[ Zamknij ]

Nowe zasady dotyczące cookies
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów na stronie Polityka Prywatności.


rejestracja



Skumulowane zmienne zużycie gazu ziemnego w sezonie grzewczym - Józef Dopke

Opublikowano: 02.03.2009
image

Autor: Józef Dopke

Słowa kluczowe: gaz ziemny, zużycie gazu, skumulowane zużycie gazu, stopniodni grzania, liczba stopniodni grzania, skumulowana liczba stopniodni grzania, temperatura bazowa, wskaźnik efektywności zużycia gazu na ogrzewanie, gospodarstwo domowe, sezon grzewczy

Zależność zużycia gazu od liczby stopniodni grzania
Zużycie gazu ziemnego lub (energii) w gospodarstwie domowym można podzielić na stałe i zmienne. Stałe zużycie gazu ziemnego przeznaczone jest na przygotowanie posiłków i podgrzewanie ciepłej wody użytkowej. Nie zależy ono od miesiąca roku. Zmienne zużycie gazu ziemnego zależy od przebiegu pogody i jest związane z ogrzewaniem mieszkania zajmowanego przez gospodarstwo domowe.

Zużycie gazu ziemnego (energii) można przedstawić w postaci najprostszego modelu dwu-parametrowego [1, 2]:

E=a+b·Sd(tb)+e                                          (1)
                          
gdzie: E - zużycie gazu ziemnego (energii), a, b - parametry, Sd(tb) - liczba stopniodni grzania zależna od tb, tb - bazowa temperatura, e – błąd metody.

Zmienne zużycie energii na ogrzewanie pomieszczeń w małych przedziałach czasu zależy liniowo od liczby stopniodni grzania Sd(tb) [2]. Parametr b określa wielkość zużycia gazu ziemnego (energii) na jeden stopniodzień grzania. Zużycie gazu ziemnego (energii) na cele nie związane z ogrzewaniem pomieszczeń określa parametr a. Jeżeli we wzorze (1) są stosowane dane miesięczne (roczne), to współczynniki a i b będą dotyczyły miesięcznego (rocznego) zużycia gazu. Błąd metody e może być spowodowany wpływem innych czynników nieuwzględnionych w modelu (3) (np. nasłonecznienie, wiatr) oraz niedokładnymi danymi. W wielu przypadkach trudno określić miesięczne zużycie gazu. Ma to miejsce wtedy gdy okres rozliczeniowy za gaz zaczyna się i kończy w środku miesiąca lub okres rozliczeń dotyczy wielu miesięcy.

Zużycie gazu ziemnego E w gospodarstwie domowym zajmującym mieszkanie o powierzchni ogrzewanej 100 m2, temperaturze wewnętrznej powietrza 20oC, z piecem dwufunkcyjnym, kuchnią gazową czteropalnikową, w Tczewie

W sezonie grzewczym 2002/2003 r. (liczonym od 1 września 2002 r. do 31.05.2003 r.) całkowite zużycie gazu wysokometanowego E w analizowanym mieszkaniu wynosiło 2507,55 m3 a liczba stopniodni grzania w Tczewie Sd(15oC)=3354,8oCdni. Stałe miesięczne zużycie gazu w 2002 i 2003 r. wynosiło 54,7 m3/miesiąc. Stałe zużycie gazu w dziewięciu miesiącach sezonu grzewczego 2002/2003 r. wynosiło 492,3 m3 a zmienne 2015,25 m3/rok. Parametry prostej miesięcznego zużycia gazu E względem miesięcznej liczby stopniodni grzania [3-7] wynoszą a=54,7 m3/miesiąc i


Zależność miesięcznego zużycia gazu E od liczby stopniodni grzania określa równanie (rys. 1):

E=54,7m3 + 0,6007 m3/( oCdzień)· Sd(15oC)                              (2)

Zależność rocznego zużycia gazu E od liczby stopniodni grzania określa równanie:
E=656,4m3 + 0,6007 m3/( oCdzień)· Sd(15oC)                            (3)

Wskaźnik efektywności zużycia gazu na ogrzewanie mieszkania wynosił w sezonie grzewczym 2002/2003 r. wg=0,006007 m3/(oCdzień m2) dla Sd(15oC) lub wg=0,004761 m3/(oCdzień m2) dla Sd(18,3oC)=4232,4oCdni. Zużycie zmienne gazu na 1 m2 powierzchni ogrzewanej wynosiło 20,15 m3/m2. Otrzymane wartości wskaźników odpowiadają wartościom dla budownictwa w PRL.


