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Maitriser les fichiers météo de Archiwizzard

Le logiciel Archiwizzard réalise des simulations dynamiques énergétiques sur des modèles de bâtiments.

Le détail des modes de calculs utilisé par le logiciel est présenté dans le document suivant: http://www.archiwizard.fr/sites/default/files/documentations/Methode_calcul_ArchiWIZARD_V2.pdf

Ce document permet de comprendre comment la simulation est réalisée, et on peut en tirer des exemples de calculs manuels.

Les résultats sont obtenus rapidement et permettent de voir l'effet d'un choix technologique ou d'une modification, mais on souhaiterait pouvoir réaliser des petits calculs en cours, et comparer les résultats à la simulation.

Le but est de maitriser quelles données sont traitées par le logiciel afin de pouvoir expliquer aux élèves ce qui est calculé, et comment.

Les fichiers Météo utilisés:

La première donnée à définir à la création d'une étude est la localisation géographique du projet, et le choix de la station météorologique la plus proche du projet.

Une bibliothèque de fichiers météo est disponible à l'installation, une seconde plus complète est téléchargeable sur le site de Raycreatis.

Les fichiers d'extention "TM2" sont fournis au format normalisé TNY2 (Typical Meteorological Year version 2). Les données météo sont parfois fournies dans des formats différents (EPW ...) pour d'autres logiciels (Energyplus ...).

Une fois la station choisie, les données météo sont affichables dans Archiwizzard.

Il est possible d'exporter ces courbes en format JPEG, mais on n'a pas accès aux données numériques, de manière à par exemple réaliser un calcul sur tableur.

Le fichier fourni avec l'extension TM2 est un fichier texte météo, et peut-être ouvert avec un bloc note. Le fichier exemple "FR57Metz_Frescaty.tm2" est téléchargeable ici.

L'ouverture montre une série de données qu'on ne sait pas interpréter, c'est ce qu'on va maintenant expliquer.

La première ligne du fichier est l'identification de la station météo qui a fourni les données. Ici la station de Metz/Frescaty avec sa description et position géographiques (station de type 1, 49°5' de latitude Nord, 6°8' de longitude Est, altitude de 191m)

On peut obtenir des informations sur cette station sur la climathèque de Météo France. 

Le service propose un outil de recherche des stations météo sur lequel on retrouve la station qui a généré le fichier.

On retrouve sur la climathèque les informations fournies en tête du fichier, avec des compléments.

Le fichier TM2 fourni d'autres informations.

Les lignes suivantes donnent heure par heure pendant un an, les informations météorologiques. Il y a 8760 lignes. Les informations sont fournies dans un ordre précis (année, mois, jour, heure, irradiation solaire horizontale en Wh/m2  pendant l'heure précédente, etc ...) En tout plus d'une vingtaine de données numériques.

On souhaite donc pouvoir récupérer les données météo (température, ensoleillement...) dans un tableur afin de réaliser des calculs à comparer à la simulation. On peut ouvrir le fichier TM2 dans un tableur, mais il va falloir indiquer au tableur comment séparer les données concaténnées dans le fichier texte.

L'opération est fastidieuse car les informations sont concaténnées, sans séparateur. On ne peut donc pas utiliser les assistants d'importation.

Il faut télécharger ce fichier EXCEL ""tny2.xls" qui comporte une macro d'importation (autoriser l'execution des macros). Ce fichier est fourni ici par le laboratoire solaire de l'université du Wisconsin.

Le fichier ouvert, il faut remplacer la ligne rouge par l'emplacement du fichier "TM2". Sur l'exemple ci dessous, il est placé sur le bureau et se nomme "FR57Metz-Frescaty.tm2".

Puis lancer la macro TMY2 en suivant les consignes précisées sur la feuille de calcul (dans le gestionnaire des macros de Excel).

La macro génère un tableau qui sépare les données en colonnes, et génère une première ligne de légende avec l'intitulé des données en anglais, et les unités des valeurs numériques.

Ce fichier excel est téléchargeable ici.

Il est donc maintenant possible de générer le tracé de la température extéreure sous abri, ( ici colonne AH, "Dry Bulb Temperature [1/10 °C]", sur une année entière standard, soit 8760 heures. L'unité est donc ici en dizièmes de degrés celcius. Le graphe généré est visible ci dessous.

On peut utiliser un logiciel de traitement d'image utilisant des calques (photoshop ou autres) pour superposer la courbe de températures fournie par archiwizzard (en bleu), et celle du fichier excel (courbe en marron ci dessous)

Si on superpose les deux courbes, on observe qu'elles sont identiques. On a donc maintenant à notre disposition le fichier Excel des données météo utilisées par Archiwizzard.

