Średnie miesięczne temperatury powietrza a zużycie energii na ogrzewanie budynków w styczniu 217 Józef Dopke Słowa kluczowe: temperatura, średnia dzienna temperatura, średnia miesięczna temperatura, stopniodni grzania, liczba stopniodni grzania, zużycie energii, ogrzewanie, Białystok, Bielsko Biała, Chojnice, Częstochowa, Darłówko, Dęblin, Elbląg, Gdańsk, Gdańsk Rębiechowo, Gdynia Oksywie, Gorzów Wlk, Hel, Jelenia Góra, Kalisz, Kętrzyn, Kielce, Kołobrzeg, Koszalin, Krosno, Lesko, Lębork, Legnica, Łeba, Malbork, Mirosławiec, Mława, Opole, Ostrołęka, Przemyśl, Racibórz, Rzeszów Jasionka, Sandomierz, Słubice, Siedlce, Suwałki, Szczecin, Świnoujście, Tarnów, Terespol, Toruń, Ustka, Włodawa, Wrocław, Zakopane, Zamość Streszczenie Na rysunku przedstawiono uporządkowaną średnią temperaturę powietrza w styczniu 217 w pięćdziesięciu pięciu miastach Polski oraz podano średnią miesięczną temperaturę powietrza w styczniu w wieloleciu 26-217 w Katowicach. Omówiono miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) dla temperatury bazowej t b =15 o C obliczoną z definicji w styczniu w wieloleciu 1996-217 dla Krakowa oraz w wieloleciu 26-217 dla Katowic. Omówiono różnice w zużyciu energii na ogrzewanie w styczniu 217 w pięćdziesięciu pięciu miastach Polski względem najcieplejszej w tym miesiącu miejscowości Ustki. Dokonano analizy zmiany zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem najcieplejszego stycznia 27 dla Krakowa w wieloleciu 1996-217 i dla Katowic w wieloleciu 26-217 a także względem wartości średniej zużycia energii i zużycia energii w styczniu 217 dla Rzeszowa Jasionki w wieloleciu 1999-217. Średnie temperatury powietrza w styczniu Ze średnich dziennych temperatur powietrza [1] obliczono średnią miesięczną temperaturę powietrza w styczniu 217 Najniższe temperatury powietrza wystąpiły na południu Polski w następujących miejscowościach (rys. 1): Zakopane -7,55 o C, Lesko -6,71 o C, Krosno -6,4 o C, Kielce -6,1 o C, Rzeszów Radawiec -5,8 o C, Katowice -5,78 o C, Zamość -5,72 o C, Kraków -5,66 o C, Przemyśl -5,64 o C. Najwyższe temperatury stwierdzono na północy Polski w miejscowościach: Szczecin -1,34 o C, Lębork -,69 o C, Gdynia Oksywie -,68 o C, Koszalin -,63 o C, Świnoujście -,32 o C, Łeba -,32 o C, Darłówek -,17 o C, Kołobrzeg -,11 o C, Hel -,1 o C i Ustka,12 o C. Czy w tym roku styczeń był wyjątkowo zimny i dlatego szczególnie duże nasilenie smogu można było zaobserwować na południu Polski, gdzie temperatury stycznia były niższe niż w pasie nadmorskim? Na rys. 2 przedstawiono średnie miesięczne temperatury stycznia w Katowicach w latach od 26 do 217 Najwyższa średnia temperatura stycznia w Katowicach wystąpiła w 27 (3,36 o C), 28 (1,9 o C), 215 (,92 o C). Najniższe miesięczne temperatury stycznia zaobserwowano w 26 (-7,71 o C), 21 (-6,42 o C) a następnie w 217 (-5,78 o C). A więc w wieloleciu 26-217 styczeń 217 był trzecim w rankingu najzimniejszych. 1
1 styczeń 217 Średnia miesięczna temperatura powietrza ( o C) -1-2 -3-4 -5-6 Zakopane Lesko Krosno Kielce Rzeszów Jasionka Katowice Zamość Kraków Przemyśl Lublin Radawiec Jelenia Góra Nowy Sącz Włodawa Sandomierz Kłodzko Dęblin/Irena Tarnów Terespol Częstochowa Siedlce Białystok Bielsko-Biała Suwałki Łódź Lublinek Mława Racibórz Ostrołęka Opole Warszawa Okęcie Olsztyn Kętrzyn Kalisz Elbląg Wrocław Zielona Góra Legnica Chojnice Toruń Mirosławiec Poznań Gdańsk-Rębiechowo Malbork Gdańsk Gorzów WLKP Słubice Szczecin Lębork Gdynia Oksywie Koszalin Świnoujście Łeba Darłówek Kołobrzeg Hel Ustka -7-8 Rys. 1. Średnie temperatury powietrza w styczniu 217 dla pięćdziesięciu pięciu miast Polski 4 Katowice. styczeń Średnia miesięczna temperatura powietrza w styczniu ( o C) 2-2 -4-6 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217-8 Rys. 2. Średnie miesięczne temperatury powietrza w styczniu w Katowicach w wieloleciu 26-217 2
