur par rapport à l’axe
à une distance angulaire du soleil supérieure à 15”. du tube. Dans ce cas, on ne doit utiliser qu’une
Des conditions d’étalonnage satisfaisantes sont gé- monture horizontale. Le défaut d’alignement admis-
néralement obtenues lorsque la nébulosité est infé- sible de la monture doit être inférieur à l’angle de
rieure à 12,5 %. pente du pyrhéliomètre moins 0,25’.
NOTES
5.3.3 Acquisition de données
6 On peut tolérer les traînées de condensation des
avions qui se trouvent à une distance angulaire du soleil
On doit utiliser un voltmètre numérique d’une réso-
jusqu’à 15O, si le nombre de mesures instantanées ainsi
lution au moins égale à 0,05 % de l’indication
perturbées est faible par rapport au nombre de données
maximale du pyrhéliomètre pour lire le signal déli-
correctes d’une série (voir 6.3.2).
vré par ce dernier. L’exactitude du voltmètre, qui
doit être supérieure à + 0,1 %, doit rester stable
d’eau atmosphérique en phase de
7 La vapeur
pendant au moins 1 an et inclure la dérive de tem-
précondensation provoque occasionnellement un facteur
de transmission atmosphérique variable. On peut géné- pérature.
ralement tolérer la dispersion des données de mesurage
imputable à ce phénomène.
NOTE 9 Quand on utilise un voltmètre numérique en
extérieur, son exactitude peut être
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.