Zmiany w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w Gdańsku w wieloleciu

Transkrypt

1 Zmiany w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w Gdańsku w wieloleciu od 1987 do 216 Józef Dopke Słowa kluczowe: temperatura, średnia miesięczna temperatura, średnia roczna temperatura, stopniodni grzania, liczba stopniodni grzania, temperatura bazowa, sezon grzewczy, zużycie energii, ogrzewanie, Gdańsk, Gdańsk Rębiechowo, Gdynia Oksywie, Hel Streszczenie Na rysunkach przedstawiono średnie, minimalne i maksymalne miesięczne temperatury powietrza w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu , w Helu w wieloleciu i w Gdyni Oksywiu w wieloleciu oraz w pierwszych dziewięciu miesiącach 217 Omówiono średnią roczną i roczną bez lata temperaturę powietrza w wieloleciu w Gdańsku-Rębiechowie. Przedstawiono na rysunkach średnią, minimalną i maksymalną miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu , w Helu w wieloleciu i w Gdyni Oksywiu w wieloleciu oraz w pierwszych dziewięciu miesiącach 217 Omówiono roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu , w Helu w wieloleciu i w Gdyni Oksywiu oraz Gdańsku w wieloleciu Dokonano analizy zmian w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w analizowanym wieloleciu względem najcieplejszego roku w Gdańsku Rębiechowie. W artykule podano zmienne zużycie gazu ziemnego w realnym budynku w Gdańsku Rębiechowie na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej na rok w wieloleciu Zdefiniowano wskaźniki charakterystyki energetycznej budynku. Średnie temperatury powietrza w wieloleciu od 1987 do 216 Ze średnich dobowych temperatur powietrza [1] obliczono średnie miesięczne temperatury powietrza w Gdańsku Rębiechowie od stycznia 1987 do września 217 Najniższa średnia miesięczna temperatura w wieloleciu (rys. 1) wynosiła -11,67 o C w styczniu, -6,3 o C w lutym, -4,11 o C w marcu, 3,8 o C w kwietniu, 8,12 o C w maju, 13,1 o C w czerwcu, 14,93 o C w lipcu, 14,34 o C w sierpniu, 9,99 o C we wrześniu, 5,12 o C w październiku, -2 o C w listopadzie i -6,57 o C w grudniu. Najwyższa średnia miesięczna temperatura w wieloleciu wynosiła 3,15 o C w styczniu, 4,83 o C w lutym, 6,71 o C w marcu, 1,84 o C w kwietniu, 15,2 o C w maju, 16,83 o C w czerwcu, 2,76 o C w lipcu, 19,67 o C w sierpniu, 15,48 o C we wrześniu, 1,98 o C w październiku, 6,4 o C w listopadzie i 4,89 o C w grudniu. W najzimniejszym miesiącu roku styczniu w wieloleciu minimalna temperatura stycznia wynosiła -11,67 o C, maksymalna 3,15 o C a średnia -1,41 o C. Maksymalna różnica średnich temperatur stycznia między najcieplejszym i najzimniejszym rokiem wynosiła w Gdańsku Rębiechowie 14,82 o C w analizowanym wieloleciu. Taka różnica skutkuje ponad dwukrotną różnicą w zużyciu energii na ogrzewanie budynków. Średnia temperatura w styczniu w 217 była zbliżona do wartości średniej i wynosiła - 1,99 o C. Pierwsze dziewięć miesięcy 217 miały średnią temperaturę powietrza zbliżoną do średniej w wieloleciu W wieloleciu średnia roczna temperatura w Gdańsku Rębiechowie (rys. 2) wynosiła 7,77 o C, minimalna 5,23 o C a maksymalna 8,8 o C. Maksymalna różnica średnich rocznych temperatur między najcieplejszym i najzimniejszym rokiem wynosiła w Gdańsku Rębiechowie 3,57 o C w analizowanym wieloleciu. W Helu (rys. 3) średnia temperatura w styczniu w 217 wynosiła -,1 o C była zbliżona do wartości średniej w wieloleciu wynoszącej,16 o C. Pierwsze dziewięć miesięcy 217 w Helu miały średnią temperaturę powietrza zbliżoną do średniej w wieloleciu Podobne średnie miesięczne temperatury powietrza wystąpiły Gdyni Oksywiu (rys. 4). 1

