Zużycie energii na ogrzewanie budynków w pierwszych czterech miesiącach sezonu grzewczego 216/217 Józef Dopke Słowa kluczowe: temperatura, średnia dzienna temperatura, średnia miesięczna temperatura, stopniodni grzania, liczba stopniodni grzania, skumulowana liczba stopniodni grzania, sezon grzewczy, zużycie energii, ogrzewanie, Białystok, Bielsko Biała, Chojnice, Częstochowa, Darłówko, Dęblin, Elbląg, Gdańsk, 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 Przedstawiono średnią temperaturę powietrza w okresie pierwszych czterech miesięcy sezonu grzewczego dla: Gdańska Rębiechowa dla sezonów grzewczych od 1987/88 do 216/17, Helu dla sezonów grzewczych od 1999/ do 216/17, Gdyni Oksywia dla sezonów grzewczych od 22/3 do 216/17. Na rysunku przedstawiono średnią temperaturę powietrza w okresie od 1 września 216 do 31 grudnia 216 dla pięćdziesięciu pięciu miast Polski. Omówiono zmianę zużycia energii w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego dla 55 miast Polski względem najcieplejszej w tym okresie miejscowości Ustki. Oceniono zużycie energii na ogrzewanie budynków w pierwszych czterech miesiącach obecnego sezonu grzewczego 216/17 względem identycznego okresu najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 dla wybranych miast Polski. Średnie temperatury powietrza w woj. pomorskim Ze średnich dziennych temperatur powietrza [1, 2] obliczono średnią miesięczną temperaturę powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego a następnie obliczono wartość średnią temperatury dla okresu od 1 września do 31 grudnia. W przypadku Gdańska Rębiechowa (rys. 1) najzimniejszymi czterema pierwszymi miesiącami sezonu cechował się sezon grzewczy 21/11 (od 1 września 21 do 31 grudnia 21 ) o średniej temperaturze powietrza 3,99 o C. Najcieplejszym, w przypadku tego kryterium, był sezon grzewczy 26/7 o średniej temperaturze powietrza 9,29 o C. Wartość średnia temperatury powietrza dla czterech pierwszych miesięcy sezonu grzewczego w okresie od 1987/88 do 216/17 wynosiła 6,1 o C. W Gdańsku Rębiechowie w bieżącym sezonie grzewczym 216/17 średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu wynosiła 6,75 o C i była wyższa o,65 o C od wartości średniej w okresie od 1987/88 do 216/17 W Helu (rys. 2) najzimniejszymi czterema pierwszymi miesiącami sezonu cechował się sezon grzewczy 21/11 (od 1 września 21 do 31 grudnia 21 ) o średniej temperaturze powietrza 5,75 o C. Najcieplejszym w przypadku tego kryterium był sezon grzewczy 26/7 o średniej temperaturze powietrza 1,58 o C. Wartość średnia temperatury powietrza dla czterech pierwszych miesięcy sezonu grzewczego w okresie od 1999/ do 216/17 wynosiła 8,12 o C. W Helu w bieżącym sezonie grzewczym 216/17 średnia temperatura 1
powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu wynosiła 8,29 o C i była wyższa o,17 o C od wartości średniej w okresie od 1999/ do 216/17 1 Gdańsk Rębiechowo Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego ( o C) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1987/88 1988/89 1989/9 199/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 1996/97 1997/98 1998/99 1999/ 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 średnia Rys. 1. Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego (od 1 września do 31 grudnia) oraz jej wartość średnia od sezonu grzewczego 1987/88 do 216/17 w Gdańsku Rębiechowie Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego ( o C) 12 1 8 6 4 2 1999/ 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 Hel 27/8 28/9 29/1 2111 Rys. 2. Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego (od 1 września do 31 grudnia) oraz jej wartość średnia od sezonu grzewczego 1999/ do 216/17 w Helu 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 średnia 2
