Zużycie energii na ogrzewanie budynków w 215 r. w południowowschodniej Polsce Józef Dopke Słowa kluczowe: temperatura, średnia roczna temperatura, liczba stopniodni grzania, bazowa temperatura, zużycie energii, ogrzewanie, Dęblin Irena, Krosno, Lesko, Lublin Radawiec, Przemyśl, Rzeszów Jasionka, Terespol, Włodawa. Streszczenie Na rysunku podano średnie roczne temperatury powietrza oraz średnie temperatury w miesiącach grzewczych w 215 r. w wybranych polskich miastach. Przedstawiono średnie roczne i roczne bez lata temperatury powietrza w Rzeszowie Jasionce w wieloleciu 1999-215 oraz we Włodawie w wieloleciu 29-215. Podano roczną i roczną bez lata liczbę stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15 o C dla miast Polski oraz miesięczną liczbę stopniodni grzania dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C oraz dla Sd(18 o C; 15 o C) wg EUROSTAT-u dla analizowanych miast. W artykule przedstawiono procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie w 215 r. w wybranych miastach względem najcieplejszego Przemyśla i oraz w miastach całej Polski względem najcieplejszego Wrocławia. Omówiono zmiany zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1999-215 dla Rzeszowa Jasionki, 29-215 dla Lublina Radawca i Włodawy oraz 26-215 dla Krosna względem najcieplejszego roku w analizowanym wieloleciu. Podano przykład wpływu przyjętej temperatury bazowej budynku na ocenę procentowej zmiany zużycia energii w poszczególnych latach wielolecia względem najcieplejszego roku. 1. Średnia roczna temperatura powietrza w miesiącach grzewczych Ze średnich dziennych temperatur powietrza [1, 2] obliczono średnią miesięczną temperaturę dla wybranych miast w 215 r. Następnie obliczono średnią roczną temperaturę powietrza (rys. 1) oraz średnią temperaturę w miesiącach grzewczych (rok bez czerwca, lipca i sierpnia). Najniższe średnie roczne temperatury powietrza w 215 r. wystąpiły w Zakopanem (7,21 o C), Suwałkach (8,27 o C), Białymstoku (8,67 o C) i Lesku (8,98 o C). Najwyższe średnie roczne temperatury w 215 r. wystąpiły we Wrocławiu (11,57 o C), Opolu (1,85 o C) i Kołobrzegu (1,64 o C). Średnie roczne temperatury w analizowanych miastach południowowschodniej Polski wynosiły 1,28 o C w Przemyślu, 1,14 o C w Rzeszowie Jasionka, 9,6 o C w Dęblinie Irenie, 9,57 o C we Włodawie, 9,51 o C w Terespolu, 9,44 o C w Lublinie Radawcu i 8,98 o C w Lesku. Dla branży ciepłowniczej bardziej interesująca od średniej rocznej temperatury powietrza jest średnia temperatura obliczona jedynie w miesiącach grzewczych, to jest roczna bez lata (czerwca, lipca i sierpnia). Średnia temperatura powietrza w dziewięciu miesiącach roku, w których ogrzewa się budynki była najniższa w 215 r. (rys. 2) w Zakopanem (4,4 o C) ), Suwałkach (5,21 o C) i Białymstoku (5,57 o C). Najwyższe średnie temperatury wystąpiły we Wrocławiu (8,44 o C), Kołobrzegu (8 o C) i Opolu (7,56 o C). Średnie temperatury roczne bez lata w analizowanych miastach południowo-wschodniej Polski wynosiły od 6,97 o C w Przemyślu, 6,74 o C w Rzeszowie Jasionce, 6,2 o C w Dęblinie Irenie, 6,23 o C we Włodawie, 6,28 o C w Terespolu, 6,16 o C w Lublinie Rudawcu do 5,8 o C w najzimniejszym Lesku. W miastach południowo-wschodniej Polski najniższa średnia roczna temperatura bez lata była w Lesku (5,8 o C), które leży 422 m nad poziomem morza. W najbliżej leżącym Leska, w odległości około 5 km, najcieplejszym Przemyślu średnia roczna temperatura wynosiła 6,97 o C. Przemyśl leży na wysokości 28 m npm. Różnica położenia obu miejscowości wyno- 1