Rys. 1. Zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15oC) w okresie od 1 września 2002 r. do 30 maja 2003 r. dla domu wolnostojącego w Tczewie o powierzchni 100 m2, z kotłem dwufunkcyjnym i kuchnią gazową czteropalnikową

Zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania w sezonie grzewczym 2007/2008 r. określa równanie (rys. 2):

E=54,7m3 + 0,7487 m3/( oCdzień)· Sd(15oC)              (4)

Zależność rocznego zużycia gazu E od liczby stopniodni grzania określa równanie:

E=656,4m3 + 0,7487 m3/( oCdzień)· Sd(15oC)                     (5)

Rachunki wystawiane przez dostawcę gazu nie dotyczyły dni jednego miesiąca. Niektóre rachunki w sezonie grzewczym obejmowały 19 dni, inne 38 dni. Rachunki poza sezonem grzewczym były wystawione za okres od 21.06.2007 r. do 14.09.2007 r. Z rachunków wyznaczono zużycie gazu ziemnego E dla każdego miesiąca stosując aproksymację. Rozdział zużycia gazu na poszczególne miesiące jest zatem obarczony dużym błędem, ponieważ większość okresów rozliczeniowych zaczynała się i kończyła w połowie miesiąca. Takie oszacowanie miesięcznego zużycia gazu jest mniej dokładne niż spisywanie stanu gazomierza każdego pierwszego dnia miesiąca.


Rys. 2. Zależność miesięcznego zużycia gazu ziemnego E od miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(15oC) w okresie od 1 września 2007 r. do 30 maja 2008 r. dla domu wolnostojącego w Tczewie o powierzchni 100 m2, z kotłem dwufunkcyjnym i kuchnią gazową czteropalnikową

Stacje meteorologiczne podają najczęściej średnie miesięczne temperatury powietrza. Dlatego ze względu na brak średnich dziennych temperatur powietrza nie można dokładnie określić liczby stopniodni grzania dla okresu, dla którego wystawiono rachunek za gaz. Wyznaczenie prostej regresji miesięcznego zużycia gazu z rachunków względem miesięcznej liczby stopniodni grzania obarczone jest dużym błędem. Na rys. 1 i 2 widać duże rozrzuty punktów [Sd(15oC); E] wokół wyznaczonej prostej miesięcznego zużycia gazu E względem miesięcznej liczby stopniodni grzania.
W przypadku trudności w rozdzieleniu zużycia gazu z rachunków na kolejne miesiące sezonu grzewczego współczynniki prostej zużycia gazu względem liczby stopniodni grzania należy wyznaczać ze skumulowanego zmiennego zużycia gazu i skumulowanej liczby stop-niodni grzania. Punkty [ΣSd(tb)i ; ΣEi] dla i=1, 2, .. 9 lepiej będą się układały wokół wyznaczonej prostej skumulowanego zużycia gazu.

Zależność skumulowanego zmiennego zużycia gazu względem skumulowanej liczby stopniodni grzania w sezonie grzewczym

Od miesięcznego całkowitego zużycia gazu odejmuje się stałe miesięczne zużycie gazu i otrzymuje wartość zmiennego miesięcznego zużycia gazu Ez,i i dla i=1, 2, ,9. Następnie wyznacza się sumaryczne zużycie zmienne gazu i sumaryczną liczbę stopniodni grzania:


gdzie: Ez, i - zmienne zużycie gazu w i-tym miesiącu sezonu grzewczego,
Sd(tb)i - liczba stopniodni grzania dla i-tego miesiąca sezonu grzewczego, i=1 dla września, i =2 dla października, i=3 dla listopada,…, i=9 dla maja. Iloraz skumulowanego zmiennego zużycia gazu i skumulowanej liczby stopniodni grzania jest wartością współczynnika kierunkowego bj po j-tym miesiącu sezonu grzewczego. Określa on wielkość zużycia gazu ziemnego (energii) na jeden stopniodzień grzania.

(7)

Na rys. 3 podano zależność wartości współczynnika bj obliczonej po j -tym miesiącu sezonu grzewczego dla temperatury bazowej 15oC dla mieszkania o powierzchni ogrzewanej 100 m2, temperaturze wewnętrznej powietrza 20oC, z piecem dwufunkcyjnym, kuchnią gazową czteropalnikową w Tczewie. Już po czterech miesiącach sezonu grzewczego wartość współczynnika bj jest zbliżona do wartości obliczonej po dziewięciu miesiącach.