Zmiana zużycia energii na ogrzewanie Stopniodni grzania są ilościowym wskaźnikiem określającym zapotrzebowanie na energię do ogrzewania domów mieszkalnych i budynków użyteczności publicznej. Stosuje się je do wszystkich paliw, ogrzewania elektrycznego oraz ogrzewania centralnego z kotłowni osiedlowych. Stopniodni grzania bazują na analizach gazowych systemów grzewczych domów mieszkalnych. Rezultaty tych analiz wskazały, że istnieje liniowa zależność między zużyciem gazu ziemnego na ogrzewanie i różnicą między temperaturą zewnętrzną, od której rozpoczyna się ogrzewanie i średnią temperaturą dzienną powietrza zewnętrznego, to jest liczbą stopniodni grzania. Ze średnich dziennych temperatur powietrza [1] obliczono miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) [2] dla temperatury bazowej 15 o C [3, 4] w styczniu w wieloleciu 1996-217 dla Krakowa (rys. 3) oraz w wieloleciu 26-217 dla Katowic (rys. 4). Największe miesięczne liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) w Krakowie w styczniu zaobserwowano w 26 (721,9 o Cdzień), 21 (659,1 o Cdni), 1997 (656,5 o Cdni) i w 217 (64,6 o Cdni). Najcieplejszym styczniem był styczeń 27 o miesięcznej liczbie stopniodni grzania 364,5 o Cdni. 8 Kraków styczeń Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w styczniu ( o Cdzień) 7 6 5 4 3 2 1 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 Rys. 3. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) dla temperatury bazowej t b =15 o C obliczona z definicji w styczniu w wieloleciu 1996-217 dla Krakowa. Największe miesięczne liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) w Katowicach w styczniu zaobserwowano w 26 (74,1 o Cdzień), 21 (663,9 o Cdni) i w 217 (644,1 o Cdni). Najcieplejszym styczniem był styczeń 27 o miesięcznej liczbie stopniodni grzania 36,9 o Cdni. Można więc stwierdzić, że zarówno w przypadku Krakowa jak i Katowic największe zużycie paliw na ogrzewanie budynków w styczniu w wieloleciu 26-217 stwierdzono w 26, następnie w 21 i dopiero w 217 3
8 Katowice styczeń Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) 7 6 5 4 3 2 1 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 Rys. 4. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) dla temperatury bazowej t b =15 o C obliczona z definicji w styczniu w wieloleciu 26-217 dla Katowic Na rys. 5 podano różnicę zużycia energii na ogrzewanie w styczniu 217 względem najcieplejszego miasta Ustki dla pięćdziesięciu pięciu miast Polski. W styczniu 217 najmniejsze zużycie energii na ogrzewanie budynków stwierdzono w Ustce. Zużycie energii na ogrzewanie budynków w styczniu 217 było wyższe w takich miastach jak : Zakopane o 51,5%, Lesko o 45,9%, Krosno o 43,8%, Kielce o 41,8%, Rzeszów Radawiec o 39,7%, Katowice o 39,6%, Zamość o 39,2%, Kraków o 38,8% i Przemyśl o 38,6% niż w najcieplejszym mieście Ustce. Znacznie niższe zużycie paliw na ogrzewanie wystąpiło w miastach w pasie nadmorskim, np. więcej w: Helu o,8%, Kołobrzegu o 1,5%, Darłówku o 1,9%, Łebie o 2,9%, Świnoujściu o 2,9%, Koszalinie o 55%, Gdyni Oksywiu o 5,4%, Lęborku o 5,4%, Szczecinie o,8% niż w najcieplejszej Ustce. Dlatego wskutek większego zużycia paliw na ogrzewanie na południu Polski właśnie tam bardziej dokuczliwy był w styczniu smog niż w północnych regionach Polski. Czy ten smog był w styczniu 217 najbardziej dokuczliwy w Krakowie? Na rys. 6 przedstawiono zmianę zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem najcieplejszego stycznia 27 dla Krakowa w wieloleciu 1996-217. Największe zużycie energii na ogrzewanie wystąpiło w 26 i było o 98,1% wyższe niż w 27 kiedy było ono najniższe w wieloleciu 1996-217. A więc w najzimniejszym styczniu 26 roku zużyto prawie dwa razy więcej paliw na ogrzewanie niż w najcieplejszym styczniu 27 W obecnym styczniu 217 zużyto o 75,85 więcej paliw niż w najcieplejszym styczniu 27 Po zużyciu paliw na ogrzewanie można wnioskować, że największy smog w Krakowie wystąpił w 26 następnie w 21, 1997 i dopiero w 217 Identyczne wnioski można wyciągną w przypadku Katowic w wieloleciu 26-217 (rys. 7). Na rys. 8 podano zmianę zużycia paliw (energii) na ogrzewanie budynków w styczniu względem wartości średniej zużycia paliw na ogrzewanie styczniu w wieloleciu 1999-217 dla Rzeszowa Jasionki. Największe zużycie energii na ogrzewanie w styczniu względem wartości średniej zużycia w wieloleciu 1999-217 stwierdzono w 26 31,3%, 21 26,35, 217 21,5%, 24 16,7% a najmniejsze w 27-29,9%, 215-17,8% i 28-16,6%. W wieloleciu 1999-217 w Rzeszowie Jasionce emisja spalin wskutek zużycia paliw na ogrzewanie była najwyższa w styczniu 26, następnie w styczniu 21 a dopiero w trzeciej kolejności w styczniu obecnego 217 4