si 142 m. Dla powietrza wilgotnego przyjmuje się, że ze spadkiem ciśnienia atmosferycznego na każde 1 m wysokości pionowy gradient temperatury powietrza wynosi,6 o C/1 m. W Lesku temperatura może być o,85 o C niższa niż w Przemyślu z tego powodu, że leży wyżej nad poziomem morza. 24 215 r. Średnia temperatura powietrza ( o C) 21 18 15 12 9 6 Zakopane Suwałki Białystok Lesko Lublin Radawiec Terespol Dęblin/Irena Rzeszów Jasionka Przemyśl Kołobrzeg Opole Wrocław 3-3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Rok Miesiące roku i rok (-) Rys. 1. Średnia miesięczna oraz średnia roczna temperatura powietrza w wybranych miastach południowo-wschodniej Polski oraz w trzech najcieplejszych i trzech najzimniejszych miastach Polski w 215 r. 14 215 r. 12 Rok Rok bez lata Średnia temperatura powietrza ( o C) 1 8 6 4 2 Zakopane Suwałki Białystok Elbląg Lesko Kielce Mława Jelenia Góra Mirosławiec Gdańsk-Rębiechowo Chojnice Lublin Radawiec Dęblin/Irena Włodawa Ostrołęka Terespol Malbork Katowice Gdańsk Łeba Kraków Toruń Rzeszów Jasionka Darłówek Łódź Lublinek Koszalin 2 Gdynia Oksywie Szczecin Przemyśl Hel Bielsko-Biała Ustka Warszawa Okęcie Gorzów WLKP Świnoujście Kalisz Zielona Góra Poznań Opole Kołobrzeg Wrocław Rys. 2. Średnia roczna temperatura powietrza oraz średnia roczna temperatura bez lata (uszeregowana rosnąco) w wybranych miastach Polski w 215 r.
Na rys. 3 podano średnie roczne i średnie roczne bez lata temperatury powietrza w Rzeszowie Jasionce w wieloleciu 1999-215 oraz we Włodawie w wieloleciu 29-215. W Rzeszowie Jasionce najzimniejszym rokiem był 21 r. o średniej rocznej temperaturze powietrza 8,16 o C i średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 4,41 o C. Drugi w tym rankingu był rok 25 o średniej rocznej temperaturze powietrza 8,19 o C, ale dla ciepłownictwa zimniejszy był rok 23 o średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 4,65 o C. Najcieplejszym był rok 215 o średniej rocznej temperaturze powietrza 1,14 o C, ale dla ciepłownictwa najcieplejszy był rok 214 o średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 7,14 o C. We Włodawie najzimniejszym rokiem był 21 o średniej rocznej temperaturze powietrza 7,73 o C i średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 3,69 o C. Najcieplejszym był rok 215 o średniej rocznej temperaturze powietrza 9,57 o C oraz o średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 6,23 o C. 12 1 Rzeszów Jasionka roczna Rzeszów Jasionka roczna bez lata Włodawa roczna Włodawa roczna bez lata y =,51x + 8,5251 R 2 =,1775 y =,419x + 5,3537 R 2 =,741 Średnia temperatura powietrza ( o C) 8 6 4 2 1999 r. 2 r. 21 r. 22 r. 23 r. 24 r. 25 r. 26 r. 27 r. 28 r. 29 r. 21 r. 211 r. 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 3. Średnie roczne i roczne bez lata temperatury powietrza w Rzeszowie Jasionce w wieloleciu 1999-215 oraz we Włodawie w wieloleciu 29-215 Styczeń 215 r. był najcieplejszym miesiącem we Włodawie od 29 r. ze średnią miesięczną temperaturą powietrza,69 o C (rys. 4). Styczeń 21 r. był najzimniejszym miesiącem w wieloleciu 29-215 o średniej temperaturze powietrza -8,98 o C. Wrzesień 215 r. był najcieplejszym miesiącem analizowanego wielolecia o średniej temperaturze 14,97 o C. Najzimniejszym miesiącem był wrzesień 213 r. o średniej temperaturze 11,57 o C. Grudzień był we Włodawie najcieplejszy w 215 r. o średniej temperaturze powietrza 3,22 o C. Najzimniejszym był grudzień 21 r. o średniej temperaturze powietrza -4,87 o C. We Włodawie od 212 do 215 r. rośnie średnia roczna temperatura powietrza oraz średnia roczna bez lata. Podobnie jak we Włodawie, w wielu miastach Polski, np. Ustce, Łebie, Helu, Gdańsku, Gdańsku Rębiechowie, Krakowie czy Kaliszu rok 215 r. był cieplejszy niż 214 r. W niektórych miastach Polski to rok 214 był cieplejszy niż 215 r., np. w Szczecinie czy Katowicach. W Katowicach najcieplejszym rokiem był 214 r. o średniej rocznej temperaturze powietrza 9,93 o C i średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 7,29 o C. Nieco chłodniejszy od 214 r. był rok 215 o średniej rocznej temperaturze powietrza 9,78 o C i średniej temperaturze powietrza w miesiącach grzewczych 6,53 o C. 3