2 Średnia miesięczna temperatura powietrza ( o C) średnia min max 217 Gdańsk Rębiechowo w wieloleciu Miesiące roku (-) Rys. 1. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna temperatura powietrza w wieloleciu i od stycznia do września 217 w Gdańsku Rębiechowie 1 Gdańsk Rębiechowo 9 8 roczna roczna bez lata Średnia temperatura powietrza ( o C) Rys. 2. Średnia roczna i roczna bez lata (czerwiec, lipiec, sierpień) temperatura powietrza w wieloleciu w Gdańsku-Rębiechowie 2

3 22 Hel, wielolecie Średnia miesięczna temperatura powietrza ( o C) średnia min max Miesiąc roku (-) Rys. 3. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna temperatura powietrza w wieloleciu i od stycznia do września 217 w Helu 22 Gdynia Oksywie, wielolecie Średnia miesięczna temperatura powietrza ( o C) średnia min max Misiące roku (-) Rys. 4. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna temperatura powietrza w wieloleciu i od stycznia do września 217 w Gdyni Oksywiu W 217 roku marzec w tych trzech miejscowościach był nieco cieplejszy od średniej wieloletniej, natomiast lipiec był zimniejszy od średniej wieloletniej. W Helu średnia miesięczna temperatura powietrza w lipcu 217 wynosiła 16,95 o C i była niższa od tej temperatury w 3

4 sierpniu 17,88 o C, co odczuli tegoroczni wczasowicze. Najzimniejsze lata (lipiec+sierpień) (rys. 5) wystąpiły w 2 (16,39 o C), w 24 (17,37 o C) i w 217 (17,41 o C). Najcieplejsze lata (lipiec+sierpień) występują na Helu co cztery lata: w 22 (19,49 o C), w 26 (19,44 o C), w 21 (19,6 o C) i w 214 (19,7 o C). Przyszły rok t.j. 218 powinien być ciepłym w Helu, jeżeli potwierdzi się taki cykliczny przebieg pogody Hel y =,3x + 12,149 R 2 =,4 Średnia temperatura powietrza ( o C) czerwiec+lipiec+sierpień+wrzesień lipiec+sierpień y =,167x - 16,827 R 2 =, Rys. 5. Średnia temperatura powietrza od 1 lipcu do 31 sierpniu oraz od 1 czerwca do 3 września w Helu w wieloleciu Zużycie energii na ogrzewanie w sezonach grzewczych Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej t b obliczono z definicji [2] ze średnich dobowych temperatur powietrza t śr (i) [1]: Sd(t b )= n [ tb tśr ( i)]... dla.. tśr ( i) tb i= 1 (1)... dla.. t ( i) > t śr b Domy jednorodzinne wolnostojące mają temperaturę bazową od 12 o C do 18 o C w zależności od izolacyjności przegród. Małe kotłownie gazowo-olejowe mają temperaturę bazową uśrednioną dla ogrzewanych budynków. Uśrednioną rzeczywistą temperaturę bazową t b dla obszaru dostaw gazu ziemnego można wyznaczyć z zależności między zużyciem gazu przez odbiorców komunalnych a temperaturą zewnętrzną powietrza. Dla obszaru obsługiwania Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa S. A. [3] wynosiła ona 18,5 o C w 1987 i 15,2 o C w 1998 Duże osiedla domów wielopiętrowych ocieplonych styropianem o grubości 1 mm i ogrzewanych osiedlowymi ciepłowniami rozpoczynają ogrzewanie przy średniej temperaturze dobowej t b =15 o C (rys. 6). Dalej założono temperaturę bazową 15 o C, przy której średnio rozpoczynano ogrzewanie większości mieszkań w Polsce. 4

