Vyhodnocení otopného období 2009/2010 v Praze
Otopné období let 2009/2010 v Praze zpracované na základě pozorování stanice Praha-Karlov bylo s 217 dny vytápění poněkud kratší, a s průměrnou teplotou 4,3° C mírně chladnější než dlouhodobý průměr. Základní charakteristikou potřeby tepla pro vytápění je 3187 D°(19) denostupňů, tedy potřeba tepla jen o málo nižší, než dlouhodobý průměr.
Legislativní základ
Vyhodnocení základních charakteristik otopného období 2009/2010 je jak v Praze, tak i v dalších lokalitách na území naší republiky, vázáno na aplikaci legislativních ustanovení. Pro vyhodnocování charakteristik otopného období se legislativa nezměnila. Platí vyhláška 194/2007 Sb. (L1), kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepla pro vytápění a přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům. Řídícím předpisem této vyhlášky je zákon 406/2000 Sb., o hospodaření energií v platném znění. Vyhláška slouží k provedení § 6a - energetická náročnost budov, odst. 9, 10 a 11.
Vyhláška se vztahuje na ústřední vytápění a centrální přípravu teplé vody v bytech a nebytových prostorách bytových budov nájemních, družstevních i bytových budov s byty ve vlastnictví osob a dále za určitých podmínek i na prostory v provozních prostorách budov nebytových. Nevztahuje se na dodávky tepla uskutečňované výhradně pro vlastní osobní potřebu, dodávky uskutečňované pro nebytové prostory za podmínky nepřekročení limitů stanovených prováděcím právním předpisem a neohrožení zdraví a majetku a dodávky uskutečňované pro byty, při souhlasu alespoň dvou třetin nájemníků nebo vlastníků těchto bytů s odlišnými pravidly, za podmínky nepřekročení limitů stanovených prováděcím právním předpisem a neohrožení zdraví a majetku.
Nutno zdůraznit, že se nevztahuje na budovy, v nichž jsou všechny byty v užívání jediné právnické nebo fyzické osoby, která je vlastníkem budovy - tedy zejména na rodinné domy. Formulací o nepřekročení limitů měrné spotřeby tepla a neohrožení zdraví a majetku zákonodárce omezuje nastavení vnitřních teplot jak z horní hranice (zamezení přetápění), tak z hranice spodní (promrznutí budovy).
Vyhláška stanovuje začátek a konec otopného období a podmínky pro případné přerušení vytápění v průběhu otopného období. Otopné období je čas, kdy jsou zdroje tepla uvedeny do stavu pohotovosti k dodávce tepla spotřebitelům. Začíná 1. září a končí 31. května. Dodávka tepla se zahájí v otopném období, když průměrná denní teplota venkovního vzduchu v místě poklesne pod +13° C ve dvou dnech po sobě následujících a podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení této teploty nad +13° C pro následující den. Průměrnou denní teplotou venkovního vzduchu je čtvrtina součtu venkovních teplot v 7, 14 a ve 21 hodin, přičemž teplota měřená ve 21 hodin se počítá dvakrát. Vytápění se omezí nebo přeruší v otopném období tehdy, jestliže průměrná denní teplota venkovního vzduchu v příslušném místě nebo lokalitě vystoupí nad +13°C ve dvou dnech po sobě následujících a podle vývoje počasí nelze očekávat pokles této teploty pro následující den. Při následném poklesu průměrné denní teploty venkovního vzduchu pod +13°C se vytápění obnoví. Omezení vytápění se provádí tak, aby byly při zavedení teplotního útlumu dodrženy požadavky zajišťující tepelnou stabilitu místnosti.
Pro stanovení základních charakteristik otopného období použil autor vlastní výpočetní metodiku. Ta vychází ze zásad, na nichž byla sestavena výpočetní pomůcka Denostupně v oddílu Výpočty. Pomocí výpočetního postupu byly zpracovány soubory dat z měsíčních přehledů meteorologických pozorování stanice ČHMU Praha-Karlov (L2).