25 Włodawa 29 r. 2 21 r. 211 r. Średnia temperatura powietrza ( o C) 15 1 5-5 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Rok Rok bez lata -1 Miesiące roku, rok, rok bez lata (-) Rys. 4. Średnie miesięczne, roczne i roczne bez lata temperatury powietrza we Włodawie w wieloleciu 29-215 Na rys. 5 podano prostą regresji średniej dobowej temperatury powietrza we Włodawie i Terespolu względem średniej dobowej temperatury powietrza w Lublinie Rudawcu. Istnieje bardzo duża korelacja między średnimi dobowymi temperaturami powietrza w tych miastach południowo-wschodniej Polski. 3 215 r. Średnia dobowa temperatura powietrza ( o C) 25 2 15 1 5-5 Włodawa Terespol y = 1,12x +,443 R 2 =,9913 y =,9815x +,251 R 2 =,9833-1 -15-15 -1-5 5 1 15 2 25 3 Średnia dobowa temperatura powietrza w Lublinie Radawcu ( o C) Rys. 5. Prosta regresji średniej dobowej temperatury powietrza we Włodawie i Terespolu względem średniej dobowej temperatury powietrza w Lublinie Radawcu w 215 r. 4
2. Liczba stopniodni grzania Przy obliczeniu strat ciepła w budynku bierze się pod uwagę takie czynniki jak: - współczynnik przenikalności ciepła wszystkich części budynku, które są przyczyną strat ciepła (ściany, dach, okna, drzwi itd.), - zewnętrzną powierzchnię tych części budynku; - różnice między wewnętrzną i zewnętrzną temperaturą powietrza, - straty wentylacji. Ciepło grzania wymagane do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej określa wzór: q = ua(t w - t z ) - I dla t w > t z (1) gdzie: q - ciepło wymagane do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej, u - całkowity współczynnik przenikania ciepła przez elementy budynku, A - powierzchnia elementów budynku, t w - temperatura wewnętrzna powietrza, t z - temperatura zewnętrzna powietrza, I - wewnętrzne zyski energii od ludzi, urządzeń i promieniowania słonecznego. Bazowa temperatura t b jest temperaturą zewnętrzną, powyżej której praca systemu grzewczego nie jest wymagana. Wstawiając warunki t b =t z i q= do (1) i rozwiązując względem t b otrzymujemy: t b = t w - I/uA (2) Równanie (2) dostarcza definicji bazowej temperatury t b jako temperatury wewnętrznej powietrza pomniejszonej o poziom wewnętrznych zysków energii. Jako średnią temperaturę powietrza w mieszkaniu przyjmuje się 2 o C, ale w wielu krajach wynosi ona od 18 o C do 22 o C. Energia w gospodarstwach domowych przeznaczona jest na ogrzewanie pomieszczeń, grzanie wody użytkowej, przygotowanie posiłków, suszenie odzieży i bielizny. To zużycie można przedstawić w postaci najprostszego modelu [3]: E = a + b Sd(t b ) + e (3) gdzie: E - zużycie energii, a, b - współczynniki, Sd(t b ) - funkcja liczby stopniodni w zależności od bazowej temperatury t b, t b - bazowa temperatura, 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 użytkowej, przygotowanie posiłków, suszenie odzieży i bielizny. Wielkość b Sd(t b ) jest zmiennym zużyciem energii na ogrzewanie budynków zależnym od przebiegu pogody. Rzeczywista temperatura bazowa, od której rozpoczyna się ogrzewanie budynków, waha się od 12 o C do 18 o C. Zależy ona w dużym stopniu od jakości izolacji termicznej budynku, wyposażenia mieszkań, przyzwyczajeń ludzi i klimatu. Ostatnio przyjmowane temperatury bazowe dla nowo wznoszonych budynków wynoszą od 1 o C do 15 o C. Dla dobrze izolowanych domów temperatura bazowa może być niższa, ponieważ coraz liczniejsze wewnętrzne źródła ciepła (pralki. lodówki, żelazka, suszarki, komputery, telewizory, radia, lampy, ludzie) w większym stopniu dogrzewają mieszkania. 5
