Liczba stopniodni grzania dla dwudziestu sześciu miast Polski w 2010 r.

Omówiono średnie miesięczne i roczne temperatury powietrza w 2010 r. dla 26-ciu miast Polski.

Podano miesięczną liczbę stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15°C dla tych miast w 2010 r. Dokonano analizy różnicy w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 2010 r. dla 25-ciu miast Polski względem zużycia energii w najcieplejszym mieście Wrocławiu. Porównano warunki klima­tyczne 2010 r. w Warszawie z pięćdziesięcioleciami 1781-1830, 1941-1990, 1951-2000 i 1961-2010.

Średnie miesięczne temperatury powietrza w 2010 r.

Ze średnich dziennych temperatur powietrza obliczono średnią miesięczną temperaturę powietrza. Z pośród 26 analizowanych miast Polski najniższa średnia miesięczna temperatura powietrza najczęściej występowała w Zakopanem (marzec, kwiecień, czerwiec, lipiec, sierpień, wrzesień i październik) oraz w Białymstoku (styczeń, luty).

Najniższa temperatura w maju 2010 r. wystąpiła w Łebie, a w grudniu 2010 r. w Olsztynie. Najwyższa średnia miesięczna temperatura powietrza najczęściej występowała w Zielonej Górze (luty, marzec, kwiecień; czerwiec, lipiec).

Najwyższa temperatura w styczniu 2010 r. wystąpiła w Helu (-4,6°C), w maju w Rzeszowie Jasionce (14,2°C), w sierpniu w Gdańsku (19,9°C), we wrześniu w Helu (13,8°C), w październiku we Wrocławiu (7,7°C), w listopadzie w Rzeszowie Jasionce (7,5°C) i w grudniu w Krośnie (-3,5°C).

Najwyższe średnie roczne temperatury powietrza w 2010 r. wystąpiły we Wrocławiu (8,65°C) (tabela 2, rys. 1), Zielonej Górze (8,63°C), Opolu (8,18°C), Rzeszowie Jasionce (8,16°C) i Legnicy (8,08°C). Najniższe średnie roczne temperatury powietrza w 2010 r. wy­stąpiły w Zakopanem (5,37°C) (tabela 2), Olsztynie (6,69°C), Białymstoku (6,75°C), Łebie (6,92°C) i Lęborku (7,10°C).

Liczba stopniodni grzania w 2010 r.

Miesięczną liczbę stopniodni grzania Sd(15°C) obliczono z definicji [2] ze średnich dziennych 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 18,5°C w 1987 r. i 15,2°C w 1998 r. Duże osiedla domów wie­lopiętrowych ocieplonych styropianem o grubości 100 mm i ogrzewanych osiedlowymi cie­płowniami rozpoczynają ogrzewanie przy średniej temperaturze dobowej tb=15°C. Dalej zało­żono temperaturę bazową 15°C, przy której rozpoczynano ogrzewanie mieszkań w Polsce.

Obliczone miesięczne liczby stopniodni grzania Sd(15°C) podano w tabeli 3. Z pośród analizowanych dwudziestu sześciu miast najcieplejszymi o najmniejszej liczbie stopniodni grzania Sd(15°C) (rys. 2) w 2010 r. miastami były: Wrocław (2797°Cdni), Zielona Góra (2856,1°Cdni), Opole (2889°Cdni), Legnica (2905,6°Cdni) i Rzeszów Jasionka (2923°Cdni). Najzimniejszymi miastami były: Zakopane (3660°Cdni), Białystok (3416°Cdni), Olsztyn (3394,1°Cdni), Elbląg (3232°Cdni), Malbork (3224,6°Cdni), Łeba (3222°Cdni) i Toruń (3201,9°Cdni).

Jeżeli w identycznym budynku we Wrocławiu o Sd(15°C)=2797°Cdni zużyto na ogrze­wanie 1 jednostkę energii, to w Białymstoku o Sd(15°C)=3416°Cdni zużycie energii na ogrze­wanie wyniesie 3416°Cdni/2797°Cdni=1,221 jednostki energii, to jest o 22,1% więcej (rys. 3). Często to uproszczone obliczenie musi wystarczyć w przypadku braku miesięcznych liczb stopniodni grzania. Nie jest to jednak dokładne obliczenie. Jeżeli znane są również miesięcz­ne liczby stopniodni grzania należy z rocznej liczby stopniodni grzania usunąć miesięczne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia, w których w klimacie Polski nie ogrzewa się mieszkań. W tym przypadku dla Wrocławia Sd(15°C)=2787,5°Cdni w 2010 r., a dla Białegostoku Sd(15°C)=3391,9°Cdni. Zużycie energii na ogrzewanie identycznego bu­dynku w 2010 r. w Białymstoku było większe o 3391,9°Cni/2787,5°Cdni =21,7% niż we Wrocławiu.

Zużycie energii na ogrzewanie w 2010 r. tego same budynku było większe o: 26,8% w Zakopanem, 21,7% w Białymstoku, 20,6% w Olsztynie, 14,9% w Elblągu, 14,9% w Łebie, 14,7% w Malborku, 14,2% w Toruniu, 13,4% w Lęborku, 12,3% w Kielcach, 11,9% w Ko­szalinie, 11,9% w Lublinie Radawcu, 11,8% w Gdyni Oksywiu, 11,7% w Szczecinie, 11,5% w Gdańsku, 11,4% w Łodzi, 10,4% w Helu, 9,9% w Katowicach, 8,1% w Warszawie, 7,2% w Krakowie, 7,4% w Poznaniu, 4,9% w Krosnie, 4,2% w Rzeszowie Jasionce, 3,6% w Legni­cy, 3% w Opolu, i 2,1% w Zielonej Górze niż we Wrocławiu.