5 8 7 6 stała kwartala sprzedaż Sprzedaż ciepła y = 2,7378x + 65,67 R 2 =,9953 Kwartalna sprzedaż ciepła (TJ) I kw y = -,177x + 65,67 R 2 =,251 I kw Kwartalna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) Rys. 5. Prosta regresji E=a+bSd(15 o C) kwartalnej sprzedaży ciepła CO+CWU względem kwartalnej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) dla zakładu energetyki cieplnej dla okresu od 25 do III kw. 29 Zużycie energii w domach mieszkalnych i budynkach użyteczności publicznej można przedstawić w postaci modelu [2]: E = a + b Sd(t b ) + e (2) gdzie: E - zużycie energii, a, b - współczynniki, Sd(t b ) - liczba stopniodni w zależności od t b, t b - bazowa temperatura zewnętrzna, powyżej której praca systemu grzewczego nie jest wymagana, e błąd metody. Przedstawiona zależność dotyczy wszystkich paliw stosowanych w domach mieszkalnych i budynkach użyteczności publicznej. Wielkość a określa stałe zużycie energii na grzanie wody, przygotowanie posiłków, suszenie odzieży i bielizny. Wielkość b Sd(t b ) jest zmiennym zużyciem energii na ogrzewanie budynków zależnym od przebiegu pogody. Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) (rys. 6) obliczono z definicji ze średnich dobowych temperatur powietrza t śr (i) [1] dla temperatury bazowej t b =15 o C [4-7]. W wieloleciu w Gdańsku Rębiechowie wartość liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) wynosiła: w styczniu maksymalna 826,9 o Cdni a minimalna 367,4 o Cdni, w lutym maksymalna 613 o Cdni a minimalna 284,7 o Cdni, w marcu maksymalna 592,4 o Cdni a minimalna 292,4 o Cdni, w grudniu maksymalna 669,6 o Cdni a minimalna 313,3 o Cdni. W styczniu, lutym, marcu i grudniu w analizowanym wieloleciu maksymalne miesięczne zużycie energii na ogrzewanie budynków było ponad dwukrotnie większe niż minimalne. Pierwsze dziewięć miesięcy 217, z wyjątkiem nieco cieplejszego marca, mają wartość Sd(15 o C) zbliżoną do wartości średniej w wieloleciu , które wynosiło: w styczniu 58,6 o Cdni, w lutym 434,8 o Cdni, w marcu 44,3 o Cdni i w grudniu 462,3 o Cdni. 5

6 9 Gdańsk Rębiechowo wielolecie Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) średnia min max Miesiąc roku (-) Rys. 6. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu oraz w pierwszych dziewięciu miesiącach 217 w Gdańsku Rębiechowie Roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) obliczono jako sumę miesięcznych liczb stopniodni grzania (rys. 7). Obliczono również roczną liczbę Sd(15 o C) bez lata jako roczną liczbę pomniejszoną o miesięczną liczbę Sd(15 o C) czerwca, lipca i sierpnia, w których nie ogrzewa się budynków w Polsce. Najzimniejszym rokiem w Gdańsku Rębiechowie o największej rocznej liczbie stopniodni grzania był 1987 o Sd(15 o C)=3597,2, drugim w tym rankingu był 1996 o Sd(15 o C)=355,8 o Cdni a trzecim 21 o Sd(15 o C)=3372,4 o Cdni. Najcieplejszym rokiem o najmniejszej rocznej liczbie stopniodni grzania był 199 o Sd(15 o C)=2471,5 o Cdni, drugim w tym rankingu był 215 o Sd(15 o C)=2488,8 o Cdni a trzecim 2 o Sd(15 o C)= 2496,7 o Cdni. Różnica liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) między najzimniejszym rokiem 1987 a najcieplejszym 199 wynosiła 1125,7 o Cdni. W najzimniejszym 1987 zużyto o 45,55% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 199 Jeżeli weźmie się pod uwagę roczną Sd(15 o C) bez lata, to najcieplejszym rokiem był 1989 o Sd(15 o C)=241,7 o Cdni. W tym dokładniejszym oszacowaniu, w najzimniejszym 1987 zużyto o 45,41% więcej energii na ogrzewanie niż w najcieplejszym 1989 Na rys. 8 podano roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Gdańsku. Najzimniejszym rokiem w Gdańsku był 21 o Sd(15 o C)=314,5, drugim w tym rankingu był 23 o Sd(15 o C)=2751,7 o Cdni a trzecim 25 o Sd(15 o C)=271,8 o Cdni. Najcieplejszym rokiem był 28 o Sd(15 o C)=2259,7 o Cdni, drugim w tym rankingu był 27 o Sd(15 o C)=2271,6 o Cdni a trzecim 215 o Sd(15 o C)=2329,1 o Cdni. 6

7 4 Gdańsk Rębiechowo Liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) roczna roczna bez lata Rys. 7. Roczna i roczna bez lata (czerwca, lipca, sierpnia) liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Gdańsku Rębiechowie 35 Gdańsk Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) Rys. 8. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Gdańsku W wieloleciu w Helu (rys. 9) wartość miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) wynosiła: w styczniu maksymalna 69 o Cdni a minimalna 324 o Cdni, w lutym maksymalna 513,3 o Cdni a minimalna 31 o Cdni, w marcu maksymalna 498,9 o Cdni a minimalna 34 o Cdni, w kwietniu maksymalna 32 o Cdni a minimalna 193,1 o Cdni, w październiku mak- 7

