Energia w gospodarstwach domowych przeznaczona jest na ogrzewanie pomieszczeÅ„, grzanie wody użytkowej, przygotowanie posiÅ‚ków, suszenie odzieży i bielizny. To zużycie można przedstawić w postaci najprostszego modelu [1]:

E = a + b·Sd(tb) + e                                                                                (1)

Gdzie:

E - zużycie energii,
a, b - współczynniki,
Sd(t_b) - funkcja liczby stopniodni grzania w zależności od bazowej temperatury tb,
t_b - bazowa temperatura,
e – bÅ‚Ä…d metody.

Przedstawiona zależność dotyczy wszystkich paliw stosowanych w domach mieszkalnych, budynkach użytecznoÅ›ci publicznej i zakÅ‚adach przemysÅ‚owych.

Wielkość a okreÅ›la staÅ‚e zużycie energii, np. na grzanie wody użytkowej, przygotowanie posiÅ‚ków, suszenie odzieży i bielizny w przypadku gospodarstw domowych.

Wielkość b·Sd(t_b) jest zmiennym zużyciem energii na ogrzewanie budynków zależnym od przebiegu pogody. 

Ten sam budynek dla temperatury wewnÄ™trznej powietrza t_w równej 23^oC może mieć temperaturÄ™ bazowÄ… t_b=18^oC, dla t_w=20^oC – może mieć t_b=15^oC lub dla t_w=18^oC – może mieć t_b=13^oC. Dla budynków szpitali zakÅ‚ada siÄ™ temperaturÄ™ bazowÄ… t_b od 18^oC do 19^oC, ponieważ utrzymuje siÄ™ w nich wyższÄ… temperaturÄ™ powietrza wewnÄ™trznego niż w budynkach mieszkalnych.

UÅ›rednionÄ… temperaturÄ™ bazowÄ… t_b dla obszaru dostaw gazu ziemnego można wyznaczyć z zależnoÅ›ci miÄ™dzy zużyciem gazu przez odbiorców komunalnych a temperaturÄ… zewnÄ™trznÄ… powietrza. Dla obszaru obsÅ‚ugiwania Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa S. A. [2] wynosiÅ‚a ona 18,5oC w 1987 r. i 15,2^oC w 1998 r.

W Polsce duże osiedla domów wielopiÄ™trowych ocieplonych styropianem o gruboÅ›ci 100mm i ogrzewanych osiedlowymi ciepÅ‚owniami rozpoczynajÄ… ogrzewanie przy kilkudniowej Å›redniej kroczÄ…cej Å›redniej dobowej temperaturze powietrza zewnÄ™trznego 15^oC [3, 4]. Do dalszej analizy zużycia energii na ogrzewanie przyjÄ™to bazowÄ… temperaturÄ™ 15^oC.

Jeżeli zużycie energii w i-tym roku kalendarzowym wyniosÅ‚o E_i=a+b·Sd(t_b)_i+e, to dla populacji gospodarstw domowych, która nie ulegÅ‚a istotnym zmianom można zaÅ‚ożyć zużycie energii w j-tym roku E_j=a+b·Sd(t_b)j+e. Iloraz Sd(t_b)i/Sd(t_b)_j. okreÅ›la zmianÄ™ zużycia energii na ogrzewanie budynków w i-tym roku kalendarzowym wzglÄ™dem j-tego roku o liczbie stopniodni grzania Sd(t_b)_j. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w i-tym roku kalendarzowym wzglÄ™dem j-tego roku wynosi:

W klimacie Polski w okresie od około 15 maja do około 15 września nie ogrzewa się
mieszkaÅ„, pomimo że wystÄ™pujÄ… pojedyncze dni o Å›redniej dziennej temperaturze niższej od bazowej temperatury. Dlatego w obliczeniach procentowej zmiany zużycia energii, rocznÄ… liczbÄ™ stopniodni grzania Sd(15^oC) zmniejsza siÄ™ o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia.