Mezní teplota počátku vytápění
Mezní teplotou pro zahájení, ukončení a přerušení vytápění je teplota 13°C. Nabízí se otázka, zda má tato hodnota stanovená legislativně své fyzikální opodstatnění. Odpověď vychází z energetické bilance budovy. Při poklesu venkovní teploty porovnáváme tepelné toky z budovy do venkovního prostředí a naopak. Tedy - tepelnou ztrátu budovy, vnější a vnitřní tepelné zisky. Teplota vnitřního vzduchu se udržuje na stálé výši. Pak v jednom okamžiku dojde k vyrovnání kladných a záporných tepelných toků. Tento okamžik je charakterizován teplotou venkovního vzduchu. Při poklesu venkovní teploty se již bilance dostává do nerovnováhy - převáží tepelné ztráty. Vnitřní teplota začne klesat. Nastává potřeba zahájit vytápění.
Z rozboru je zřejmé, že mezní teplota vytápění je pro každou budovu individuální. Závisí na tepelněizolačních vlastnostech obvodového pláště, na vybavení budovy spotřebiči i na jejím provozním režimu. Teplota 13° C doznala ve znění legislativních předpisů posledních třiceti let jistý vývoj, který reagoval na potřebu vytápění průměrného bytového fondu. V dřívějších předpisech lze dohledat číselné hodnoty 12° C, ale i 15° C.
Je zřejmé, že budovy zateplené, a zvláště pak budovy postavené v nízkoenergetickém a pasivním standardu mají mezní teplotu počátku vytápění nastavenou mnohem níže. Legislativní předpis nemůže (zatím) pracovat s individuálními vlastnosti jednotlivých budov. Výhodou pro uživatele je to, že pomůcka "denostupně" ve výpočtové části tzb-info umožňuje nastavit teplotu počátku vytápění již od svého vzniku.
Začátek vytápění
Po celý měsíc září nenastaly podmínky pro zahájení vytápění. Teploty vzduchu se pohybovaly nad mezní hodnotou. V říjnu poklesly venkovní teploty pod stanovenou mez až ve dnech 9. a 10. října. Prvním dnem vytápění je tak 11. říjen 2009. Po tomto zahájení je průběh teplot plynule klesající a vytápění se přerušuje až v jarních měsících, v dubnu.
Mrazivé dny
Dnů s teplotou pod bodem mrazu bylo v otopném období 59. V prosinci dvanáct dnů, v lednu dokonce dvacet sedm, v únoru třináct a v březnu sedm dnů. Prvním dnem, kdy poklesla teplota pod bod mrazu, je 13. prosinec s teplotou -2,2° C. Další mrazivé dny následovaly v prosinci před vánočními svátky s minimem -11,9°C dne 20. prosince. Je to též nejnižší teplota ve sledovaném otopném období.
Měsíc leden je s průměrem -3,2° C o více jak dva stupně pod dlouhodobým standardem. Má pouze čtyři dny s nadnulovými teplotami. Nejnižší teplotou v měsíci je -9,0° C ze dne 27. ledna 2010.
Období mezi 21. a 27. lednem 2010 je charakterizováno venkovními teplotami, které nevystoupily nad minus 5° C. Lze ho tak s výhodou používat pro posouzení chování zdrojů tepla a otopných soustav při nízkých teplotách.
Konec vytápění
Výrazně nadprůměrné teploty v jarních měsících umožnily přerušení vytápění již v dubnu, dne 25.4.2010.
V květnu pak nastalo turbulentní období dvou přerušení do 26.4 do 2. 5. Pak následovalo období vytápění. Další přerušení od 22.5. do 30.5. Kuriozitou je poslední den v měsíci, kdy se vytápělo. Dnem 31. května 2010 je vytápění ukončeno a současně je ukončeno i otopné období 2009 - 2010.
Letní období
Letní období červen až srpen, z definice do otopného období nepatří. V minulých letech zde docházelo k znatelným poklesům pod mezní teplotu 13° C. Ve sledovaném období jde o první dva dny v červnu, tedy jako-by "pokračování vytápění" . K poklesu pod teplotu 13° C došlo ještě koncem srpna na dva dny v závěru měsíce.