Ten sam budynek dla temperatury wewnętrznej powietrza t w równej 23 o C może mieć temperaturę bazową t b =18 o C, dla t w =2 o C może mieć t b =15 o C lub dla t w =18 o C może mieć t b =13 o C. Dla budynków szpitali zakłada się temperaturę bazową t b od 18 o C do 19 o C, ponieważ utrzymuje się w nich wyższą temperaturę powietrza wewnętrznego niż w budynkach mieszkalnych. Uśrednioną 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. [4] wynosiła ona 18,5 o C w 1987 r. i 15,2 o C w 1998 r. W Polsce duże osiedla domów wielopiętrowych ocieplonych styropianem o grubości 1 mm i ogrzewanych osiedlowymi ciepłowniami rozpoczynają ogrzewanie przy kilkudniowej średniej kroczącej średniej dobowej temperaturze powietrza zewnętrznego 15 o C. Do dalszej analizy zużycia energii na ogrzewanie przyjmiemy bazową temperaturę 15 o C. Jeżeli zużycie energii w i-tym roku kalendarzowym wyniosło E i =a+b Sd(t b ) i +e, to dla populacji gospodarstw domowych, która nie uległa istotnym zmianom można założyć zużycie energii w j-tym roku E j =a+b Sd(t b ) j +e. Iloraz Sd(t b ) i /Sd(t b ) j. określa zmianę zużycia energii na ogrzewanie budynków w i-tym roku kalendarzowym względem j-tego roku o liczbie stopniodni grzania Sd(t b ) j. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w i-tym roku kalendarzowym względem j-tego roku wynosi: 1% [ Sd( tb) i Sd( tb) j ] Sd( tb) i Z = = [ 1] 1% (4) Sd( t ) Sd( t ) b j 3. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) w 215 r. b j Roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) w 215 r. obliczoną z definicji dla wybranych miast Polski podano na rys. 6. Najzimniejszym z analizowanych miast całej Polski było Zakopane o rocznej liczbie stopniodni grzania Sd(15 o C)=397,5 o Cdzień i o Sd(15 o C)=314,7 o Cdzień bez czerwca, lipca sierpnia (bez lata, w którym nie ogrzewa się mieszkań w Polsce). Drugim miastem w tym rankingu były Suwałki o Sd(15 o C)=2722,25 o Cdzień i Sd(15 o C)=2689,9 o Cdzień bez lata a trzecim Lesko o Sd(15 o C)=2594,7 o Cdzień i Sd(15 o C)=2568,7 o Cdzień bez lata, które leży 422 m nad poziomem morza. Najcieplejszym miastem był Wrocław następnie Kołobrzeg i Opole. Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) dla analizowanych siedmiu miast południowo-wschodniej Polski przedstawiono na rys. 7 a na rys. 8 miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C obliczoną z definicji oraz Sd(18 o C; 15 o C) obliczoną z definicji EUROSTAT-u dla Włodawy w 215 r. Wartości liczby stopniodni grzania wartości Sd(18 o C) dla temperatury bazowej 18 o C oraz Sd(18 o C; 15 o C) dla temperatury bazowej 18 o C i temperatury granicznej 15 o C wg Eurostat-u w wielu miesiącach roku ( luty, marzec, kwiecień, maj, wrzesień, październik, listopad i grudzień) praktycznie się nie różnią (rys. 8). Powstaje więc pytanie po co Eurostat wprowadził taką udziwnioną metodę. Miesięczne wartości Sd(18 o C) można obliczyć ze wzoru Hitchin a ze średnich miesięcznych temperatur powietrza a wartości Sd(18 o C; 15 o C) można liczyć jedynie z definicji ze średnich dziennych temperatur. Jeżeli wszystkie dni sezonu grzewczego mają t śr <t gr =15 o C, to Sd(18 o C)=Sd(18 o C; 15 o C). Różnice między wartościami Sd(18 o C) a Sd(18 o C; 15 o C) są tym większe im więcej jest dni o średniej temperaturze dziennej powietrza zewnętrznego między 15 o C i 18 o C. Na rys. 9 przedstawiono miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C obliczoną z definicji oraz Sd(18 o C; 15 o C) obliczoną z definicji EU- ROSTAT-u dla Włodawy w wieloleciu 213-215. Wartości rocznej liczby stopniodni grza- 6