8 symalna 233 o Cdni a minimalna 89 o Cdni, w listopadzie maksymalna 325 o Cdni a minimalna 226 o Cdni, w grudniu maksymalna 577 o Cdni a minimalna 271 o Cdni. Na rys. 1 podano roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Helu. Najzimniejszym rokiem 7 Hel wielolecie Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) śred. min max Miesiące roku (-) Rys. 9. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu oraz w pierwszych dziewięciu miesiącach 217 w Helu 35 Hel Liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) roczna roczna bez lata Rys. 1. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Helu 8

9 w Helu w wieloleciu był 21 o Sd(15 o C)=396 o Cdni, drugim w tym rankingu był 23 o Sd(15 o C)=2676 o Cdni a trzecim 212 o Sd(15 o C)=2638,3 o Cdni. Najcieplejszym rokiem był 2 o Sd(15 o C)=2213,1 o Cdni, drugim w tym rankingu był 215 o Sd(15 o C)=2213,6 o Cdni a trzecim 27 o Sd(15 o C)=2259 o Cdni. W najzimniejszym 21 zużycie energii na ogrzewanie budynków było większe 39,9% większe niż w najcieplejszym 2 W wieloleciu w Gdyni Oksywiu (rys. 11) wartość miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) wynosiła: w styczniu maksymalna 632,5 o Cdni a minimalna 332,9 o Cdni, w lutym maksymalna 513 o Cdni a minimalna 31 o Cdni, w marcu maksymalna 52,8 o Cdni a minimalna 281,7 o Cdni, w kwietniu maksymalna 293,1 o Cdni a minimalna 189,5 o Cdni, w listopadzie maksymalna 352,9 o Cdni a minimalna 236,1 o Cdni, w grudniu maksymalna 61,2 o Cdni a minimalna 281,8 o Cdni. Na rys. 12 podano roczną i roczną bez lata liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Gdyni Oksywiu. Najzimniejszym rokiem w Gdyni Oksywiu w wieloleciu był 21 o Sd(15 o C)=3153,2 o Cdni, drugim w tym rankingu był 23 o Sd(15 o C)=2741,5 o Cdni a trzecim 212 o Sd(15 o C)=2729,4 o Cdni. Najcieplejszym rokiem był 215 o Sd(15 o C)=2249,6 o Cdni, drugim w tym rankingu był 27 o Sd(15 o C)=2329,5 o Cdni a trzecim 28 o Sd(15 o C)=2336,1 o Cdni. W najzimniejszym 21 zużycie energii na ogrzewanie budynków było większe 4,2% większe niż w najcieplejszym Gdynia Oksywie wielolecie Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) śred. max min Miesiące roku (-) Rys. 11. Średnia, minimalna i maksymalna miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu oraz w pierwszych dziewięciu miesiącach 217 w Gdyni Oksywiu 9

10 35 Gdynia Oksywie roczna 3 roczna bez lata Liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) Rys. 12. Roczna i roczna bez lata (czerwca, lipca, sierpnia) liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w wieloleciu w Gdyni Oksywiu Na rys. 13 przedstawiono procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie budynków względem najcieplejszego roku, raz obliczoną z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C)=2471,5 o Cdni dla najcieplejszego 199 oraz drugi raz z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata Sd(15 o C)=241,7 o Cdni dla najcieplejszego 1989 dla Gdańska Rębiechowa w wieloleciu Jeżeli oblicza się procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie z rocznej liczby Sd(15 o C), to w trzech najzimniejszych latach w tym rankingu zużycie energii na ogrzewanie było większe o: 45,55% w 1987, 41,85% w 1996 i 36,45% w 21 niż w najcieplejszym 199 Jeżeli natomiast oblicza się procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie z rocznej liczby Sd(15 o C) bez lata (pomniejszonej o miesięczne liczby stopniodni grzania czerwca, lipca i sierpnia), to w trzech najzimniejszych latach w tym rankingu zużycie energii na ogrzewanie było większe o: 45,41% w 1987, 42,5% w 1996 i 38,49% w 21 niż w najcieplejszym 199 To drugie oszacowanie zmian zużycia energii jest poprawniejsze, ponieważ w trzech miesiącach letnich nie ogrzewa się budynków w Polsce. W Helu w najcieplejszym 2 w wieloleciu roczna liczba stopniodni grzania wynosiła Sd(15 o C)=2213,1 o Cdni a bez lata 2177,3 o Cdni. W najzimniejszym 21 zużycie energii na ogrzewanie budynków było większe o 39,89% (rys. 14) w przypadku obliczeń z rocznej i 4,68% w przypadku obliczeń z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata niż w najcieplejszym 2 1

