E' ormai un anno che il KWOS ha ricevuto dalla ditta Apogee lo schermo solare TS-100. Si tratta di un rivoluzionario schermo a ventilazione forzata aspirata.

A differenza degli altri schermi aspirati, ha una camera di aspirazione molto ridotta e grazie alle sue proprietà, permette di utilizzare la ventola a bassi regimi beneficiando della possibilità di gestire la velocità con il sistema PWM (lo stesso utilizzato sui moderni PC).

La novità consiste in un ingresso dell'aria concavo tendente verso il centro. In questo modo, sfruttando l'effetto Coandă, il flusso dell'aria entra verso il centro, seguendo la superficie liscia e concava, aumentando anche la velocità con l'effetto Venturi. L'aria, così letteralmente risucchiata verso il sensore, permette di avere una ventola che gira più lentamente, che consuma meno e che tende meno a rompersi.

La ventola ha un grado di protezione IP55, il chè la rende resistente all'ingresso della polvere e dell'umidità. Grazie all possibilità di comandarla via PWM e di leggere gli RPM, è possibile crearsi dei pattern di movimento tali da migliorare la rimozione dell'errore di radiazione sul sensore di temperatura.

Nel nostro caso, dopo una serie di test, abbiamo adottato questi pattern:

Radiazione solare < 500 W/m² e vento > 0 Km/h: ventola 0% PWM
Radiazione solare < 500 W/m² e vento = 0 Km/h: ventola 30% PWM
Radiazione solare tra 500 e 800 w/m2: ventola 50% PWM
Radiazione solare > 800 W/m²: ventola 100% PWM

Più altre rampe di discesa o di risalita in caso di forte altalenarsi di cielo coperto e con Sole per evitare il ristagno dell'aria calda.

L'anemometro e il sensore di radiazione solare sono installati alla stessa altezza del sensore di temperatura: circa 2.5m dal suolo erboso.

In questi video della ditta Apogee, è possibile studiare meglio cosa c'è dietro la progettazione di questo schermo solare.

Dopo la rottura prematura del sensore di temperatura con cui ci è stato fornito lo schermo, il ST-110-SS,  è stato inserito al suo interno un Papouch TH2E modificato con Sensirion SHT35.

Per mostrarvi le performances di questo schermo abbiamo scelto una giornata particolarmente calda con vento molto debole e lo abbiamo confrontato con, forse il migliore schermo solare passivo ad oggi in commercio: MeteoShield Pro

All'interno del MeteoShield Pro c'è un altro sensore SHT35. Come sempre, sono stati confrontati in camera climatica con i sensori del datalogger CometSystem dual channel. I grafici tengono già conto delle deviazioni dei due sensori.

 Qui a sinistra il grafico che usa come parametro di confronto il MeteoShield e mostra lo scostamento delle misure registrate all'interno dell'Apogee TS-100.

Son ben evidenti due picchi al sorgere del Sole e verso il tramonto che indicano una errata gestione della ventola da parte del software da noi sviluppato.

Poichè il vento era superiore a 0 Km/h e sicuramente la radiazione solare inferiore ai 500 W/m² la ventola è stata spenta.

Per il resto della giornata invece, ha registrato temperature inferiori come è giusto per uno schermo a ventilazione forzata.

Durante la notte, quando la ventola è spenta, si nota una leggerissima inflessione della temperatura forse dovuta al fatto che il sensore di temperatura è più esposto all'irraggiamento notturno rispetto ad uno schermo passivo che lo protegge anche dal basso.

Nel grafico successivo vi è l'andamento giornaliero della temperatura ancora una volta insieme alla radiazione solare. Ed infine, il vento registrato alla stessa altezza dei sensori.

Abbiamo voluto verificare le prestazioni di questo schermo con un altra tipologia di grafico chiamato Contour. Grazie ad esso si evidenziano le differenze tra l'Apogee ed il MeteoShield Pro in relazione alla radiazione solare e al vento.

Si nota come grazie alla sua ventola, riesca ovviamente, a rimuovere meglio dello schermo a ventilazione passiva, l'errore di radiazione, in particolare quando la radiazione è alta ed il vento è sotto i 3Km/h: si arriva anche a 0.8 °C in meno.

Si osserva che quando la radiazione solare è intorno a 200 watt/m^2, momento in cui la ventola grazie al software non gira al massimo dei giri, il MeteoShield Pro ha la meglio. Forse si potrebbe migliorare il software per ovviare a questo errore di circa 0.4°C.

Per verificare quanto fosse necessario tenere accesa la ventola su uno schermo progettato per funzionare con aspirazione, abbiamo voluto provare a tenerla spenta in una giornata in cui era prevista una perturbazione pomeridiana.

In questo modo avremmo testato lo schermo sia in condizioni critiche con forte soleggiamento, che in condizioni più favorevoli, con il cielo coperto.

Ancora una volta, lo abbiamo confrontato con il MeteoShield Pro.

Dal grafico si osserva come, nella prima parte della mattina, in presenza di Sole, lo scostamento è arrivato fino a 2.5°C.
Durante il pomeriggio, quando sono arrivate le nuvole e si è anche alzato il vento, lo scostamento si è via, via ridotto, sebbene non ria riuscito mai a smaltire completamente il calore.

Verso le 17UTC, poi, quando il temporale è cessato, il Sole è ritornato a splendere e lo schermo ancora una volta, senza ventola, non è riuscito a fare il suo dovere.

C'è anche da dire che la postazione del KWOS è piuttosto esente da venti a causa della sua posizione nel territorio.

Forse in una postazione più arieggiata, e magari rimuovendo completamente la ventola, lo schermo Apogee avrebbe avuto prestazioni migliori in questa dura prova per cui non è stato progettato. 

In un altro articolo, abbiamo voluto sottolineare quanto sia importante gestire la ventola affinchè non sia sempre ad alti regimi: Overheating e Overcooling degli schermi solari

Per le sue ottime performance, lo schermo solare Apogee TS-100 è lo schermo di riferimento di tutti i test del KWOS.

Può essere facilmente utilizzato anche con un sensore Ecowitt WH31-EP come si osserva dalle due immagini qui sotto.