Najniższą wartość średniej temperatury powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego w Gdyni Oksywiu (rys. 3) miał sezon grzewczy 21/11 (od 1 września 21 do 31 grudnia 21 ) o średniej temperaturze powietrza 5,4 o C. Najcieplejszym w przypadku tego kryterium był sezon grzewczy 26/7 o średniej temperaturze powietrza 1,28 o C. Wartość średnia temperatury powietrza dla czterech pierwszych miesięcy sezonu grzewczego w okresie od 22/3 do 216/17 wynosiła 7,61 o C. W Gdyni Oksywiu w bieżącym sezonie grzewczym 216/17 średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu wynosiła 7,9 o C i była wyższa o,29 o C od wartości średniej w okresie od 22/3 do 216/17 12 Gdynia Oksywie Średnia temperatura powietrza w pierwszych czterech miesiącach sezonu grzewczego ( o C) 1 8 6 4 2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 średnia Rys. 3. Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego (od 1 września do 31 grudnia) oraz jej wartość średnia od sezonu grzewczego 22/3 do 216/17 w Gdyni Oksywiu Średnią temperaturę powietrza w okresie od 1.9.216 do 31.1.216 dla 55 miast Polski przedstawiono na rys. 4. Najzimniejszymi miastami w tym okresie były Zakopane, Suwałki, Białystok, Lesko i Terespol. Najcieplejszymi miastami w analizowanym okresie były Ustka, Kołobrzeg, Świnoujście, Hel, Łeba, Koszalin, Gdynia Oksywie i Darłówek a więc miasta nadmorskie. Najzimniejszymi miastami na wybrzeżu wschodnim Polski były Elbląg o średniej temperaturze pierwszych czterech miesiącach sezonu grzewczego 216/17 6,25 o C, Chojnice 6,67 o C, Gdańsk Rębiechowo 6,75 o C, Malbork 7,38 o C, Gdańsk 7,41 o C i Lębork 7,76 o C. 3
Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego ( o C) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 216 Zakopane Suwałki Białystok Elbląg Kętrzyn Jelenia Góra Olsztyn Gdańsk-Rębiechowo Chojnice Mirosławiec Siedlce Lublin Radawiec Włodawa Ostrołęka Terespol Lesko Kielce Kłodzko Zamość Łeba Dęblin/Irena Katowice Krosno Malbork Lębork Darłówek Gdańsk Gdynia Oksywie Ustka Koszalin Sandomierz Łódź Lublinek Toruń Szczecin Hel Rzeszów Jasionka Bielsko-Biała Mława Kraków Przemyśl Świnoujście Zielona Góra Częstochowa Warszawa Okęcie Kalisz Kołobrzeg Nowy Sącz Gorzów WLKP Racibórz Tarnów Poznań Słubice Legnica Opole Wrocław Rys. 4. Średnia temperatura powietrza w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 216/17 (od 1 września do 31 grudnia 216 ) w 55 miastach Polski 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, 2] obliczono miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15 o C) [3] dla temperatury bazowej 15 o C [4, 5] w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 216/217 Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(t b ) obliczoną z wzoru Hitchin a dla temperatury bazowej od 12 o C do 2 o C w 216 dla Malborka podano w tabeli 1. Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 216/217 względem najcieplejszej Ustki (rys. 5) wynosiły od 55,8% w Zakopanem, 45,7% w Suwałkach, 43,1% w Białymstoku, 39,1% we Włodawie, 39% w Lesku i 36,3% w Terespolu do 6,8% w Gdyni Oksywiu, 5,8% w Darłówku, 5,7% w Łebie, 3,3% w Świnoujściu, 1,6% w Helu, i,9% w Kołobrzegu. 4
Tabela 1. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej t b od 12 o C do 2 o C obliczona z wzoru Hitchin a dla Malborka w 216 t b Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej t b ( o Cdzień) o C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 12 467,4 252,7 246,1 18,1 17,8 3,4,1,2 6 132,3 248,8 294,4 13 498,1 281,7 277,1 136,2 26,2 5,6,2,6 1,7 162 278,7 325,3 14 528,9 31,7 38,1 165,3 37,3 9,1,6 1,5 18,2 192,4 38,6 356,3 15 559,7 339,7 339,1 194,9 51,6 14,3 1,6 3,5 29,2 223,1 338,6 387,3 16 59,6 368,7 37,1 224,7 69,1 21,9 3,7 7,8 44,3 254 368,6 418,3 17 621,6 397,7 41,1 254,6 89,6 32,4 8,2 15,7 63,4 284,9 398,6 449,3 18 652,5 426,7 432,1 284,5 112,8 46,1 