Średnie miesięczne temperatury powietrza w sezonie grzewczym 2010/2011 r.

Ze średnich dobowych temperatur powietrza [1] obliczono średnią miesięczną temperaturę powietrza.

Z pośród 20 analizowanych miast Polski (tabela 1) najniższa średnia miesięczna temperatura powietrza najczęściej występowała w Białymstoku (wrzesień, październik i listopad 2010 r. oraz styczeń, luty i marzec 2011 r.) (tabela 2).

Najwyższa średnia miesięczna temperatura powietrza najczęściej występowała we Wrocławiu (październik 2010 r. oraz styczeń, luty, marzec, kwiecień i maj 2011 r.).

Tabela 1. Lokalizacja geograficzna miejsca pomiarów meteorologicznych analizowanych dwudziestu miast Polski [1]

Średnie miesięczne temperatury powietrza w Białymstoku (tabela 2) we wrześniu (11,5°C), październiku (4,4ºC), grudniu (-6,3ºC) 2010 r. oraz lutym (-6°C), marcu 0,8ºC) i maju (12,6ºC) 2011 r. były niższe od średnich temperatur dla wielolecia 2006-2010, które wynosiły odpowiednio: 12,7ºC, 7,1ºC, -1,2ºC, -2,7ºC, 1,7ºC i 12,9ºC.

W listopadzie (4,5ºC) 2010 r. oraz styczniu (-2,3°C) i kwietniu (9,1 ºC) 2011 r. średnie miesięczne temperatury były wyższe od średnich wielolecia 2006-2010, które wynosiły 3,3ºC, -4,3ºC i 8 ºC.

Średnia temperatura powietrza w Białymstoku w sezonie grzewczym wynosiła 3,1ºC (rys. 1) i była niższa niż w wieloleciu 2006-2010 (7,5ºC) o 4,4ºC (rys. 2).

Średnie miesięczne temperatury powietrza we Wrocławiu (tabela 2) w listopadzie (6,9ºC) 2010 r. oraz w styczniu (1,1ºC), marcu (5,1ºC), kwietniu (12,3ºC) i maju (15,2ºC) 2011 r. były wyższe od średnich temperatur dla wielolecia 2006-2010, które wynosiły odpowiednio: 5,8ºC, -1,3°C, 4,1ºC, 10,2ºC i 14,2ºC.

We wrześniu (13,4°C), październiku (7,7ºC) i grudniu (-4,3°C) 2010 r. oraz lutym (-1,1ºC) 2011 r. średnie miesięczne temperatury były niższe od średnich wielolecia 2006-2010, które wynosiły: 14,4ºC, 9ºC, 0,5ºC i 0,9ºC.

Średnia temperatura powietrza w sezonie grzewczym we Wrocławiu wynosiła 6,3ºC (rys. 1) i była niższa niż w wieloleciu 2006-2010 (9,6ºC) o 3,3ºC (rys. 2).

Tabela 2. Średnia miesięczna temperatura powietrza [1] w miesiącach sezonu grzewczego 2010/2011 r. dla dwudziestu wybranych miast

Rys. 1. Średnia temperatura powietrza w sezonie grzewczym 2010/2011 r. dla dwudziestu wybranych miast Polski

Rys. 2. Średnia temperatura powietrza w sezonach grzewczych od najcieplejszego sezonu 2006/2007 r. do 2010/2011 r. dla dziesięciu polskich miast

Liczba stopniodni grzania w sezonie grzewczym 2010/2011 r

Od sezonu grzewczego 2006/2007 r. każdy następny jest chłodniejszy.

To oziębienie klimatyczne trwające już cztery sezony grzewcze powoduje, że rośnie liczba stopniodni grzania (tabela 3), od której liniowo jest zależne zużycie energii (paliw) na ogrzewanie budynków.

Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15ºC) obliczono z definicji [2] ze średnich dobowych temperatur powietrza tśr(i) [1]:

Uśrednioną rzeczywistą temperaturę bazową tb 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 18,5ºC w 1987 r. i 15,2ºC w 1998 r.

Duże osiedla domów wielopiętrowych ocieplonych styropianem o grubości 100 mm i ogrzewanych osiedlowymi ciepłowniami rozpoczynają ogrzewanie przy średniej temperaturze dobowej tb=15ºC.