nia Sd(18 o C; 15 o C) oraz wartości rocznej liczby stopniodni grzania Sd(18 o C) dla Włodawy w latach 213-215 niewiele się różnią. 35 215 r. Liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) 3 25 2 15 1 5 Zakopane Suwałki Lesko Elbląg Kielce Mława Lublin Radawiec Jelenia Góra Dęblin/Irena Mirosławiec Chojnice Gdańsk-Rębiechowo Terespol Ostrołęka Malbork Katowice Rzeszów Jasionka Gdańsk Łeba Przemyśl Darłówek roczna roczna bez lata Bielsko-Biała Koszalin Gdynia Oksywie Szczecin Hel Ustka Kalisz Gorzów WLKP Zielona Góra Świnoujście Opole Kołobrzeg Rys. 6. Roczna oraz roczna zmniejszona o liczbę stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) obliczona z definicji dla wybranych miast Polski w 215 r. 5 215 r. Liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) ( o Cdzień) 45 4 35 3 25 2 15 1 Lesko Lublin Radawiec Dęblin Irena Włodawa Terespol Rzeszów Jasionka Przemyśl 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Miesiące roku (-) Rys. 7. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) obliczona z definicji w wybranych miastach południowo-wschodniej Polski w 215 r. 7
7 Włodawa 215 r. Sd(12oC) Liczba stopniodni grzania ( o Cdzień) 6 5 4 3 2 Sd(13oC) Sd(14oC) Sd(15oC) Sd(16oC) Sd(17oC) Sd(18oC) Sd(18oC; 15oC) Sd(18,3oC) Sd(19oC) Sd(2oC) 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Miesiące roku (-) Rys. 8. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C obliczona z definicji oraz Sd(18oC; 15oC) obliczona z definicji EUROSTAT-u dla Włodawy w 215 r. Roczna liczba stopniodni grzania bez lata ( o Cdzień) 5 45 4 35 3 25 2 15 1 Włodawa Sd(12oC) Sd(13oC) Sd(14oC) Sd(15oC) Sd(16oC) Sd(17oC) Sd(18oC) Sd(18oC; 15oC) Sd(18,3oC) Sd(19oC) Sd(2oC) 5 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 9. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C obliczona z definicji oraz Sd(18 o C; 15 o C) obliczona z definicji EUROSTAT-u dla Włodawy w wieloleciu 213-215 8
4. Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 215 r. w polskich miastach Jeżeli znane są miesięczne liczby stopniodni grzania, to z rocznej liczby stopniodni grzania usuwa się miesięczne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia. Roczne zużycie energii na ogrzewanie budynków jest zależne liniowo od tak obliczonej liczby stopniodni grzania. Jeżeli liczba stopniodni grzania w 215 r. w Lesku wynosiła Sd(15 o C)=2568,7 o Cdni a w najcieplejszym mieście Przemyślu Sd(15 o C)=2278,1 o Cdni, to zużycie energii na ogrzewanie identycznego budynku w Lesku było większe o (2568,7 o Cdni/2278,1-1)1% =12,76% niż w Przemyślu (rys. 1). Zużycie energii na ogrzewanie w 215 r. tego samego budynku było większe o: 12,76% w Lesku, 8,57% w Krośnie, 8,25% w Lublinie Radawcu, 7,88% w Dęblinie Irenie, 7,79% we Włodawie, 7,2% w Terespolu, 2,34% w Rzeszowie Jasionce niż w najcieplejszym Przemyślu. Jeżeli na ogrzanie budynku w najcieplejszym Przemyślu zużyto 2 m 3 (2222 kwh) gazu wysokometanowego E, to na ogrzanie identycznego budynku zużyto w: - Lesku 2255,2 m 3 (2555,3 kwh) gazu wysokometanowego E, - Krośnie 2171,4 m 3 (24124,3 kwh) gazu wysokometanowego E, - Lublinie Radawcu 2165 m 3 (2453,2 kwh) gazu wysokometanowego E, - Dęblinie Irenie 2157,6 m 3 (2397,9 kwh) gazu wysokometanowego E, - Włodawie 2155,8 m 3 (2395,9 kwh) gazu wysokometanowego E. - Terespolu 214,4 m 3 (23779,8 kwh) gazu wysokometanowego E. - Rzeszowie Jasionce 246,8 m 3 (22739,9 kwh) gazu wysokometanowego E. 14 215 r. 13 Procentowa różnica zużycia energii względem Przemyśla (%) 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Lesko Krosno Lublin Radawiec Dęblin Irena Włodawa Terespol Rzeszów Jasionka Przemyśl Rys. 1. Procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 215 r. w analizowanych miastach w stosunku do najcieplejszego miasta Przemyśla obliczone z rocznej Sd(15 o C) pomniejszonej o miesięczne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia 9