Poklesy teplot v červnu až srpnu jsou důležité například pro vytápění nemocnic. Zde se obvykle bere za mezní teplotu 15° C a v některých areálech je provoz zdroje tepla celoroční, bez letní přestávky. Pod tuto mezní teplotu poklesly v letním období teploty v devíti dnech.
Počet otopných dnů
Sledované otopné období mělo menší, podprůměrný počet dnů vytápění. Od začátku vytápění dne 11.října 2009 do konce vytápění dne 31. května 2010 bylo vytápění dvakrát přerušeno na konci otopné sezóny. Období plného vytápění tak trvalo 217 dnů. Doba vytápění byla v otopném období 2009/2010 ve srovnání s třicetiletým normálem o sedm dnů kratší.
Charakteristika otopného období
Celkovou charakteristikou otopného období je počet denostupňů D(19) =3187 D°, průměrná teplota venkovního vzduchu 4,3° C a počet 17 otopných dnů. Parametry otopného období jsou uváděny ve standardní formě (L3, L4) a v návaznosti na předchozí rozbory (L6, L7, L8, L9 a L10).
Stanovení je provedeno pro mezní teplotu počátku vytápění te = 13°C a ustanovení platného legislativního předpisu o započetí, ukončení a přerušení vytápění. Denostupně jsou vztahovány k vnitřní teplotě 19° C.
Zvláštní pozornost si zaslouží parametr "průměrná teplota venkovního vzduchu". Tato teplota může být interpretována dvěma způsoby a výsledky bývají zaměňovány. Proto vysvětlení:
- Průměrná teplota venkovního vzduchu v období je průměrem z hodnot všech denních průměrných teplot v otopném období od 1. září do 31. května. Tedy - jak dnů vytápění kdy se topilo, tak dnů kdy se netopilo. V programové pomůcce Denostupně tzb-info je tato teplota uváděna po měsíčních průměrech. Pro sledované období činí tato hodnota 6,8° C.
- Průměrná teplota venkovního vzduchu v dnech vytápění je průměrem z teplot vzduchu pouze za dny vytápění. Dá se jednoduše vypočítat ze základní definice denostupňů, tedy te = (d*ti - D°)/(d), a pro období 2009/2010 pak činí (217*19-3187)/217 = 4,3° C.
Porovnání s dlouhodobým klimatickým normálem je provedeno pro stejné parametry s tím, že 30letý klimatický normál pro meteorologickou stanici Praha Karlov z let 1961-1990 byl zpracován stejným výpočtovým algoritmem jako data běžného roku. Klimatický normál za období 50 let v letech 1901 až 1950 byl převzat z literatury (L1).
| měsíc | počet dnů vytápění | průměrná venkovní teplota v topných dnech (°C) | počet denostupňů D19 (D°) | procenta D19 v roce |
|---|---|---|---|---|
| IX | 0 | 0,0 | 0 | 0,0% |
| X | 21 | 6,8 | 256 | 8,0% |
| XI | 30 | 7,8 | 338 | 10,6% |
| XII | 31 | 0,5 | 573 | 18,0% |
| I | 31 | -3,2 | 687 | 21,6% |
| II | 28 | 0,3 | 525 | 16,5% |
| III | 31 | 5,2 | 428 | 13,4% |
| IV | 25 | 9,6 | 236 | 7,4% |
| V | 20 | 11,8 | 144 | 4,5% |
| součet | 217 | 4,3 | 3 187 | 100% |
Otopné období 2009/2010 (Praha - Karlov)
Porovnáním tří souborů hodnot - běžného roku, průměru 30 let a průměru 50 let - je zřejmé, že otopné období 2009/2010 bylo ve srovnání s normálem 30 let (1961-1990) "mírně teplejší" - spotřeba tepla na úrovni 98,8 % třicetiletého normálu a ve srovnání s normálem 50 let (1901-1950) na úrovni 96,3 % padesátiletého normálu. Posuzované otopné období bylo tedy z hlediska potřeby tepla pro vytápění spíše mírně podprůměrné.
| počet denostupňů D19 | poměrná část | |
|---|---|---|
| otopné období 2008/2009 | 3 187 | 100% |
| normál 30 let (1961-1990) | 3 227 | 98,8% |
| normál 50 let (1901-1950) | 3 308 | 96,3% |
Průběh otopného období
Průběh otopného období je charakterizován průběhem měsíčních průměrných teplot pro posuzované otopné období a pro klimatický normál 30 let (případně 50 let).
