Zmiany zużycia energii na ogrzewanie budynków w 218 r. na tle wielolecia Józef Dopke Słowa kluczowe: temperatura powietrza, średnia miesięczna temperatura, średnia roczna temperatura, liczba stopniodni grzania, temperatura bazowa, zużycie energii, ogrzewanie, Gdańsk Rębiechowo, Białystok, Łeba, Poznań, Rzeszów Jasionka Wstęp Streszczenie Na rysunku przedstawiono średnią roczną, średnią roczną bez lata (czerwca, lipca i sierpnia) i średnią roczną bez maja, czerwca, lipca, sierpnia, września temperaturę powietrza w wieloleciu 1987-218 w Gdańsku Rębiechowie. Omówiono roczną i roczną bez lata (czerwca, lipca i sierpnia) liczbę stopniodni grzania Sd(1 o C) o temperaturze bazowej 1 o C, procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie budynków względem najcieplejszego 1989 r. oraz względem 218 r. obliczone z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata Sd(1 o C) dla Gdańska Rębiechowa w wieloleciu 1987-218. Autor porównał zmiany zużycia energii na ogrzewanie budynków w miastach Polski w 218 r. względem zużycia energii w najcieplejszym mieście wojewódzkim Wrocławiu. W 218 r. wiele gazet informowało, że średnie miesięczne temperatury powietrza w Warszawie w kwietniu i maju były najwyższe w historii pomiarów meteorologicznych. Wprawdzie średnia roczna temperatura powietrza była w 218 r. jedną z najwyższych, podobnie jak w 21 r., ale najcieplejszymi miesiącami były miesiące, w których nie ogrzewa się budynków. Te wysokie średnie temperatury roczne nie przełożyły się na najmniejsze zużycie paliw na ogrzewanie budynków. Poniżej podano analizę zmian zużycia energii na ogrzewanie budynków w ostatnich latach względem zużycia energii w 218 r. Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu względem 218 r. W Gdańsku Rębiechowie (rys. 1) wystąpiła podobna sytuacja jak w Warszawie. Średnie roczne temperatury powietrza były wprawdzie najwyższe w wieloleciu 1987-218, ale nie przełożyło się to na najniższe zużycie energii na ogrzewanie budynków. Średnia roczna temperatura powietrza bez lata (czerwca, lipca i sierpnia), a więc bez najcieplejszych miesięcy w których się nie ogrzewa, była najwyższa w 2 r. (6,31 o C), następnie w 1989 r. (6,24 o C), 199 r. (6,12 o C), 21 r. (6,11 o C), 214 r. (,92 o C), 27 r. (,76 o C), 28 r. (,74 o C). W najcieplejszych latach prawie nie ogrzewa się również budynków w maju i wrześniu. Średnia roczna temperatura bez maja, czerwca, lipca, sierpnia i września wynosiła: 4,7 o C w 2 r., 4,66 o C w 199 r., 4,4 o C w 1989 r., 4,33 o C w 21 r., 3,96 o C w 28 r. i 3,92 o C w 214 r. Zużycie energii na ogrzewanie budynków zależy liniowo od liczby stopniodni grzania [4]. Najmniejsza roczna liczba stopniodni grzania Sd(1 o C) dla temperatury bazowej 1 o C bez lata w Gdańsku Rębiechowie (rys. 2) wystąpiła w 1989 r. i wynosiła 24,7 o Cdni.