Le fichier Excel permettra de réaliser en cours des calculs sur des valeurs moyennes qu'on pourra générer, par mois ou par année.

Complément:

Le tableau ci dessous indique quelles sont les données concaténées dans le fichier. Source

Exemple: l'information du temps occupe les chiffres de 2 à 9. 2 et 3 pour l'année, 4 et 5 pour le mois etc ...

Position

(début-fin)

Information

Valeurs possibles

Explications

  002 - 009 
  002 - 003 
  004 - 005 
  006 - 007 
  008 - 009

 Temps local standard 
  Année 
  Mois 
  Jour 
  Heure

    61 - 90 
    1 - 12 
    1 - 31 
    1 - 24

  Année de 61 à 90 
  Mois de 1 à 12
  Jour du mois de 1 à 31 
  Heure du jour de 1 à 24

  010 - 013

 

  Extraterrestrial Horizontal 
  Radiation
 

    0 - 1415

 

 Quantité d'irradiation solaire en Wh/m2 reçue sur une surface horizontale au sommet de l'atmosphère pendant les 60 minutes qui précèdent l'heure indiquée

  014 - 017

 

  Extraterrestrial Direct 
  Normal Radiation

 

    0 - 1415

 

  Quantité d’irradiation solaire en Wh/m2 
  recue  on a surface normal to the 
  sun at the top of the atmosphere 
  during the 60 minutes preceding the 
  hour indicated

  018 - 023 
  018 - 021 
  022 
  023

  Global Horizontal Radiation 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 1200 
    A - H, ? 
    0 - 9

  Total amount of direct and diffuse 
  solar radiation in Wh/m2 received on 
  a horizontal surface during the 60 
  minutes preceding the hour indicated

  024 - 029 
  024 - 027 
  028 
  029

  Direct Normal Radiation 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 1100 
    A - H, ? 
    0 - 9

  Amount of solar radiation in Wh/m2 
  received within a 5.7° field of view 
  centered on the sun during the 60 
  minutes preceding the hour indicated

  030 - 035 
  030 - 033 
  034 
  035 

  Diffuse Horizontal Radiation 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 

    0 - 700 
    A - H, ? 
    0 - 9 

  Amount of solar radiation in Wh/m2 
  received from the sky (excluding the 
  solar disk) on a horizontal surface 
  during the 60 minutes preceding the 
  hour indicated

  036 - 041 
  036 - 039 
  040 
  041 
 

  Global Horiz. Illuminance 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 
 

    0 - 1300 
    I, ? 
    0 - 9 
 

  Average total amount of direct and 
  diffuse illuminance in hundreds of lux 
  received on a horizontal surface 
  during the 60 minutes preceding the 
  hour indicated 
  0 to 1300 = 0 to 130,000 lux

  042 - 047 
  042 - 045 
  046 
  047 
 

  Direct Normal Illuminance 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 
 

    0 - 1100 
    I, ? 
    0 - 9 
 

  Average amount of direct normal 
  illuminance in hundreds of lux 
  received within a 5.7° field of view 
  centered on the sun during the 60 
  minutes preceding the hour indicated. 
  0 to 1100 = 0 to 110,000 lux

  048 - 053 
  048 - 051 
  052 
  053 
 

  Diffuse Horiz. Illuminance 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 
 

    0 - 800 
    I, ? 
    0 - 9 
 

  Average amount of illuminance in 
  hundreds of lux received from the sky 
  (excluding the solar disk) on a 
  horizontal surface during the 60 
  minutes preceding the hour indicated. 
  0 to 800= 0 to 80,000 lux

  054 - 059 
  054 - 057 
  058 
  059 

  Zenith Luminance 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 
  

    0 - 7000 
    I, ? 
    0 - 9 
    

  Average amount of luminance at the 
  sky's zenith in tens of Cd/m2 during 
  the 60 minutes preceding the hour 
  indicated. 
  0 to 7000 = 0 to 70,000 Cd/m2

  060 - 063 
  060 - 061 
  062 
  063

  Total Sky Cover 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 10 
    A - F 
    0 - 9

  Amount of sky dome in tenths 
  covered by clouds or obscuring 
  phenomena at the hour indicated 

  064 - 067 
  064 - 065 
  066 
  067 

  Opaque Sky Cover 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 

    0 - 10 
    A - F 
    0 - 9 

  Amount of sky dome in tenths 
  covered by clouds or obscuring 
  phenomena that prevent observing the 
  sky or higher cloud layers at the hour 
  indicated

  068 - 073 
  068 - 071 
  072 
  073

  Dry Bulb Temperature 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

 -500 to 500 
    A - F 
    0 - 9

  Température sous abri en dizièmes de derés celcius.