Na rys. 4 podano zależność skumulowanego zmiennego zużycia gazu E względem skumulowanej liczby stopniodni grzania Sd(15oC) sumowanych od dnia 1 września analizowanego sezonu grzewczego. Prosta regresji ma równanie::

E=0,6007· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2002/2003 r.                                    (8)
E=0,5661· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2006/2007 r.                                    (9)
E=0,7487· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2007/2008 r.                                    (10)

Miesięczne stałe zużycie gazu ziemnego E wynosiło 54,7 m3/miesiąc lub 1,798356 m3/dzień.


Miesiąc sezonu grzewczego i (j=1 - wrzesień, j=2 - październik, ...,j=9 -maj)
Rys. 3. Współczynnik kierunkowy bj obliczony po j-tym miesiącu sezonu grzewczego jako iloraz skumulowanego zmiennego zużycia gazu ziemnego E i skumulowanej liczby stopniodni grzania Sd(15oC) dla sezonów grzewczych 2002/2003 r., 2006/2007 r. i 2007/2008 r. Zużycie stałe 54,7 m3/miesiąc, 1,798356 m3/dzień



Rys. 4. Skumulowane zmienne zużycie gazu ziemnego E w mieszkaniu o powierzchni ogrzewanej 100 m2, temperaturze wewnętrznej powietrza 20oC, z piecem dwufunkcyjnym, kuchnią gazową czteropalnikową w Tczewie względem skumulowanej liczby stopniodni grzania Sd(15oC) dla sezonów grzewczych 2002/2003 r., 2006/2007 r. i 2007/2008 r. Zużycie stałe 54,7 m3/miesiąc, 1,798356 m3/dzień


Zależność całkowitego zużycia gazu E względem liczby stopniodni grzania Sd(15oC) dla analizowanych sezonów grzewczych ma postać:

E=54,7 + 0,6007· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2002/2003 r. (11)

E=54,7 + 0,5661· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2006/2007 r. (12)

E=54,7 + 0,7487· Sd(15oC) dla sezonu grzewczego 2007/2008 r. (13)

Na rys. 5 podano całkowite rzeczywiste zużycie gazu ziemnego E i teoretyczne obliczone z równań (11), (12), (3) oraz liczbę stopniodni grzania w poszczególnych miesiącach sezonów grzewczych. Całkowite zużycie gazu w piątym miesiącu sezonu grzewczego 2002/2003 r. jest zaniżone, a w szóstym miesiącu tego sezonu grzewczego zawyżone. Gdyby wartość zawyżenia szóstego miesiąca dodać do zużycia piątego miesiąca, to zużycie gazu zbliżyłoby się do zużycia teoretycznego obliczonego z równania (11).



Rys. 5. Rzeczywiste i teoretyczne miesięczne całkowite zużycie gazu ziemnego w mieszkaniu o powierzchni ogrzewanej 100 m2, temperaturze wewnętrznej powietrza 20oC, z piecem dwu-funkcyjnym, kuchnią gazową czteropalnikową w Tczewie oraz miesięczna liczba stopniodni grzania Sd(15oC) dla sezonów grzewczych 2002/2003 r., 2006/2007 r. i 2007/2008 r.

Skumulowanie zużycia gazu w sezonie grzewczym powoduje usuwanie niedokładności rozdzielenia zużycia gazu na poszczególne miesiące sezonu grzewczego. Zużycie gazu w tym przypadku jest lepiej zgodne z zużyciem teoretycznym (rys. 6) obliczonym z równań (11), (12), (13).


Rys. 6. Skumulowane zużycie zmienne gazu ziemnego rzeczywiste i teoretyczne w mieszkaniu o powierzchni ogrzewanej 100 m2, temperaturze wewnętrznej powietrza 20oC, z piecem dwu-funkcyjnym, kuchnią gazową czteropalnikową w Tczewie oraz skumulowana liczba stopniodni grzania Sd(15oC) dla sezonów grzewczych 2002/2003 r., 2006/2007 r. i 2007/2008 r.