9 8 roczna roczna bez lata (VI, VII, VIII) roczna bez V-IX Gdańsk Rębiechowo Średnia temperatura powietrza ( o C) 7 6 4 3 2 1 1987 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 199 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 Rys. 1. Średnie temperatury powietrza [1-3]: roczne, roczna bez lata (czerwca, lipca, sierpnia) oraz roczna bez miesięcy od 1 maja do 3 września dla Gdańska Rębiechowa w wieloleciu 1987-218 4 Gdańsk Rębiechowo 3 roczna roczna bez lata Liczba stopniodni grzania Sd(1 o C) ( o Cdzień) 3 2 2 1 1987 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 199 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 Rys. 2. Liczba stopniodni grzania Sd(1 o C) o temperaturze bazowej 1 o C: roczna i roczna bez lata (czerwca, lipca i sierpnia) dla Gdańska Rębiechowa w wieloleciu 1987-218
I w tym roku wystąpiło najmniejsze zużycie energii na ogrzewanie budynków. Następnymi w tym rankingu były: 199 r. z liczbą stopniodni grzania 2428,8 o Cdni, 21 r. z 2441 o Cdni, 2 r. z 241,9 o Cdni, 27 r. z 242,8 o Cdni i 28 r. z 21,9 o Cdni. Najzimniejszymi latami były: 1987 r. o 3,4 o Cdni, 1996 r. 3424, o Cdni i 2 r. o 3338, o Cdni. Z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) bez lata obliczono procentową zmianę zużycia energii ma ogrzewanie w wieloleciu 1987-218 względem zużycia energii na ogrzewanie w 218 r. (rys. 3). Zużycie energii na ogrzewanie było mniejsze w 1989 r. o 7,8%, w 199 r, o 6,88%, 2 r. o 7,38% i 21 r. o 6,41% niż w 218 r. W najzimniejszym 1987 r. zużycie energii było wyższe o 34,39% niż w zużycie 218 r. W przypadku braku danych o rocznej liczbie stopniodni grzania bez lata można zmianę zużycia energii na ogrzewanie liczyć z rocznej liczby stopniodni grzania. Otrzymany tak wynik jest mniej dokładny szczególnie dla miejscowości o niższych temperaturach lata, kiedy zdarzają się dni ze średnią dobową temperaturą powietrza poniżej 1 o C.. 4 Gdańsk Rębiechowo Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem 218 r. (%) 3 3 2 2 1 - - 1987 1988 z rocznej z rocznej bez lata 1989 199 1991 1992 1993 1994 199 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 Rys. 3. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu 1987-218 względem 218 r. obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o ) oraz rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) bez lata Z rocznej bez lata liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) obliczono procentową zmianę zużycia energii ma ogrzewanie w wieloleciu 1987-218 względem zużycia energii na ogrzewanie w najcieplejszym 1989 r. (rys. 4). Zużycie energii na ogrzewanie było w zimniejszych latach : o 4,41% w 1987 r., o 42,% w 1996 r. i o 38,49% w 2 r. większe niż w najcieplejszym 1989 r. W cieplejszych latach zużyto o,22% w 2 r., o,7% w 199 r. i o 1,26% w 21 r. niż w najcieplejszym 1987 r. Te cztery lata 1989, 199, 2 i 21 to lata, w których średnia roczna temperatura powietrza bez lata i średnia roczna temperatura bez maja, czerwca,
lipca, sierpnia i września były najniższe w analizowanym wieloleciu 1987-218. Rok 218, który z 21 r. miał najwyższą średnią roczną temperaturę powietrza w wyżej przedstawionym rankingu jest jeszcze w tym rankingu za 214, 27 i 28 r. Gdańsk Rębiechowo Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem najcielejszego roku (%) 4 4 3 3 2 2 1 1987 1988 z rocznej z rocznej bez lata 1989 199 1991 1992 1993 1994 199 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 Rys. 4. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Gdańsku Rębiechowie w wieloleciu 1987-218 względem najcieplejszego 1989 r. obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o ) oraz rocznej liczby stopniodni grzania bez lata Sd(1 o C) Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w wieloleciu względem 218 r. w wybranych miastach Polski W Rzeszowie Jasionce w wieloleciu 1999-218 (rys. ) zużycie energii na ogrzewanie budynków było mniejsze o: 8,2% w 214 r., 4,4% w 2 r. oraz 28 r. i 3,98% w 21 r. niż w 218 r. Najwyższe zużycie energii na ogrzewanie było w 23 r. i było wyższe o 19,9% niż 218 r. Drugim rokiem w tym rankingu był 2 r. o zużyciu energii większym o 19,78% niż 218 r. W Białymstoku w wieloleciu 1999-218 (rys. 6) zużycie energii na ogrzewanie budynków było mniejsze o: 9,13% w 2 r.,,89% w 21 r. i 3% w 28 r. niż w 218 r. Najwyższe zużycie energii na ogrzewanie było w 2 r. i było wyższe o 22,46% niż 218 r. Kolejnymi latami w tym rankingu były lata o zużyciu energii większym o: 14,24% w 212 r., i 13,16% w 23 niż 218 r. W Poznaniu w wieloleciu 2-218 (rys. 7) zużycie energii na ogrzewanie budynków było mniejsze o: 9,39% w 214 r., 8,17% w 21 r., 3,24% w 28 r. i 2,47% w 27 r. niż zużycie energii w 218 r. Najwyższe zużycie energii na ogrzewanie było w 2 r. i było wyższe o 31,37% niż 218 r. Kolejnymi latami w tym rankingu były lata o zużyciu energii większym o; 12,9% w 213 r., i 11,4% w 2, 8,12% w 29 r., 4,62% w 216 r. i 3,19% w 217 r. niż zużycie energii na ogrzewanie w 218 r.