Dry bulb temperature in tenths of °C 
  at the hour indicated 
  -500 to 500 = -50.0 to 50.0°C 

  074 - 079 
  074 - 077 
  078 
  079

  Dew Point Temperature 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

 -600 to 300 
    A - F 
    0 - 9

 Température de rosée en dizième de degrés. 

Dew point temperature in tenths of 
  °C at the hour indicated 
  -600 to 300 = -60.0 to 30.0°C 

  080 - 084 
  080 - 082 
  083 
  084

  Relative Humidity 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 100 
    A - F 
    0 - 9

  Relative humidity in percent at the 
  hour indicated 
 

  085 - 090 
  085 - 088 
  089 
  090

  Atmospheric Pressure 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    700 - 1100 
    A - F 
    0 - 9

  Atmospheric pressure at station in 
  millibars at the hour indicated 
 

  091 - 095 
  091 - 093 
  094 
  095

  Wind Direction 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 360 
    A - F 
    0 - 9

  Wind direction in degrees at the hour 
  indicated. ( N = 0 or 360, E = 90, 
  S = 180,W = 270 ). For calm winds, 
  wind direction equals zero.

  096 - 100 
  096 - 098 
  099 
  100

  Wind Speed 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 400 
    A - F 
    0 - 9

  Wind speed in tenths of meters per 
  second at the hour indicated. 
  0 to 400 = 0 to 40.0 m/s 

  101 - 106 
  101 - 104 
  105 
  106 

  Visibility 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 

    0 - 1609 
    A - F, ? 
    0 - 9 

  Horizontal visibility in tenths of 
  kilometers at the hour indicated. 
  7777 = unlimited visibility 
  0 to 1609 = 0.0 to 160.9 km 
  9999 = missing data

  107 - 113 
  107 - 111 
  112 
  113 

  Ceiling Height 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 

    0 - 30450 
    A - F, ? 
    0 - 9 

  Ceiling height in meters at the hour 
  indicated. 
  77777 = unlimited ceiling height 
  88888 = cirroform 
  99999 = missing data

  114 - 123 
 

  Present Weather 
 

      See 
  Appendix B

  Present weather conditions denoted by 
  a 10-digit number. See Appendix B 
  for key to present weather elements.

  124 - 128 
  124 - 126 
  127 
  128

  Precipitable Water 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 100 
    A - F 
    0 - 9

  Precipitable water in millimeters at 
  the hour indicated 
 

  129 - 133 
  129 - 131 
  132 
  133 

  Aerosol Optical Depth 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty 

    0 - 240 
    A - F 
    0 - 9 

  Broadband aerosol optical depth 
  (broad-band turbidity) in thousandths 
  on the day indicated. 
  0 to 240 = 0.0 to 0.240

  134 - 138 
  134 - 136 
  137 
  138

  Snow Depth 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0- 150 
    A - F, ? 
    0 - 9

  Snow depth in centimeters on the day 
  indicated. 
  999 = missing data 

  139 - 142 
  139 - 140 
  141 
  142

  Days Since Last Snowfall 
  Data Value 
  Flag for Data Source 
  Flag for Data Uncertainty

    0 - 88 
    A - F, ? 
    0 - 9

  Number of days since last snowfall. 
  88 = 88 or greater days 
  99 = missing data 

  FORTRAN Sample Format: 
   (1X, 4I2, 2I4, 7 (I4, A1, I1), 2( I2, A1, I1), 2 (I4, A1, I1), 1(I3, A1, I1), 
    1( I4, A1, I1), 2 (I3, A1, I1), 1(I4, A1, I1), 1(I5, A1, I1), 10I1, 3 (I3, A1, I1), 
    1(I2, A1, I1)) 

  C Sample Format: 
   (%2d%2d%2d%2d%4d%4d%4d%1s%1d%4d%1s%1d%4d%1s%1d%4d%1s%1d%4d%1s%1d%4d%1s 
    %1d%4d%1s%1d%2d%1s%1d%2d%1s%1d%4d%1s%1d%4d%1s%1d%3d%1s%1d%4d%1s%1d%3d 
    %1s%1d%3d%1s%1d%4d%1s%1d%5ld%1s%1d%1d%1d%1d%1d%1d%1d%1d%1d%1d%1d%3d%1s 
    %1d%3d%1s%1d%3d%1s%1d%2d%1s%1d) 

  Note: For ceiling height data, integer variable should accept data values as large as 99999.

       

http://www.nrel.go

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