Różnice zużycia energii na ogrzewanie względem najcieplejszej miejscowości (%) 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 styczeń 217 Zakopane Lesko Krosno Kielce Rzeszów Jasionka Katowice Zamość Kraków Przemyśl Lublin Radawiec Jelenia Góra Nowy Sącz Włodawa Sandomierz Kłodzko Dęblin/Irena Tarnów Terespol Częstochowa Siedlce Białystok Bielsko-Biała Suwałki Łódź Lublinek Mława Racibórz Ostrołęka Opole Warszawa Okęcie Olsztyn Kętrzyn Kalisz Elbląg Wrocław Zielona Góra Legnica Chojnice Toruń Mirosławiec Poznań Gdańsk-Rębiechowo Malbork Gdańsk Gorzów WLKP Słubice Szczecin Lębork Gdynia Oksywie Koszalin Świnoujście Łeba Darłówek Kołobrzeg Hel Ustka Rys. 5. Różnica zużycia energii na ogrzewanie w styczniu 217 względem najcieplejszego miasta Ustki dla pięćdziesięciu pięciu miast Polski 1 Kraków styczeń Zmiana zuzycia energii na ogrzewanie budynków w styczniu (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 Rys. 6. Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem najcieplejszego stycznia 27 dla Krakowa w wieloleciu 1996-217. 5
1 Katowice styczeń Zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w styczniu (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 Rys. 7. Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem najcieplejszego stycznia 27 dla Katowic w wieloleciu 26-217. 35 Rzeszów Jasionka, styczeń 3 Zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem wartości średniej zużycia energii w wieloleciu (%) 25 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217-3 -35 Rys. 8. Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem wartości średniej zużycia paliw na ogrzewanie styczniu w wieloleciu 1999-217 dla Rzeszowa Jasionki. W przypadku Rzeszowa Jasionki większe zużycie paliw na ogrzewanie budynków niż w styczniu 217 wystąpiło (rys. 9) tylko w 26 o 8,2% i w 21 o 4%. W pozostałych 6
latach wielolecia 1999-217 zużycie paliw na ogrzewanie w styczniu było mniejsze niż 217 15 Rzeszów Jasionka, styczeń 1 Zmiana zużycia energii na ogrzewanie względem zużycia w styczniu 217 (%) 5-5 -1-15 -2-25 -3-35 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217-4 -45 Rys. 9. Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w styczniu względem stycznia 217 dla Rzeszowa Jasionki w wieloleciu 1999-217. Wnioski Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w styczniu 217 względem najcieplejszej Ustki wynoszą od 51,5% w Zakopanem, 45,9% w Lesku, 43,8% w Krośnie, 41,8% w Kielcach, 39,7% w Rzeszowie Jasionce, 39,6% w Katowicach, 39,2% w Zamościu, 38,8% w Krakowie, 38,6% w Przemyślu do 12,8% w Gdańsku, 12,3% Gorzowie Wlk, 12% w Słubicach, 9,8% w Szczecinie, 5,4% w Lęborku, 5,4% w Gdyni Oksywiu, 5% Koszalinie, 2,9% Świnoujściu, 2,9% w Łebie, 1,9% w Darłówku, 1,5% w Kołobrzegu i,8% w Helu. W styczniu 217 w Katowicach, Krakowie i Rzeszowie Jasionce zużyto więcej energii na ogrzewanie budynków niż w tym samym miesiącu 215 i 216 Wielkość smogu w polskich miastach zależy więc również od przebiegu pogody. Im zimniejsze miesiące tym większy smog zarówno z niskich jak i wysokich emisji. Najwyższa emisja spalin w styczniu w wyniku zużycia paliw na ogrzewanie budynków, np. w wieloleciu 26-217 wystąpiła w 26, następnie w 21 i dopiero na trzecim miejscu w 217 Literatura [1] Ogimet. WWW.ogimet.com [2] Degree-days: theory and application TM41:26. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS. [3] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku i prognozowanie zużycia gazu. GWiTS, 214 nr 6 st 21-214. 7
[4] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku. WWW.ogrzewnictwo.pl 24.9.212, WWW.systemyogrzewania.pl 24.9.212, WWW.cire.pl 25.9.212, WWW.info-ogrzewanie.pl 3.1.212 Józef Dopke 1.2.217 jozefdopke@wp.pl All rights reserved. Materiał chroniony prawem autorskim wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą autora (Józef Dopke, jozefdopke@wp.pl). This work may not be translated or copied in whole or in part without the written permission of the publisher ( Józef Dopke, jozefdopke@wp.pl), except for brief excerpts in connection with reviews or scholary analysis. Use in connection with any form of information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed is forbidden. 8