2 Rzeszów Jasionka Procentowa zmiana zużycie energii na ogrzewanie względem 218 r. (%) 1-1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 - Rys.. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Rzeszowie Jasionce w wieloleciu 1999-218 względem 218 r. obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o ) bez lata 2 Białystok 2 Zmiana zużycia energii na ogrzewanie (%) 1 1999 2 21 22 23 24 2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 - - Rys. 6. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Białymstoku w wieloleciu 1999-218 względem 218 r. obliczona z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o ) bez lata
W Łebie w wieloleciu 2-218 (rys. 8) zużycie energii na ogrzewanie budynków było mniejsze o:,9% w 21 r., 3,61% w 214 r. i 1,17% w 217 r. niż zużycie energii w 218 r. 3 Poznań 3 Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem 218 r. (%) 2 2 1-2 26 27 28 29 2 211 212 213 214 21 216 217 218 - -1 Rys. 7. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Poznaniu w wieloleciu 2-218 względem 218 r. obliczona z liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) bez lata 3 Łeba 2 Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem 218 r. (%) 2 1 2 211 212 213 214 21 216 217 218 - - Rys. 8. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w Łebie w wieloleciu 2-218 względem 218 r. obliczona z liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) bez lata Najwyższe zużycie energii na ogrzewanie było w 2 r. i było wyższe o 29,76% niż 218 r. Kolejnymi latami w tym rankingu były lata o zużyciu energii większym o; 11,19% w 212 r.,
i 6,2% w 213,,4% w 211 r. i,47% w 216 r. niż zużycie energii na ogrzewanie w 218 r. Procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie względem najcieplejszego miasta Metodą Hitchin a [4] obliczono roczną i roczną bez lata (czerwca, lipca i sierpnia) liczbę stopniodni grzania Sd(1 o C) dla wybranych miejscowości Polski z wartości średniej miesięcznej temperatury powietrza i odchylenia standardowego podanego w [1]. Następnie obliczono procentowe różnice zużycia energii na ogrzewanie budynków w wybranych miastach Polski względem najcieplejszego wojewódzkiego miasta Wrocławia raz z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) i drugi raz z rocznej liczby stopniodni grzania bez lata (czerwca, lipca i sierpnia). W Białymstoku identyczny budynek zużył o 3,% (obliczone z rocznej Sd(1 o C) bez lata) więcej energii na ogrzewanie niż we Wrocławiu. W 218 r. zużyto w Siedlcach o 23%, w Gdańsku Rębiechowie o 22,9%, w Łebie o 1,2%, w Rzeszowie Jasionce o 14,4%, w Krakowie o 12,8%, w Warszawie Okęciu o 12,%, w Szczecinie o 7,%, w Poznaniu o 6,3% więcej energii na ogrzewanie identycznego budynku niż w najcieplejszym wojewódzkim mieście Polski - Wrocławiu (rys. 9). 3 218 r. Procentowa różnica zużycia energi na ogrzewanie względem najcieplejszego Wrocławia (%) 3 2 2 1 obliczona z Sd(1o) rocznej oblicznona z Sd(1oC) rocznej bez lata Łeba Szczecin Poznań Warszawa Okęcie Siedlce Wrocław Kraków Białystok Rzeszów Jasionka Miasto (-) Gdańsk Rębiechowo Rys. 9. Procentowa różnica zużycia energii na ogrzewanie budynków w wybranych dziesięciu miejscowościach Polski względem zużycia energii w najcieplejszym Wrocławiu obliczona z liczby stopniodni grzania Sd(1 o C) rocznej i rocznej bez lata (czerwca, lipca i sierpnia) Wnioski Wysoka średnia roczna temperatura powietrza nie zawsze powoduje małe zużycie energii na ogrzewanie budynków. W Gdańsku Rębiechowie średnia roczna temperatura powietrza w 21 i 218 r. były bardzo zbliżone. Jednak zużycie energii na ogrzewanie w 21 r. było niższe o 6,41% niż w 218 r. (tabela 1). Ważne jest w jakich miesiącach średnia temperatura była wyższa. Wzrost średniej miesięcznej temperatury w kwietniu, maju, wrześniu czy październiku nie powoduje dużego spadku zużycia energii na ogrzewanie. Wysokie średnie mie-