Dalej założono temperaturę bazową 15ºC, przy której rozpoczynano ogrzewanie mieszkań w Polsce.

Tabela 3. Miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15oC) dla temperatury bazowej 15oC w miesiącach sezonu grzewczego 2010/2011 r. dla dwudziestu wybranych polskich miast

Obliczone miesięczne liczby stopniodni grzania Sd(15oC) podano w tabeli 3.

Najcieplejsze miasta

Z pośród analizowanych dwudziestu miast najcieplejszymi o najmniejszej liczbie stopniodni grzania Sd(15ºC) (rys. 3) w sezonie grzewczym 2010/2011 r. miastami były:

Wrocław (2456ºCdni), Legnica (2622ºCdni), Poznań (2707ºCdni) i Szczecin (2729ºCdni).

Najzimniejsze miasta

Z kolei najzimniejszymi miastami były:

Białystok (3251ºCdni), Olsztyn (3150ºCdni), Elbląg (2995ºCdni) i Malbork (2986ºCdni).

Dla dwudziestu analizowanych miast średnia arytmetyczna liczba stopniodni grzania wynosiła 2865°Cdni.

Miastami o liczbie Sd(15ºC) zbliżonej do średniej były w sezonie grzewczym 2010/2011 r. Łódź i Katowice.

Rys. 3. Liczba stopniodni grzania Sd(15oC) w sezonie grzewczym 2010/2011 r. dla dwudziestu wybranych miast Polski

Zużycie energii w domach mieszkalnych i budynkach użyteczności publicznej można przedstawić w postaci modelu [2]:

E = a + b·Sd(tb) + e                                                 (2)

gdzie:

• E - zużycie energii,
• a, b - współczynniki,
• Sd(tb) - funkcja liczby stopniodni w zależności od tb,
• tb - 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(tb) jest zmiennym zużyciem energii na ogrzewanie budynków zależnym od przebiegu pogody.

Jeżeli w identycznym budynku we Wrocławiu o Sd(15ºC)=2456°Cdni zużyto na ogrzewanie 1 jednostkę energii, to w Białymstoku o Sd(15ºC)=3251ºCdni zużycie energii na ogrzewanie wyniesie 3251ºCdni/2456ºCdni=1,324 jednostki energii, to jest o 32,4% więcej.

Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie tego same budynku dla analizowanych miast wynoszą od:

• 32,4% dla Białegostoku,
• 28,3% dla Olsztyna,
• 16,8% dla Łodzi,
• 15,4% dla Warszawy
• 10,2% dla Poznania,
• do 6,8% dla Legnicy (rys. 4).

Rys. 4. Wzrost zużycia energii na ogrzewanie budynków w analizowanych miastach w stosunku do najcieplejszego miasta Wrocławia w sezonie grzewczym 2010/2011r

Podobnie można ocenić różnice w zużyciu energii na ogrzewanie tego samego budynku dla analizowanych miast, jeżeli jako bazę odniesienia przyjmie się wartość średnią arytmetyczną Sd(15ºC)=2865oCdni dla dwudziestu miast.

Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie tego same budynku dla analizowanych miast wynoszą od:

• 13,5% dla Białegostoku,
• 9,9% dla Olsztyna,
• 0,2% dla Łodzi i Katowic,
• -1,1% dla Warszawy,
• -5,5% dla Poznania,
• -8,5% dla Legnicy,
• do -14,3% dla Wrocławia (rys. 5).

Miastami o zużyciu energii na ogrzewanie budynków najbardziej zbliżonej do średniej arytmetycznej były w sezonie grzewczym 2010/2011 r. Łódź i Katowice.

Rys. 5. Wzrost zużycia energii na ogrzewanie budynków w stosunku do średniego zużycia w dwudziestu analizowanych miastach w sezonie grzewczym 2010/2011 r.

Na rys. 6 przedstawiono zużycie gazu ziemnego wysokometanowego E na ogrzewanie domu wolnostojącego o powierzchni ogrzewanej 100 m2 z kotłem gazowym w wybranych pięciu miastach w sezonach grzewczych od 2006/2007 r. do 2010/2011 r.

W sezonie grzewczym 2010/2011 r. zużyto więcej gazu ziemnego w Białymstoku, Warszawie, Gdańsku i Szczecinie niż w poprzednim sezonie 2009/2010 r.