Wnioski
W przypadku trudności w ustaleniu miesięcznego zużycia gazu ziemnego z rachunków, rozrzut empirycznych punktów [Sd(tb); E] wokół prostej regresji (rys. 1 i 2) jest duży a wyznaczone zużycie stałe może być obarczone dużym błędem. W przypadku wystawiania rachunków za gaz za kilku miesięczne okresy, należy wyznaczać prostą regresji skumulowanego zmiennego zużycia gazu względem skumulowanych stopniodni grzania liczonych od 1 września do 31 maja następnego roku. W tym przypadku rozrzut punktów wokół prostej regresji (rys. 4, 7) jest mniejszy.
Różnica między wartościami wskaźnika efektywności zużycia gazu na ogrzewanie 0,00359÷0,01069 m3/(oCdzień·m2) dla tb=18,3oC stwierdzoną w starych zasobach domów w Polsce [5-10] a wartością wg=0,0032 m3/(oCdzień·m2) jaką powinny mieć nowo wznoszone budynki zgodnie z obecnymi przepisami, określa wielkość zużycia gazu ziemnego (energii) jakie można ograniczyć poprawiając efektywność ogrzewania tych mieszkań.
Wzrost cen gazu ziemnego jest podstawowym czynnikiem ekonomicznym skłaniającym gospodarstwa domowe do ograniczenia jego zużycia. Analiza wskaźników efektywności energetycznej budynków wskazuje na możliwe obniżenia ich energochłonności na ogrzewanie poprzez różne działania modernizujące. Docieplenie ścian (100 mm styropian), stropów i dachów, montaż ekranów zagrzejnikowych, zainstalowanie zaworów termostatycznych, to drogi do obniżki zużycia energii na ogrzewanie mieszkania.



Rys. 7. Proste regresji skumulowanego zmiennego zużycia gazu ziemnego E dla domu wolnostojącego w Pucku o powierzchni ogrzewanej 156 m2 z kotłem dwufunkcyjnym (6 osób) i dwoma kuchniami gazowymi względem skumulowanej liczby stopniodni grzania Sd(12oC) dla temperatury bazowej 12oC dla dwóch sezonów grzewczych: 09.2006 r. – 05.2007 r. i 09.2007 r. – 05.2008 r.

Przed termomodernizacją budynku straty ciepła na wentylacji stanowią około 35% ogólnych strat ciepła. Po termomodernizacji stanowią nawet 60% ogólnych strat ciepła. Dlatego drugim czynnikiem zmniejszającym zużycie gazu na ogrzewanie mieszkania jest zmniejszenie strat ciepła na wentylacji. Jednym z zanieczyszczeń powietrza w mieszkaniach, wymagającym odpowiedniej ilości powietrza do jego odprowadzenia, jest para wodna. Źródłem pary wodnej w mieszkaniu są: ludzie (40-80 g/h), spalany gaz w kuchniach gazowych, podgrzewaczach wody (1,6 kg/m3 gazu), gotowanie potraw, mycie naczyń, kąpiel (100-600 g/h), suszenie bielizny w mieszkaniu (1000-2000 g/kg), kwiaty 500-1000 g/doba. Dlatego wymagana jest pewna ilość powietrza potrzebna do odprowadzenia zysków wilgoci z mieszkania. Aby zminimalizować ilość powietrza niezbędnego do odprowadzenia wilgoci, należy zmniejszyć zyski wilgoci. Można to osiągnąć przez: gotowanie pod przykryciem lub w naczyniach typu ZEPTER, racjonalne korzystanie z palników kuchni gazowej, wymiana kuchni gazowej na elektryczną, zmywanie naczyń w zmywarce, suszenie bielizny na zewnątrz mieszkania lub w mieszkaniu po odwirowaniu na bardzo wysokich obrotach (1000 obr./min), stosowanie okapu nad kuchnią gazową z odprowadzeniem do indywidualnego kanału wentylacyjnego, zastosowanie boilera elektrycznego zamiast gazowego podgrzewacza wody, lokalizowanie kratek wentylacyjnych grawitacyjnych bezpośrednio nad źródłem wilgoci. W efekcie można wymienić tradycyjne okna na okna o dużej szczelności (rys. 8) i doprowadzać do mieszkania powietrze w ilości uznawanych za minimalne przez obowiązujące przepisy.


Rys. 8. Proste regresji miesięcznego zużycia gazu ziemnego E dla domu wolnostojącego w okolicach Nowego Targu o powierzchni ogrzewanej 140 m2 z kotłem dwufunkcyjnym (6 osób) i kuchnią gazową czteropalnikową z piekarnikiem elektrycznym względem miesięcznej liczby stopniodni grzania Sd(18,3oC) dla Nowego Targu