sięczne temperatury w czerwcu, lipcu czy sierpniu nie mają żadnego wpływu na spadek zużycia energii na ogrzewanie. W Krakowie w 218 r. była najwyższa średnia roczna temperatura w wieloleciu 1996-218, ale najniższe zużycie energii na ogrzewanie było nie w 218 r. a 2 r., kiedy średnia roczna temperatura bez czerwca, lipca i sierpnia była najwyższa (7,26 o C) w wieloleciu 1996-218. Podobna sytuacja wystąpiła w najzimniejszym mieście wojewódzkim Białymstoku. Kwiecień (11,72 o C), maj (16,7 o C) i wrzesień (14,73 o C) 218 r. były najcieplejszymi miesiącami w wieloleciu 1999-218. Średnia roczna temperatura powietrza była najwyższa w wieloleciu 1999-218, ale najwyższa temperatura roczna bez lata była w 2 r. (6,1 o C) a nie w 218 r. Tabela 1. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wybranych miastach Polski w wieloleciu 29-218 względem zużycia energii na ogrzewanie w 218 r. Procentowa zmiana zużycia energii względem 218 r. (%) Miasto rok 29 2 211 212 213 214 21 216 217 Poznań 8,12 31,37 2,16,3 12,9-9,39-8,17 4,62 3,19 Warszawa Okęcie,1 28,71 8,74 18,7 14,4 -,7-6,14 3,6 3,48 Kraków,72 26,37 8,94 16,99 12,89 -,61-3,2 4,7 7,99 Rzeszów Jasionka 4,64 19,78,96,72 8,8-8,2-3,98 3,68 4,68 Łeba ---- 29,76,4 11,19 6,2-3,61 -,9,47-1,16 Gdańsk Rębiechowo 7,7 28, 2,37 9,7 8,4-3,38-6,41 1,13 1,14 Białystok 8,14 22,46 6,9 14,24 8,18,88 -,89 3,7,4 We wszystkich analizowanych dziesięciu miastach Polski w dziesięcioleciu 29-218 najwyższe zużycie energii na ogrzewanie wystąpiło w 2 r. Najniższe zużycie energii na ogrzewanie w analizowanym dziesięcioleciu wystąpiło w 214 r. w Poznaniu, Krakowie i Rzeszowie Jasionce i w 21 r. w Warszawie Okęciu, Łebie, Gdańsku Rębiechowie i Białymstoku. Literatura [1] ogimet.com [2] WWW.meteo.waw.pl/hist.pl [3] www.wunderground.com/weatherstation [4] Degree-days: theory and application TM41:26. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS. Józef Dopke 3.1.219 r. All rights reserved. Materiał chroniony prawem autorskim wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą autora (Józef Dopke, jozefdopke@wp.pl).
Energy Consumption Changes for Buildings Heating in the Year 218 in Relation to Long-Term Józef Dopke Key words: air temperature, average monthly temperature, average annual temperature, heating degree days, base temperature, energy consumption, heating, Gdansk Rebiechowo, Bialystok, Leba, Poznan, Rzeszow Jasionka Summary The figure gives annual average and annual average without summer (June, July and August) air temperature in the year period 1987-218 for Gdansk Rebiechowo. Author presents annual and annual without summer (June, July and August) heating degree days Sd(1 o C) to base temperature 1 o C, energy consumption changes for buildings heating in relation to energy consumption in the warmest year 1989 r. and 218 r. for Gdansk Rebiechowo in the year period 1987-218. Author compares energy consumption changes for buildings heating for cities of Poland in the year 218 in relation to energy consumption in the warmest city Wroclaw.