Największe zużycie energii w Lesku wynika z położenia miasta 422 m nad poziomem morza. Druga w tym rankingu miejscowość Krosno leży 278 m npm a trzecia Lublin Radawiec 24 m npm. Najcieplejszy Przemyśl leży na wysokości 28 m npm ale leży on najdalej na południe. W całej Polsce te procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie (rys. 11) w 215 r. były jeszcze większe niż w analizowanych miastach południowo-wschodniej Polski. Zużycie energii na ogrzewanie w 215 r. tego samego budynku było większe o: 61,7% w Zakopanem, 44,2% w Suwałkach, 37,7% w Lesku i 37,4% w Elblągu niż w najcieplejszym Wrocławiu. W analizowanych miastach zużycie energii na ogrzewanie było większe o: 37,7% w Lesku, 32,6% w Krośnie, 32,2% w Lublinie Rudawcu, 31,8% w Dęblinie Irenie, 31,7% we Włodawie,3,7% w Terespolu, 25% w Rzeszowie Jasionce, 22,2% w Przemyślu i 16,2% w Tarnowie niż w najcieplejszym Wrocławiu. 65 215 r. Procentowa różnica zużycia energii na ogrzewanie budynków (%) 6 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Zakopane Suwałki Lesko Elbląg Kielce Krosno Mława Lublin Radawiec Jelenia Góra Dęblin/Irena Włodawa Mirosławiec Chojnice Terespol Ostrołęka Malbork Katowice Rzeszów Jasionka Gdańsk Łeba Przemyśl Darłówek Bielsko-Biała Koszalin Gdynia Oksywie Hel Ustka Tarnów Kalisz Gorzów WLKP Zielona Góra Świnoujście Opole Kołobrzeg Rys. 11. Procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 215 r. w analizowanych miastach w stosunku do najcieplejszego miasta Wrocławia obliczone z rocznej Sd(15 o C) pomniejszonej o miesięczne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia 5. Zmiany w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu Na rys. 12 podano roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) i roczną bez lata oraz roczną liczbę stopniodni grzania Sd(18 o C; 15 o C) obliczoną wg metody EUROSTAT-u i roczną bez lata w wieloleciu 1999-215 dla Rzeszowa Jasionki. Najzimniejszym rokiem według kryterium rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata był rok 23 o Sd(15 o C) =2911,1 o Cdni ale najzimniejszym rokiem według kryterium rocznej liczby stopniodni grzania wg EUROSTAT-u Sd(18 o C; 15 o C) bez lata był 21 r. o Sd(18 o C; 15 o C)=3673,2 o Cdni. Rok 21 był zbliżonym ciepłowniczo do 23 r. o Sd(15 o C)=298,2 o Cdni i Sd(18 o C; 15 o C)=3673,2 o Cdni. Najcieplejszym w wieloleciu 1999-215 był rok 214 o rocznej liczbie stopniodni grzania bez lata równej Sd(15 o C)=2227,8 o Cdni i Sd(18 o C; 15 o C)=2935,8 o Cdni. Procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie budynków obliczoną względem najcieplejszego 214 r. z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata przedstawiono na 1
rys. 13 dla Rzeszowa Jasionki w wieloleciu 1999-215. W 23 r. zużyto o 3,7% a w 21 r. o 3,5% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 214 r. W zbliżonych ciepłowniczo ciepłych latach 2, 28 i 215 zużyto odpowiednio 4,6%, 4,6% i 4,7% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 214 r. Na rys. 14 przedstawiono procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie budynków obliczoną względem najcieplejszego 215 r. z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata dla Włodawy i Lublina Radawca w wieloleciu 29-215. We Włodawie w 21 r. zużyto o 26,67% a w 212 r. o 2,94% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 215 r. W zbliżonych ciepłowniczo ciepłych latach 29 i 211 zużyto odpowiednio 13,52% i 12,48% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 215 r. 45 Rzeszów Jasionka 4 35 Sd(18oC; 15oC) roczna Sd(18oC; 15oC) roczna bez lata Sd(15oC) roczna Sd(15oC) roczna bez lata Liczba stopniodni grzania ( o Cdzień) 3 25 2 15 1 5 1999 r. 2 r. 21 r. 22 r. 23 r. 24 r. 25 r. 26 r. 27 r. 28 r. 29 r. 21 r. 211 r. 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 12. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) i roczna bez lata oraz roczna liczba stopniodni grzania Sd(18 o C; 15 o C) wg EUROSTAT-u i roczna bez lata w wieloleciu 1999-215 dla Rzeszowa Jasionki W Lublinie Radawcu najcieplejszym w wieloleciu 29-215 był też rok 215. W stosunku do tego roku w najzimniejszym 21 r. zużyto o 26,69% więcej energii na ogrzewanie budynków. W drugim w tym rankingu 212 r. zużyto o 18,93% więcej energii niż w najcieplejszym 215 r. W zbliżonych ciepłowniczo ciepłych latach 29 i 211 zużyto odpowiednio 12,34% i 12,12% więcej energii na ogrzewanie budynków niż w najcieplejszym 215 r. 11