16,6 28,7 86,1 315,9 428,6 48,3 18,3 661,8 435,4 441,4 293,5 12,2 5,8 2,1 33,7 93,5 325,2 437,6 489,6 18 683,5 455,7 463,1 314,5 138,3 63,1 3,4 47,3 111,5 346,9 458,6 511,3 2 714,5 484,7 494,1 344,5 165,4 83,3 49,9 71 138,8 377,9 488,6 542,3 6 4 pierwsze miesiące sezonu grzewczego 216/217 Różnica zużycia energii na ogrzewanie względem Ustki (%) 5 4 3 2 1 Zakopane Suwałki Białystok Elbląg Kętrzyn Jelenia Góra Olsztyn Gdańsk-Rębiechowo Chojnice Mirosławiec Siedlce Lublin Radawiec Włodawa Ostrołęka Terespol Lesko Kielce Kłodzko Zamość Łeba Dęblin/Irena Katowice Krosno Malbork Lębork Darłówek Gdańsk Gdynia Oksywie Ustka Koszalin Sandomierz Łódź Lublinek Toruń Szczecin Hel Rzeszów Jasionka Bielsko-Biała Mława Kraków Przemyśl Świnoujście Zielona Góra Częstochowa Warszawa Okęcie Kalisz Kołobrzeg Nowy Sącz Gorzów WLKP Racibórz Tarnów Poznań Słubice Legnica Opole Wrocław Rys. 5. Różnica zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 216/17 względem najcieplejszego miasta Ustki dla 55 miast Polski Na rys. 6 przedstawiono procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 dla Gdyni Oksywia od sezonu grzewczego 22/3 do 216/17 W Gdyni Oksywiu w okresie od sezonu 22/3 do 216/17 najzimniejsze pierwsze cztery miesiące sezonu grzewczego były w sezonie 21/11 a najcieplejsze - w sezonie 26/7 Zużycie energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego w sezonie 21/11 było o 98,3% większe niż w najcieplejszym sezonie 26/7 W obecnym sezonie grzewczym 216/17 zużyto o 47,1% energii więcej niż w najcieplejszym sezonie 26/7 W najzimniejszym sezonie grzewczym 21/11 zużyto o 34,8% więcej niż w obecnym sezonie 216/17 5
1 Gdynia Oksywie Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 Rys. 6. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu 26/27 dla Gdyni Oksywia od sezonu grzewczego 22/3 do 216/17 Na rys. 7 podano procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 dla Helu od sezonu grzewczego 1999/ do 216/17 Dla tego okresu najcieplejszym był sezon grzewczy 26/7 a najzimniejszym 21/11 W czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 21/11 zużyto o 98,5% więcej energii na ogrzewanie niż w najcieplejszym sezonie 26/7 W sezonie 216/17 zużyto o 47,6% więcej energii niż w tym samym okresie najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 Na rys. 8 podano procentową zmianę zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 dla Gdańska Rębiechowa od sezonu grzewczego 1987/88 do 216/17 Dla tego okresu najcieplejszym był sezon grzewczy 26/7 a najzimniejszym 21/11 W czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 21/11 zużyto o 87,4% więcej energii na ogrzewanie niż w najcieplejszym sezonie 26/7 W sezonie 216/17 zużyto o 43,9% więcej energii niż w tym samym okresie najcieplejszego sezonu grzewczego 26/7 6
1 Hel Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1999/ 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13, 213/14 214/15 215/16 216/17 Rys. 7. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu 26/27 dla Helu od sezonu grzewczego 1999/2 do 216/217 9 Gdańsk Rębiechowo Zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu (%) 8 7 6 5 4 3 2 1 1987/88 1988/89 1989/9 199/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 1996/97 1997/98 1998/99 1999/ 2/1 21/2 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 Rys. 8. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego względem najcieplejszego sezonu 26/7 dla Gdańska Rębiechowa od sezonu grzewczego 1987/88 do 216/17 Wnioski 7
Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego 216/17 względem najcieplejszej Ustki wynoszą od 55,8% w Zakopanem, 45,7% w Suwałkach, 43,1% w Białymstoku, 39,1% we Włodawie, 39% w Lesku, 36,3% w Terespolu, 36,1% w Lublinie Rudawcu, 31% w Przemyślu, 23,8% w Nowy Sączu, 21,9% w Gdańsku Rębiechowie, 21,1% w Warszawie Okęciu, 21% w Tarnowie, 19,1% w Kaliszu, 17,3% w Poznaniu, 13,4% w Szczecinie, 12,1% w Słubicach do 6,8% w Gdyni Oksywiu, 5,8% w Darłówku, 5,7% w Łebie, 3,3% w Świnoujściu, 1,6% w Helu, i,9% w Kołobrzegu. W pierwszych czterech miesiącach obecnego sezonu grzewczego 216/17 w Gdyni Oksywiu, w Helu i Gdańsku Rębiechowie zużyto więcej energii na ogrzewanie budynków niż w tym samym okresie poprzedniego sezonu grzewczego 215/16 Na rys. 9 przedstawiono wyznaczenie krzywych regresji drugiego stopnia miesięcznego zużycia gazu ziemnego wysokometanowego E (w warunkach normalnych 11325 Pa, 273,15K) względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 18 o C w celu wyznaczenia temperatury bazowej budynku. Wyznaczona temperatura bazowa budynku wynosi t b =15 o C (rys. 1). Na rys. 11 przedstawiono stałe (zużycie paliwa na przygotowanie posiłków), zmienne (zużycie paliwa na ogrzewanie) i całkowite (suma) zużycie gazu ziemnego wysokometanowego dla analizowanego budynku w Gdyni Oksywiu dla czterech pierwszych miesięcy sezonu grzewczego od sezonu grzewczego 22/3 do 216/17 Zużycie zmienne gazu ziemnego wysokometanowego w Gdyni Oksywiu w najzimniejszym sezonie 21/11 było prawie dwukrotnie większe (128,1 m 3 ) niż w najcieplejszym 26/7 (69,2 m 3 ). Podobnie było i w przypadku Helu. Wielkość smogu w polskich miastach zależy więc również od przebiegu pogody. Im zimniejsze miesiące tym większy smog zarówno z niskich jak i wysokich emisji. Zużycie gazu ziemnego E w warunkach normalnych (m 3 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 12C 13oC 14oC 15oC 16oC 17oC 18oC y = -,8x 2 + 1,5773x + 18,5 R 2 =,982 y = -,5x 2 + 1,3517x + 18,5 R 2 =,9864 y = -,2x 2 + 1,1553x + 18,5 R 2 =,9883 y = 4E-6x 2 +,9816x + 18,5 R 2 =,9885 y =,2x 2 +,8498x + 18,5 R 2 =,9853 y =,3x 2 +,694x + 18,5 R 2 =,9863 y =,4x 2 +,578x + 18,5 R 2 =,9849 1 2 3 4 5 6 7 8 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) ( o Cdzień) Rys. 9. Krzywe regresji drugiego stopnia miesięcznego zużycia gazu ziemnego wysokometanowego E (w warunkach normalnych 11325 Pa, 273,15K) względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 18 o C dla budynku. Wyznaczona temperatura bazowa budynku t b =15 o C 8
Zużycie gazu ziemnego E w warunkach normalnych (m 3 ) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 12C 13oC 14oC 15oC 16oC 17oC 18oC y = 1,2124x + 18,5 R 2 =,9652 y = 1,128x + 18,5 R 2 =,979 y = 1,522x + 18,5 R 2 =,9865 y =,9837x + 18,5 R 2 =,9885 y =,9315x + 18,5 R 2 =,9839 y =,8654x + 18,5 R 2 =,9793 y =,8146x + 18,5 R 2 =,974 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(t b ) ( o Cdzień) Rys. 1. Proste regresji miesięcznego zużycia gazu ziemnego wysokometanowego E (w warunkach normalnych 11325 Pa, 273,15K) względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(t b ) dla temperatury bazowej od 12 o C do 18 o C dla budynku. Wyznaczona temperatura bazowa budynku t b =15 o C Zużycie gazu ziemnego wysokometanowego E (m 3 ) 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Gdynia Oksywie zużycie stałe zużycie zmienne zużycie całkowite 22/3 23/4 24/5 25/6 26/7 27/8 28/9 29/1 21/11 211/12 212/13 213/14 214/15 215/16 216/17 Rys. 11. Stałe, zmienne i całkowite zużycie gazu ziemnego wysokometanowego E (w warunkach normalnych 11325 Pa, 273,15K) w czterech pierwszych miesiącach sezonu grzewczego od sezonu grzewczego 22/3 do 216/17 dla budynku w Gdyni Oksywiu 9
Literatura [1] Ogimet. WWW.ogimet.com [2] www.accuweathecom [3] Degree-days: theory and application TM41:26. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS. [4] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku i prognozowanie zużycia gazu. GWiTS, 214 nr 6 st 21-214. [5] 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 23.1.217 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. 1