Liczba stopniodni grzania

MiesiÄ™cznÄ… liczbÄ™ stopniodni grzania Sd(t_b) dla temperatury bazowej t_b (tabela 1) obliczono z definicji [1] ze Å›rednich dziennych temperatur powietrza tÅ›r(i) [5, 6, 7]:

Tabela 1. MiesiÄ™czna i roczna liczba stopniodni grzania Sd(t_b) lub Sd(t_b; t_gr) wg EUROSTAT-u w 2014 r. dla Kalisza (51^o46’58’’N, 018^o04’58’’E, 140 m npm)

RocznÄ… liczbÄ™ stopniodni grzania Sd(15^oC) w 2014 r. obliczonÄ… z definicji (3) dla 34 miast Polski podano na rys. 1.

Rys. 1. Liczba stopniodni grzania Sd(15^oC) obliczona z definicji: roczna oraz roczna zmniejszona o liczbÄ™ stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia dla trzydziestu czterech miast Polski w 2014 r.

Różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 2014 r. w polskich miastach

Jeżeli znane sÄ… miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania, to z rocznej liczby stopniodni grzania usuwa siÄ™ miesiÄ™czne 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 2014 r. w Zakopanem wynosiÅ‚a Sd(15^oC)=2710,8^oCdni a w najcieplejszym mieÅ›cie WrocÅ‚awiu Sd(15^oC)=1834,4^oCdni, to zużycie energii na ogrzewanie identycznego budynku w Zakopanem byÅ‚o wiÄ™ksze o (2710,8^oCdni/1834,4-1)100%=47,78% niż we WrocÅ‚awiu (rys. 2). 

Zużycie energii na ogrzewanie w 2014 r. tego samego budynku było większe o:

• 56,54% w SuwaÅ‚kach,
• 52,32% w BiaÅ‚ymstoku,
• 47,78% w Zakopanem,
• 43,37% w ElblÄ…gu,
• 39,77% w Olsztynie,
• 37,39% w GdaÅ„sku-RÄ™biechowie,
• 35,61% w Lublinie,
• 27,59% w Warszawie OkÄ™ciu,
• 22,74% w Krakowie,
• 11,48% w Tarnowie,
• 8,11% w Legnicy,
• 7,28% w Opolu

niż w najcieplejszym mieście Wrocławiu.

Jeżeli na ogrzanie budynku w najcieplejszym WrocÅ‚awiu zużyto 2000 m³ (22220 kWh) gazu wysokometanowego E, to na ogrzanie identycznego budynku zużyto w:

•  SuwaÅ‚kach 3131,8 m3 (34783,2 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  BiaÅ‚ymstoku 3046,4 m3 (33845,5 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  Zakopanem 2955,6 m3 (32836,7 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  ElblÄ…gu 2867,4 m3 (31856,8 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  Krakowie 2454,8 m3 (27272,8 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  Tarnowie 2229,6 m3 (24770,9 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  Legnicy 2162,2 m3 (24022 kWh) gazu wysokometanowego E,
•  Opolu 2145,6 m3 (23837,6 kWh) gazu wysokometanowego E.

Rys. 2. Procentowe różnice w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w 2014 r. w analizowanych miastach w stosunku do najcieplejszego miasta WrocÅ‚awia obliczone z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Zmiany w zużyciu energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu

Na rys. 3 podano rocznÄ… liczbÄ™ stopniodni grzania Sd(15^oC) dla Krakowa w wieloleciu 1996-2014 obliczonÄ… z definicji oraz Sd(15^oC) bez miesiÄ™cznych liczb stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia.

Najcieplejszym byÅ‚ 2000 r. o Sd(15^oC)=2222,1^oCdni, a nastÄ™pnie 2014 r. o Sd(15^oC)=2251,6^oCdni.

Najzimniejszym był rok 1996 r. o Sd(15^oC)=3249,5^oCdni.

Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w Krakowie w 2014 r. (rys. 4) obliczona wzglÄ™dem najcieplejszego 2000 r. wynosiÅ‚a 1,33%.

W 2014 r. zużycie energii na ogrzewanie budynków byÅ‚o tylko o 1,33% wiÄ™ksze niż w najcieplejszym 2000 r. w wieloleciu 1996-2014.

W zimniejszych latach zużycie energii na ogrzewanie byÅ‚o wiÄ™ksze o 46,24% w 1996 r., 35,65% w 2010 r., 29,28% w 1997 r. niż w najcieplejszym 2000 r.

'Rys. 3. Roczna liczba stopniodni grzania Sd(15^oC) obliczona z definicji dla Krakowa w wieloleciu 1996-2014 r.

Rys. 4. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1996-2014 r. w Krakowie wzglÄ™dem najcieplejszego 2000 r. obliczone z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Procentowe zmiany zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu wzglÄ™dem 2014 r.

Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w Krakowie (rys. 5) obliczona wzglÄ™dem rocznej liczby Sd(15^oC) bez lata w 2014 r. wynosiÅ‚a 19,6%, w 2013 r., 23,9% w 2012 r., 15,4% w 2011 r., 33,9% w 2010 r., 17,3% w 2009 r., 5,8% w 2008 r., i 10,4% w 2007 r.

Mniejsze zużycie energii na ogrzewanie niż w 2014 r. byÅ‚o w najcieplejszym 2000 r. i wynosiÅ‚o -1,3%.

Rys. 5. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1996-2013 r. w Krakowie wzglÄ™dem 2014 r. obliczona z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w Warszawie OkÄ™ciu (rys. 6) obliczona wzglÄ™dem rocznej liczby Sd(15^oC) bez lata w 2014 r. wynosiÅ‚a:

• 15,2% w 2013 r.,
• 19,6% w 2012 r.,
• 9,5% w 2011 r.,
• 29,6% w 2010 r.,
• 10,8% w 2009 r.,
• -1,6% w 2008 r.,
• 1,6% w 2007 r.

Mniejsze zużycie energii na ogrzewanie niż w 2014 r. byÅ‚o w 2008 r. i wynosiÅ‚o -1,6% oraz w najcieplejszym 2000 r. -1,9%.

Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie w GdaÅ„sku-RÄ™biechowie (rys. 7) obliczona wzglÄ™dem rocznej liczby Sd(15^oC) bez lata w 2014 r. wynosiÅ‚a:

• 12,2% w 2013 r.,
• 12,9% w 2012 r.,
• 5,9% w 2011 r.,
• 32,5% w 2010 r.,
• 11,5% w 2009 r.,
• 1,3% w 2008 r.
• 0,9% w 2007 r.

Mniejsze zużycie energii na ogrzewanie niż w 2014 r. byÅ‚o w najcieplejszym 1989 r. i wynosiÅ‚o -4,3%, w 2000 r. -4,1% oraz w 1990 r. -3,6%.

Procentowe zmiany zużycia energii na ogrzewanie obliczone wzglÄ™dem 2014 r. przedstawiono na rys. 8 dla Szczecina i na rys. 9 dla BiaÅ‚egostoku. W obu miastach najcieplejszym dla ciepÅ‚ownictwa byÅ‚ 2000 r. Zużycie energii na ogrzewanie budynków w tym roku byÅ‚o mniejsze o -4% w Szczecinie i o -9,9% w BiaÅ‚ymstoku niż w 2014 r.