35 Rzeszów Jasionka Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie (%) 3 25 2 15 1 5 1999 r. 2 r. 21 r. 22 r. 23 r. 24 r. 25 r. 26 r. 27 r. 28 r. 29 r. 21 r. 211 r. 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 13. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków obliczona względem najcieplejszego 214 r. z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata dla Rzeszowa Jasionki w wieloleciu 1999-215 3 Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków (%) 25 2 15 1 5 Włodawa Lublin Radawiec 29 r. 21 r. 211 r. 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 14. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków obliczona względem najcieplejszego 215 r. z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata dla Włodawy i Lublina Radawca w wieloleciu 29-215 12
7 Krosno 6 Procentowa zmiana zużycia energii (%) 5 4 3 2 1 26 r. 27 r. 28 r. 29 r. 21 r. 211 r. 212 r. 213 r. 214 r. 215 r. Rok (-) Rys. 15. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków obliczona względem najcieplejszego 214 r. z rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) bez lata dla Krosna w wieloleciu 26-215 6. Wpływ temperatury bazowej na ocenę procentowej zmiany zużycia energii Przedstawione powyżej oceny procentowej zmiany zużycia energii na ogrzewanie dotyczą tylko temperatury bazowej 15 o C. Te budynki, które nie są dostatecznie ocieplone mogą mieć inną temperaturę bazową, np. t b =17 o C jak w przypadku małej kotłowni osiedlowej ogrzewanej gazem i olejem opałowym (rys. 16). Temperaturą bazową t b =17 o C jest ta wartość t b krzywej regresji miesięcznego zużycia energii na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(t b ), dla której krzywa regresji jest najbardziej zbliżona do prostej. Również utrzymywanie wyższej wewnętrznej temperatury powietrza powoduje podwyższenie temperatury bazowej. Jeżeli przy temperaturze powietrza w mieszkaniach 2 o C budynek ma t b =15 o C, to przy temperaturze powietrza w mieszkaniach 22 o C budynek będzie miał t b =17 o C. Dla osiedla mieszkaniowego temperatura bazowa jest średnią z temperatur bazowych wszystkich mieszkań. Proste regresji miesięcznego zużycia energii na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania dla analizowanej kotłowni osiedlowej (rys. 16) mają postać: Z=1,58 Sd(18 o C)+112,35 (GJ), R 2 =,9567 (rys. 17) Z=1,1314 Sd(17 o C)+112,35 (GJ), R 2 =,9643 (rys. 18) Z=1,323 Sd(15 o C)+112,35 (GJ), R 2 =,9626 (rys. 19) Proste regresji rocznego zużycia energii na CO+CWU względem rocznej liczby stopniodni grzania dla tej kotłowni osiedlowej (rys. 16) mają postać: Z=1,58 Sd(18 o C)+1348,2 (GJ), Z=1,1314 Sd(17 o C)+1348,2 (GJ), Z=1,323 Sd(15 o C)+1348,2 (GJ), 13
1 9 tb=14oc Miesięczna energia zużytego paliwa na CO+CWU (GJ) 8 7 6 5 4 3 2 1 tb=15oc tb=16oc tb=17oc tb=18oc y = -,12x 2 + 1,8988x + 112,35 R 2 =,9772 y = -,7x 2 + 1,636x + 112,35 R 2 =,9759 y = -,4x 2 + 1,39x + 112,35 R 2 =,9714 y = -9E-5x 2 + 1,1741x + 112,35 R 2 =,9647 y =,1x 2 +,9831x + 112,35 R 2 =,9576 1 2 3 4 5 6 7 8 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) obliczona z definicji ( o Cdzień) Rys. 16. Krzywe regresji drugiego stopnia miesięcznej energii zużytego paliwa na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(t b ) dla małej kotłowni osiedlowej. Wyznaczona temperatura bazowa t b =17 o C 1 Miesięczna energia zużytego paliwa na CO+CWU (GJ) 9 8 7 6 5 4 3 2 y = 1,58x + 112,35 R 2 =,9567 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(18 o C) obliczona z definicji ( o Cdzień) Rys. 17. Prosta regresji miesięcznej energii zużytego paliwa na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(18 o C) dla małej kotłowni osiedlowej. 14