Jedynie we Wrocławiu sezon grzewczy 2010/2011 r. był cieplejszy niż sezon 2009/2010 r. i zużycie gazu na ogrzewanie było mniejsze.

Rys. 6. Zmienne zużycie gazu ziemnego wysokometanowego E na ogrzewanie domu wolnostojącego o powierzchni ogrzewanej 100 m2 z kotłem gazowym w wybranych pięciu miastach

Wnioski

W sezonie grzewczym 2010/2011 r. identyczny budynek zużył na ogrzewanie więcej energii (paliw) o:

• 32,4% w Białymstoku,
• 28,3% w Olsztynie,
• 22% w Elblągu,
• 21,6% w Malborku,
• 21,2% w Lublinie,
• 19,7% w Toruniu,
• 16,8% w Łodzi,
• 15,6 w Gdańsku,
• 15,4% w Warszawie,
• 15% w Krakowie,
• 14,5% w Koszalinie,
• 11,7% w Rzeszowie,
• 11,1% w Szczecinie,
• 10,2% w Poznaniu
• 6,8% w Legnicy,
• niż ten sam budynek w najcieplejszym mieście Wrocławiu (rys. 4).

Od sezonu grzewczego 2006/2007 r. każdy następny jest chłodniejszy.

To oziębienie klimatyczne powoduje, że zużywa się coraz więcej energii (paliw) na ogrzewanie budynków oraz wzrasta emisja dwutlenku węgla (rys. 7).

W Chinach w 2008 r. emisja dwutlenku węgla z zużycia energii była dwukrotnie wyższa niż w 1999 r. a w latach 1990-2008 wzrosła trzykrotnie [5].

W EU-27 emisja dwutlenku węgla z zużycia energii spadła z 4077 mln ton w 1990 r. do 3809 mln ton w 1999 r. i do 3787 mln ton w 2008 r. o 7,1%.

W okresie od 1999 r. do 2008 r. spadek emisji wyniósł 0,6%.

Liczba stopniodni grzania Sd(15ºC) dla Warszawy wynosiła 2597ºCdni w 1999 r. i 2307ºCdni w 2008 r. i zmalała o 11,2%.

Zużycie energii na ogrzewanie budynków spadło o 11,2% wskutek wpływu klimatu (rys. 8).

Rys. 7. Emisja dwutlenku węgla w wyniku zużycia energii przez największych światowych emitentów w latach 1990, 1999 i 2008 [7]

Rys. 8. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15ºC) obliczona z definicji i z wzoru Hitchin’a [2] dla k=0,799 dla Warszawy

Częste reklamacje odbiorców gazu ziemnego na wzrost wysokości rachunków są spowodowane zmianami klimatycznymi.

W latach 1956-2010 były jeszcze zimniejsze sezony grzewcze.

W 1956 r. liczba stopniodni grzania Sd(15ºC) dla Warszawy wynosiła 3408ºCdni , a w 1980 i 1987 r. 3186ºCdni.

Gdyby powtórzył się klimatycznie rok 1956, to w stosunku do 2008 r. zużycie paliw na ogrzewanie w Warszawie wzrosłoby o 47,7%.

Należy się liczyć z dalszym wzrostem zużycia paliw na ogrzewanie budynków w przypadku wystąpienia zimniejszych sezonów grzewczych [6, 7] i mieć naukowe narzędzia do przewidywania wzrostu tego zużycia energii na ogrzewanie budynków.

Literatura

[1] Ogimet. WWW.ogimet.com
[2] Degree-days: theory and application TM41:2006. 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. 1998.
[4] Dopke J.: Skumulowane zmienne zużycie gazu w sezonie grzewczym. WWW.cire.pl 02.03.2009 r.
[5] Viktoria Bolla, Velina Pendolovska: Eurostat. Statistics in fokus 10/2011. Driving forces behind EU-27 greenhouse gas emission over the decade 1999-2008
[6] Dopke J.: Ile paliw na ogrzewanie budynków zużyto w minionym sezonie grzewczym. WWW.ogrzewnictwo.pl 18.06.2010 r.
[7] Dopke J.: Wpływ ocieplenia klimatu na zużycie paliw na ogrzewanie w Warszawie. WWW.cire.pl 06.01.2010 r.

Józef Dopke
[email protected]

All rights reserved. This work may not be translated or copied in whole or in part without the written permission of the publisher ( Józef Dopke, [email protected]), 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.