11 5 Gdańsk Rębiechowo 45 roczna bez lata Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem najcieplejszego roku (%) Rys. 13. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków względem najcieplejszego roku obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C)=2471,5 o Cdni (199 ) oraz z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata Sd(15 o C)=241,7 o Cdni (1989 ) dla Gdańska Rębiechowa w wieloleciu roczna 45 Hel Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem najcieplejszego roku (%) Sd(15oC) roczna Sd(15oC) roczna bez lata Rys. 14. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków względem najcieplejszego roku obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C)=2213,1 o Cdni (2 ) oraz z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata Sd(15 o C)=2177,3 o Cdni (2 ) dla Helu w wieloleciu

12 Zużycie energii w wybranym budynku w Gdańsku Rębiechowie w sezonie grzewczym Analizie poddano zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) dla mieszkania o powierzchni ogrzewanej 64,87 m 2, z kotłem jednofunkcyjnym, przepływowym podgrzewaczem wody użytkowej i kuchnią gazową pięciopalnikową (rys. 15). Mieszkanie znajduje się w domu cztero mieszkaniowym zbudowanym przed II wojną światową. W przypadku budynku o temperaturze bazowej 15 o C w najcieplejszym 1989 w Gdańsku Rębiechowie zużyto na ogrzewanie 1313,6 m 3 gazu ziemnego E (tabela 1). W najzimniejszym w Gdańsku Rębiechowie 1987 zużyto na ogrzewanie 191,1 m 3 gazu ziemnego E. Wzrost zużycia gazu ziemnego E na ogrzewanie w najzimniejszym roku wynosił 596,5 m 3, co odpowiadało wzrostowi o 9,2 m 3 na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej w stosunku do najcieplejszego 1989 Procentowy wzrost zużycia w 1987 wyniósł 45,4% w stosunku do najcieplejszego roku. Minimalne zużycie gazu ziemnego E na ogrzewanie 1 m 2 powierzchni wynosiło 2,2 m 3 /rok w 1989 a maksymalne 29,4 m 3 /rok w 1987 W ostatnich latach to zużycie gazu ziemnego na 1 m 2 wynosiło: 21,2 m 3 /rok w 214, 2,5 m 3 /rok w 215 i 22,2 m 3 /rok w 216 (rys. 16). Zużycie gazu ziemnego na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej nie może służyć za obiektywną charakterystykę energetyczną budynku. 45 Miesięczne zużycie gazu ziemnego E (m 3 ) y =,5449x + 36 R 2 =, Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) Rys. 15. Zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) dla mieszkania w domu cztero mieszkaniowym zbudowanym przed II wojną światową o powierzchni ogrzewanej 64,87 m 2, z kotłem jednofunkcyjnym, przepływowym podgrzewaczem wody użytkowej i kuchnią gazową pięciopalnikową 12

13 Tabela 1. Zmienne zużycie gazu ziemnego E na ogrzewanie mieszkania o powierzchni ogrzewanej 64,7 m 2 w domu cztero mieszkaniowym zbudowanym przed II wojną światową (rys. 15) i na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej, wzrost bezwzględny zużycia oraz na 1 m 2, procentowy wzrost zużycia gazu ziemnego E ogrzewanie budynku w stosunku do najcieplejszego 1989 w Gdańsku Rębiechowie Sezon Zmienne zużycie gazu ziemnego E dla powierzchni ogrzewanej Wzrost zużycia gazu na ogrzewanie dla powierzchni ogrzewanej bezwzględny procentowy 64,87 m 2 1 m 2 64,87 m 2 1 m m 3 m 3 m 3 m 3 % ,1 29,4 596,5 9,2 45, ,5 25, 37,9 4,7 23, ,6 2, ,5 2,4 9,9,2, ,2 24,3 263,6 4,1 2, ,2 23,6 219,6 3,4 16, ,3 24,5 276,8 4,3 21, ,5 23,7 221,9 3,4 16, ,3 24,7 29,7 4,5 22, , 28,8 552,4 8,5 42, ,5 25,2 317,9 4,9 24, ,9 24, 245,3 3,8 18, ,8 22,6 152,2 2,3 11, ,4 2,3 2,8,4, ,6 24,4 268, 4,1 2, , 23,1 184,4 2,84 14, ,3 24,5 273,8 4,2 2, ,1 23,9 237,5 3,7 18, ,1 23,8 229,5 3,5 17, ,5 23,2 191,9 3, 14, ,6 21,4 72, 1,1 5, ,5 21,4 76,9 1,2 5, ,4 23,6 217,8 3,4 16, ,1 28, 55,6 7,8 38, ,9 22,4 141,3 2,2 1, ,2 23,9 236,6 3,6 18, ,7 23,7 227,1 3,5 17, ,3 21,2 59,7,9 4, ,1 2,5 16,5,4 1, ,3 22,2 123,8 1,9 9,4 13