Rys. 6. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1999-2014 r. w Warszawie OkÄ™ciu wzglÄ™dem 2014 r. obliczona z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Rys. 7. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1987-2014 r. w GdaÅ„sku-RÄ™biechowie wzglÄ™dem 2014 r. obliczona z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Rys. 8. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1999-2014 r. w Szczecinie wzglÄ™dem 2014 r. obliczona z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

Rys. 9. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w wieloleciu 1999-2014 r. w BiaÅ‚ymstoku wzglÄ™dem 2014 r. obliczona z rocznej Sd(15^oC) pomniejszonej o miesiÄ™czne liczby stopniodni grzania dla czerwca, lipca i sierpnia

 Wnioski

Zużycie energii na ogrzewanie w 2014 r. tego samego budynku było większe o:

• 56,54% w SuwaÅ‚kach,
• 52,32% w BiaÅ‚ymstoku,
• 47,78% w Zakopanem,
• 43,37% w ElblÄ…gu,
• 39,77% w Olsztynie,
• 37,39% w GdaÅ„sku-RÄ™biechowie,
• 35,98 w Malborku,
• 35,61% w Lublinie Radawcu,
• 27,59% w Warszawie OkÄ™ciu,
• 22,74% w Krakowie,
• 11,48% w Tarnowie,
• 8,11% w Legnicy,
• 7,28% w Opolu

niż w najcieplejszym mieście Wrocławiu.

Zużycie paliw na ogrzewanie budynków w 2013 r. było wyższe o:

• 9,1% w SuwaÅ‚kach,
• 7,2% w BiaÅ‚ymstoku,
• 20,3% w Zakopanem,
• 13,4% w Olsztynie,
• 12,2% w GdaÅ„sku RÄ™biechowie, 
• 14,6% w Lublinie Rudawcu,
• 17,8% w Rzeszowie Jasionce,
• 19,6% w Krakowie, 
• 22,1% w Szczecinie,
• 15,2% w Warszawie OkÄ™ciu,
• 22,1% w Tarnowie,
• 24,4% w Katowicach, 
• 26,4% w Opolu,
• 24,7% w Poznaniu,
• 25,3% w Zielonej Górze,
• 28,2% we WrocÅ‚awiu

niż w 2014 r. (tabela 2).

Tabela 2. Procentowa zmiana zużycia energii na ogrzewanie budynków w latach 2006-2013 wzglÄ™dem 2014 r. dla wybranych miast Polski

 Literatura

[1] Degree-days: theory and application TM41:2006. The Chartered Institution of Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS.
[2] BÅ‚aziak M., ReszczyÅ„ska M.: Dostawy gazu ziemnego do odbiorców. Magazyn Polski Gaz i Nafta. PGNiG S.A., nr 8, 1998.
[3] J. Dopke: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku. WWW.ogrzewnictwo.pl
24.09.2012 r., WWW.systemyogrzewania.pl 24.09.2012 r., WWW.cire.pl 25.09.2012 r.
[4] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku i prognozowanie zużycia gazu. GWiTS, 2014 nr 6 str. 210-214.
[5] Dopke J.: Zużycie energii do ogrzewania budynków w 33 miastach Polski w 2013 r. CiepÅ‚ownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 2014 nr 5 str.171.
[6] Ogimet. WWW.ogimet.com
[7] www.wunderground.com/history

Józef Dopke
[email protected]
12.02.2015 r.

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.

 Energy Consumption for Buildings Heating in 34 Cities of Poland in the Year 2014
Józef Dopke

Key words: temperature, average daily temperature, heating degree days, base temperature, energy consumption, heating, BiaÅ‚ystok, GdaÅ„sk-RÄ™biechowo, Kalisz, Kraków, Szczecin, Warszawa OkÄ™cie.

Summary

This paper gives analysis of difference in the energy consumption for buildings heating in 2014 for 34 cities of Poland in relation to the warmest city WrocÅ‚aw. Figures illustrate the energy consumption changes for buildings heating in the period 1987-2014 for GdaÅ„sk RÄ™biechowo, 1996- 2014 for Kraków and 1999-2014 for Warszawa OkÄ™cie, Szczecin and BiaÅ‚ystok in relation to the year 2014. This paper compares the weather conditions in 2014 with the weather conditions in period 2006-2014 and describes the difference in the energy consumption for buildings heating in relation to 2014 for select cities in Poland.