Liczba stopniodni grzania w wieloleciu 1941-2010

Aby porównać jakim rokiem był rok 2010 r. porównamy go najpierw z liczbą stopniodni grzania w wieloleciu 1999-2010 dla Warszawy Okęcia (tabela 4). Liczba stopniodni grzania Sd(15°C)=3050,1°Cdni była w 2010 r. największą w wieloleciu 1999-2010. Był to więc naj­zimniejszy rok. Najcieplejszym rokiem w wieloleciu 1999-2010 był 2008 r. z Sd(15°C)=2306,5°Cdni, a następnymi 2000 r. z 2329,6°Cdniami i 2007 r. z 2388,1°Cdniami.

Ze średnich miesięcznych temperatur podanych w „serii warszawskiej" dla lat 1779-2006 [4, 5] oraz obliczonych ze średnich dziennych temperatur wg [1] dla lat 2007-2010 obliczono miesięczne i roczne liczby stopniodni grzania Sd(15°C) ze wzoru Hitchin'a [2] dla rzeczywi­stych miesięcznych stałych k obliczonych jako średnie arytmetyczne z lat 1999-2010. Roczną liczbę stopniodni grzania Sd(15°C) oraz roczną Sd(15°C) pomniejszoną o miesięczną liczbę stopniodni grzania czerwca, lipca i sierpnia dla Warszawy podano na rys. 4 dla wielolecia 1941-2010. W wieloleciu 1941-2010 najcieplejszymi latami w Warszawie były: 1990 r. z 2230,1°Cdniami, 1989 r. z 2243,9°Cdniami, 2000 r. z 2297,6°Cdniami, 2007 r. z 2361,9°Cdniami i 1983 r. z 2401,9°Cdniami. Najzimniejszymi latami w Warszawie były: 1941 r. z 3437,6°Cdniami, 1956 r. z 3389,8°Cdniami, 1942 r. z 3316,7°Cdniami, 1963 r. z 3250,9°Cdniami, 1969 r. z 3225°Cdniami, 1987 r. z 3189,7°Cdniami, 1980 r. z 3168,6°Cdniami, 1947 r. z 3165,6°Cdniami, 1979 r. z 3013,4°Cdniami i 1976 r. z 3004,5°Cd-niami.

Z obliczonej rocznej liczby stopniodni grzania Sd(15°C) dla wielolecia 1779-2010 obli­czono wartość estymatorów wartości średniej (średnia), odchylenia standardowego (s), śred+3s, śred-3s oraz wartości maksymalne (max) i minimalne (min) dla pięćdziesięcioleci: 1781-1830 (tabela 5), 1941-1990 (tabela 6), 1951-2000 (tabela 7), 1961-2010 (tabela 8).

Średnia wartość liczby stopniodni grzania Sd(15°C) w pięćdziesięcioleciach wynosiła: 3139,2°Cdni w latach 1781-1830, 2839,5°Cdni w latach 1941-1990, 2789,9°Cdni w latach 1951-2000, 2757,l°Cdni w latach 1961-2010.

Odchylenie standardowe liczby stopniodni grzania Sd(15°C) w pięćdziesięcioleciach wy­nosiło: 322,5°Cdni w latach 1781-1830, 274,5°Cdni w latach 1941-1990, 262,4°Cdni w la­tach 1951-2000, 249,5°Cdni w iatach 1961-2010.

Maksymalne wartości liczby stopniodni grzania Sd(15°C) jakie wystąpiły w pięćdziesię­cioleciach wynosiły: 3952,7°Cdni w latach 1781-1830, 3437,6°Cdni w latach 1941-1990, 3389,8°Cdni w iatach 1951-2000, 3250,9°Cdni w latach 1961-2010.

W latach 1781-1830 w Warszawie najzimniejszy miesiąc grudzień miał liczbę stopniodni grzania Sd(15°C)=923,8°Cdni, styczeń - Sd(15°C)=874,2°Cdni a luty - Sd(15°C)= 688,8°Cdni. W pięćdziesięcioleciu 1961-2010 wskutek ocieplenia klimatu najzimniejszy mie­siąc styczeń miał liczbę stopniodni grzania Sd(15°C)=837°Cdni, grudzień Sd(15°C)=716,l°Cdni a luty - Sd(15°C)=672°Cdni.

Wnioski

W ostatnim dziesięcioleciu 2001-2010 w Warszawie wystąpił rok o najwyższej Sd(15°C) równej 3050,l°Cdni w 2010 r. i najcieplejszy o 2306,5°Cdni w 2008 r. W ostatnim pięćdzie­sięcioleciu 1961-2010 najzimniejszy rok 1963 miał Sd(15°C)=3250,9°Cdni a najcieplejszy rok 1990 miał Sd(15°C)=2230,l°Cdni. W najbliższych latach można spodziewać się wystą­pienia zarówno zimniej szych jak i cieplejszych lat od tych jakie wystąpiły w latach 2001-2010, co będzie związane z większym lub mniejszym zużyciem energii na ogrzewanie.

Dobór mocy kotła w budynkach powinien opierać się na maksymalnych wartościach licz­by stopniodni grzania jakie mogą wystąpić w najzimniejszych miesiącach roku.

Literatura

•    Ogimet. WWW.ogimet.com
•    Degree-days: theory and application TM41:2006. The Chartered Institution of Building
•    Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS.
•    M. Błaziak, M. Reszczyńska. Magazyn Polski Gaz i Nafta PGNiG S. A. 1998.
•    Mirosław Rutkowski : Zwariowana pogoda. Wiedza i Życie nr 10/2001
•    „Seria warszawska". pogol.chilan.com/Z-12375-T-SR.htm


Autor: Józef Dopke