Minimalna ilość świeżego powietrza, która powinna w sposób ciągły dopływać do mieszkania, wynosi 120-150 m3/h. Może ona pochłonąć i odprowadzić w warunkach obliczeniowych około 1,6 kg/h pary wodnej nie powodując przy tym przekroczenia wilgotności względnej powietrza wewnętrznego 70%. Przeważające zyski wilgoci powstają w kuchni i łazience, natomiast w pokojach są one nieznaczne i pochodzą od ludzi, kwiatów itp. nie stanowiąc żadnego problemu związanego z zawilgoceniem mieszkań, wręcz odwrotnie - zwiększają nieco wilgotność powietrza podnosząc komfort klimatyczny.
Wszystkie te przedsięwzięcia modernizujące gospodarstwa domowe zmniejszają zużycie gazu bezpośrednio (likwidacja gazowego podgrzewacza wody i kuchni gazowej) lub pośrednio ograniczając straty ciepła do otoczenia. Mniejsza część spadku zużycia gazu będzie dotyczyła zużycia stałego związanego z modernizacją gazowych podgrzewaczy wody i kuchni gazowych.

Literatura
[1] Dopke J.: Zależność zużycia gazu ziemnego w gospodarstwach domowych od liczby stop-niodni grzania. WWW.cire.pl/rynekciepla/
[2] Dopke J.: Wskaźniki efektywności zużycia energii w gospodarstwach domowych. Rynek Energii 2007 nr 5.
[3] Dopke J.: Zużycie gazu ziemnego w gospodarstwach domowych. Praktyczne oszacowanie wskaźników efektywności. Rynek Instalacyjny 2008 nr 7/8.
[4] Dopke J.: Zużycie gazu ziemnego w gospodarstwach domowych. Praktyczne oszacowanie wskaźników efektywności. Rynek Instalacyjny 2008 nr 7/8. cz. 1 i cz. 2.
WWW.rynekinstalacyjny.pl
[5] Dopke J.: Obliczanie wskaźników efektywności zużycia gazu ziemnego w gospodarstwach domowych. WWW.CIRE.pl . 11.07.2008. [
6] Dopke J.: Obliczanie wskaźników efektywności zużycia gazu ziemnego w gospodarstwach domowych. WWW.rynekgazu.pl . 11.07.2008.
[7] Dopke J.: Obliczanie wskaźników efektywności zużycia gazu ziemnego w gospodarstwach domowych. WWW.Ogrzewnictwo.pl . 14.07.2008.
[8] Dopke J.: Zależność skumulowanego zużycia gazu względem skumulowanej liczby stop-niodni grzania w sezonie grzewczym. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2009 nr 1. [9] Dopke J.: Wskaźniki efektywności zużycia energii w gospodarstwach domowych. Część 1 i 2 Domus 2007 nr 12 i 2008 nr 1. [
10] Dopke J.: Efektywność zużycia energii w gospodarstwach domowych. WWW.ogrzewnictwo.pl

Józef Dopke jozefdopke@wp.pl


Streszczenie

W przypadku wystawiania rachunków za gaz za kilka miesięcy występują trudności w ustaleniu miesięcznego zużycia gazu ziemnego gospodarstwie domowym. Rozrzut empirycznych punktów miesięcznej liczby stopniodni grzania i miesięcznego zużycia gazu wokół prostej regresji jest duży a wyznaczone z prostej regresji zużycie stałe może być obarczone dużym błędem.
W takich przypadkach najlepiej wyznaczać prostą regresji skumulowanego zmiennego zużycia gazu względem skumulowanej liczby stopniodni grzania w sezonie grzewczym, liczonych od 1 września do 31 maja następnego roku. W tym przypadku rozrzut punktów wokół prostej regresji jest mniejszy. Zużycie stałe wyznacza się w tych przypadkach ze średniego dziennego zużycia gazu z okresu czerwiec-sierpień, poza sezonem grzewczym.
Oszacowana w ten sposób zależność miesięcznego zużycia gazu względem miesięcznej liczby stopniodni grzania pozwala dokładniej określać teoretyczne miesięczne zużycie paliwa jakie wynika z przebiegu pogody i porównać je ze stwierdzonym. Przedstawioną metodę można stosować również dla kotłowni osiedlowych zarówno dla energii paliw zużytych w sezonie grzewczym jak i do energii sprzedanej odbiorcom domowym w celu oceny racjonalności zużycia paliw w różnych sezonach grzewczych.


Autor: Józef Dopke



Katalog firm

  • ORLEN GAZ

    ORLEN GAZ Sp. z o.o. jest największą polską firmą, działającą na rynku gazu p…
    ORLEN GAZ
  • Ekoogrzewanie

    Firma Ekoogrzewanie jest producentem brykietu kominkowego, tworzonego z surow…
    Ekoogrzewanie

Odnawialne źródła energii

Kotły na biopaliwa

Poradnik pompy ciepła

Kolektory słoneczne