1 9 Miesięczna energia zużytego paliwa na CO+CWU (GJ) 8 7 6 5 4 3 2 y = 1,1314x + 112,35 R 2 =,9643 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(17 o C) obliczona z definicji ( o Cdzień) Rys. 18. Prosta regresji miesięcznej energii zużytego paliwa na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(17 o C) dla małej kotłowni osiedlowej. 1 Miesięczna energia zużytego paliwa na CO+CWU (GJ) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 y = 1,323x + 112,35 R 2 =,9626 1 2 3 4 5 6 7 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15 o C) z definicji ( o Cdzień) Rys. 19. Prosta regresji miesięcznej energii zużytego paliwa na CO+CWU względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15 o C) dla małej kotłowni osiedlowej przed termomodernizacją. W Rzeszowie Jasionce w ostatnim dziesięcioleciu najzimniejszym był 21 r. a najcieplejszym 214 r. Dla poprawnej temperatury bazowej 17 o C roczne zużycie energii w analizowanej kotłowni osiedlowej wynosiło: w 214 r. zmienne 375,3715 GJ, stałe 1348,2 GJ, całkowite 4423,5715 GJ, 15
w 21 r. zmienne 3887,151 GJ, stałe 1348,2 GJ, całkowite 5235,351 GJ. W 21 r. zmienne zużycie energii na ogrzewanie było wyższe o (3887,151 GJ/375,3715 GJ-1) 1%= 26,4% niż w 214 r. a całkowite zużycie energii było wyższe o (5235,351 GJ/4423,5715 GJ-1) 1%=18,4% niż w 214 r. Dla innych źle przyjętych temperatur bazowych procentowa zmiana zmiennego i całkowitego zużycia energii w 21 r. względem najcieplejszego 214 r. jest inna niż dla poprawnej temperatury bazowej t b =17 o C (tabela 1). Tabela 1. Procentowa zmiana zużycia energii dla osiedla o temperaturze bazowej t b =15 o C, 17 o C i 18 o C w najzimniejszym 21 r. względem najcieplejszego 214 r. w ostatnim dziesięcioleciu 26-215 w Rzeszowie Jasionce 7. Wnioski Temperatura Procentowa zmiana bazowa Zmiennego zużycia energii Całkowitego zużycia energii o C % % 15 3,5 21 17 26,4 18,4 18 24,6 17,2 W miastach południowo-wschodniej Polski zużycie energii na ogrzewanie tego samego budynku o temperaturze bazowej 15 o C w 215 r. było większe o: 12,76% w Lesku, 8,57% w Krośnie, 8,25% w Lublinie Radawcu, 7,88% w Dęblinie Irenie, 7,79% we Włodawie, 7,2% w Terespolu, 2,34% w Rzeszowie Jasionce niż w najcieplejszym Przemyślu. W miastach całej Polski zużycie energii na ogrzewanie w 215 r. tego samego budynku było większe o: 61,7% w Zakopanem, 44,2% w Suwałkach, 37,7% w Lesku, 37,4% w Elblągu, 33,9% w Kielcach, 32,45 w Mławie, 31,9% w Jeleniej Górze, 31,8% w Dęblinie/Irenie, 31,3% w Mirosławcu, 3,9% w Chojnicach, 3,7% w Terespolu, 3,5 w Ostrołęce, 27,7% w Malborku, 26,3% w Katowicach, 23,3% w Łebie, 22,2% w Przemyślu, 19,7% w Darłówku, 17,3% w Helu, 16,8% w Ustce, 13,3% w Świnoujściu,., 12,3% w Opolu i 5,1% w Kołobrzegu niż w najcieplejszym Wrocławiu. Podobne analizy dla miast Polski przedstawiono dla 213 r. [5], sezonu grzewczego 213/214 r. [6] i dla miast całej Polski w 215 r. [7]. 6. Literatura [1] Ogimet. WWW.ogimet.com [2] www.wunderground.com/history [3] Degree-days: theory and application TM41:26. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS. [4] Błaziak M., Reszczyńska M.: Dostawy gazu ziemnego do odbiorców. Magazyn Polski Gaz i Nafta. PGNiG S.A., nr 8, 1998. [5] Dopke J.: Zużycie energii do ogrzewania budynków w 33 miastach Polski w 213 r. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 214 nr 5. [6] Dopke J.: Zużycie energii na ogrzewanie budynków w 34 miastach Polski w sezonie grzewczym 213/214 r. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 214 nr 1. [7] Dopke J.: Zużycie energii na ogrzewanie budynków w 215 r. w miastach Polski. WWW.pasywny-budynek.pl 19.1.216 r., WWW.cire.pl 2.1.216 r., WWW.ogrzewnictwo.pl 2.1.216 r. 16
Józef Dopke jozefdopke@wp.pl 15.2.216 r. All rights reserved. Materiał chroniony prawem autorskim wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą autora (Józef Dopke, jozefdopke@wp.pl). 17