14 3 Gdańsk Rębiechowo Zmienne roczne zużycie gazu ziemnego E na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej (m 3 ) Rys. 16. Zmienne roczne zużycie gazu ziemnego E na ogrzewanie mieszkania na 1 m 2 powierzchni ogrzewanej (dla mieszkania o powierzchni 64,7 m 2 w domu cztero mieszkaniowym zbudowanym przed II wojną światową i charakterystyce energetycznej wg rys. 15) w Gdańsku Rębiechowie Definicje wskaźników efektywności zużycia energii Na całkowite zużycie energii na jedno mieszkanie składa się zużycie energii na ogrzewanie mieszkania, podgrzewanie wody, przyrządzanie posiłków, suszenie odzieży, oświetlenie oraz zasilanie sprzętów elektrycznych. Zgodnie z przyjętym najprostszym modelem [8], całkowite miesięczne zużycie energii w gospodarstwach domowych można określić wzorem: E= e el +d L +w g P Sd(15 o C) (3) gdzie: d - miesięczne stałe zużycie energii na podgrzewanie wody, przyrządzanie posiłków i suszenie odzieży na jedną osobę (kwh/osobę), e el - miesięczne stałe zużycie energii elektrycznej na oświetlenie i zasilanie sprzętu elektrycznego (kwh), L liczba osób w gospodarstwie domowym (osoby), w g - wskaźnik efektywności zużycia energii na ogrzewanie mieszkania (kwh/ o C dzień m 2 ), P powierzchnia ogrzewana mieszkania (m 2 ), Sd(15 o C) miesięczna liczba stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15 o C ( o C dzień). Jeżeli miesięczne zużycie energii wyznaczy się dla 12-tu miesięcy roku i zsumuje, to otrzymuje się wzór na całkowite roczne zużycie energii w gospodarstwach domowych: E= E el +D L +w g P Sd(15 o C) (4) gdzie: D=12d roczne stałe zużycie energii na ogrzewanie wody, przyrządzanie posiłków i suszenie odzieży na jedną osobę (kwh/osobę), 14

15 E el =12e el roczne stałe zużycie energii elektrycznej na oświetlenie i zasilanie sprzętu elektrycznego kwh, L liczba osób w gospodarstwie domowym (osoby), w g - wskaźnik efektywności zużycia energii na ogrzewanie (kwh/ o C dzień m 2 ), P powierzchnia ogrzewana mieszkania (m 2 ), Sd(15 o C) roczna liczba stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15 o C ( o C dzień). Po podzieleniu całkowitego rocznego zużycia energii na mieszkanie przez liczbę stopniodni grzania i powierzchnię mieszkania otrzymamy wskaźnik efektywności zużycia energii E Eel + D L w e = = + w o o P Sd(15 C) P Sd(15 C) g (5) który może służyć do porównań między krajami i szacowania zużycia energii w gospodarstwach domowych w różnych miejscowościach i krajach. Jeżeli całkowite roczne zużycie energii na mieszkanie pomniejszone o roczne zużycie energii elektrycznej podzieli się przez liczbę stopniodni grzania i powierzchnię mieszkania, to otrzymamy wskaźnik efektywności zużycia energii w c na ogrzewanie mieszkania, podgrzewanie wody, przygotowanie posiłków i suszenie odzieży E Eel w c = = o P Sd(15 C) D L P Sd(15 o + w C) g (6) który dla wielu gospodarstw dotyczy jednego rodzaju paliwa (gazu ziemnego, LPG, energii elektrycznej), gdzie: Eel w e = + w o P Sd(15 C) c (7) W analizowanym mieszkaniu (rys. 15) zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) (bez zużycia energii elektrycznej na oświetlenie i zasilanie sprzętu elektrycznego) określa wzór: Z m =[,5449 m 3 /( o Cdzień miesiąc)] Sd(15 o C)+36 m 3 /miesiąc (8) a zależność rocznego zużycia gazu ziemnego E od rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) (bez zużycia energii elektrycznej na oświetlenie i zasilanie sprzętu elektrycznego) określa wzór: Z r =[,5449 m 3 /( o Cdzień rok)] Sd(15 o C)+432 m 3 /rok (9) Stąd roczne stałe zużycie energii na ogrzewanie wody, przyrządzanie posiłków i suszenie odzieży w analizowanym mieszkaniu wynosiło D L=12d L=12 miesięcy 36 m 3 /miesiąc=432 m 3 /rok (=4627 kwh/rok). Mieszkanie zasiedlały dwie osoby, więc stałe zużycie energii na ogrzewanie wody, przyrządzanie posiłków i suszenie odzieży na jedną osobę D=432 m 3 /rok/2 osoby=216 m 3 /(osoba rok) (ok. =2313 kwh/(osoba rok). Wskaźnik efektywności zużycia energii na ogrzewanie mieszkania można obliczyć z zależności: w g P=,5449 m 3 /( o Cdzień rok) 15

16 i po przekształceniu otrzymujemy: w g =,5449 m 3 /( o Cdzień rok)/p=,5449 m 3 /( o Cdzień rok)/64,87m 2 =,84 m 3 /( o Cdzień m 2 rok) Odpowiada to ok.,8996 kwh/( o C dzień m 2 rok). Wnioski Zużycie energii na ogrzewanie budynków zależy liniowo od liczby stopniodni grzania (przebiegu pogody). Pomijanie liczby stopniodni grzania w ocenie zużycia energii na ogrzewanie budynków prowadzi do wyciągania błędnych wniosków. W trzech najzimniejszych miesiącach sezonu grzewczego grudniu, styczniu i lutym maksymalna wartość Sd(15 o C) jest około dwukrotnie większa od wartości minimalnej. Zużycie energii na ogrzewanie budynków w tych miesiącach może być dwukrotnie większe w najzimniejszych latach względem najcieplejszych lat. W najzimniejszym 1987 zużyto w Gdańsku Rębiechowie o 45,4% więcej energii na ogrzewanie budynku niż w najcieplejszym 1989 Należy uwzględniać w ocenie, że ten sam budynek w różnych lokalizacjach zużyje różne ilości energii na ogrzewanie. Np. w 216 identyczny budynek (rys. 15) zużył na ogrzewanie: 1555,6 m 3 w Białymstoku, 133 m 3 w Warszawie, 1437,3 m 3 w Gdańsku-Rębiechowie i 126,2 m 3 w najcieplejszym mieście wojewódzkim Wrocławiu. W stosunku do najcieplejszego Wrocławia zmienne zużycie gazu ziemnego było większe o: 23,44% w Białymstoku, 14,5% w Gdańsku Rębiechowie i 5,54% w Warszawie w 216 W ocenie efektywności zużycia energii przez budynek należy używać obiektywnych wskaźników, które uwzględniają zarówno liczbę stopniodni grzania, powierzchnie ogrzewaną jak i liczbę osób zasiedlających gospodarstwa domowe. Literatura [1] Ogimet. [2] Degree-days: theory and application TM41:26. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS. [3] M. Błaziak, M. Reszczyńska. Magazyn Polski Gaz i Nafta PGNiG S. A [4] Dopke J.: Obliczanie miesięcznej liczby stopniodni grzania , [5] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku i prognozowanie zużycia gazu. GWiTS, 214 nr 6 st [6] Dopke J.: Zależność między liczbami stopniodni grzania na przykładzie Częstochowy , , [7] Dopke J.: Zużycie energii na ogrzewanie budynków w 34 miastach Polski w sezonie grzewczym 213/214 Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 214 (45) nr 1. [8] Brown R. H., Marx B. M., Corliss G. F.: Mathematical Models for Gas Forecasting. Department of Electrical and Computer Engineering. Marquette University, Milwaukee Józef Dopke jozefdopke@wp.pl