Z grafického průběhu je patrný atypický průběh měsíčních teplot. Vyznačuje se rychlými výkyvy. Pod průměrem je na počátku - v září a říjnu, v listopadu stoupá, prosinec je na průměru. Leden je značně podprůměrný a další tři měsíce jsou již velmi mírně nad průměrné. Poslední měsíc květen má teplotu pod průměrem.
Rozložení teplot
Průběh teplot v jednotlivých měsících otopného období je významnou charakteristikou, avšak v řadě aplikací lze použít průběh denních teplot po dobu celého roku. Vhodným seřazením jednotlivých hodnot tak vznikne obdoba distribuční funkce. Lze ji s výhodou použít například k sestavení "teplárenského diagramu" pro odběr tepla, nebo je známa aplikace ve výpočtech tepelných čerpadel viz (L7) zde.
Potřeba tepla
Potřeba tepla a její rozložení v průběhu roku odvisí od počtu denostupňů. V následujícím grafu je rozložení pro posuzované období 2009/2010 porovnáno s dlouhodobým třicetiletým normálem.
Oproti dlouhodobému normálu (30 let) je posuzované otopné období 2008-2009 o 1,2 % méně náročné na vytápění. Lze tedy říci, že sledované zimní období příliš nevybočilo z normálu. Tvar grafu průběhu potřeby tepla však ukazuje na nevyrovnanost v jednotlivých měsících - spotřeba v prvních třech měsících otopného období je nižší než průměr, pak se zvyšuje. Nadprůměrná spotřeba je v měsíci lednu. Nižší spotřebou než průměrnou jsou charakterizovány březen a duben. Chladný květen má spotřebu nad průměrem.
Meziroční porovnání
Meziroční porovnání řady předchozích otopných období je založeno na standardním vyhodnocení datové základny teplot podle současných legislativních předpisů pro vytápění. Tím se eliminuje vliv případných rozdílů v pravidlech pro vytápění. K porovnání zůstávají pouze vlivy meteorologické.
Při porovnání s třicetiletým průměrem a předchozími osmi otopnými obdobími od roku 2000/2001 jde o pokračování podnormálních období - tedy teplejších a s nižší spotřebou paliva.
Klíčové údaje
| otopné období | 2009 - 2010 |
| místo | Praha-Karlov |
| začátek vytápění | 11. říjen 2009 |
| konec vytápění | 31. květen 2010 |
| přerušení nebo omezení vytápění | 26.4-2.5. a 22.5.-30.5. - celkem v délce 16 dnů |
| počet dnů vytápění běžný rok / /normál 30 let | 217 | 224 (30let normál) |
| průměrná teplota v otopných dnech | 4,3 °C | 4,6 °C (30let normál) |
| počet denostupňů D(19) | 3187 | 3227 (30let normál) |
| potřeba tepla proti normálu (30let) | 98,8% |
Závěr
Vyhodnocení otopného období 2009/2010 z meteorologických dat podle pozorování meteorologické stanice Praha - Karlov se provádí standardním způsobem, tak aby byly výsledky jednotlivých let vzájemně porovnatelné.
Základními parametry je 217 dnů vytápění a průměrná teplota 4,3° C ve dnech vytápění a 6,8° C za celé období září - květen. Otopné období bylo tedy kratší a "mírně teplejší". Počet otopných dnů je nižší než průměr. Průměrná teplota je pod dlouhodobým průměrem. Počtem 3187 denostupňů D19 se otopné období přiblížilo na 98,8 % standardu třicetiletého průměru. Lze je tedy charakterizovat jako období mírně podnormální - tedy s nižší spotřebou paliva.
Oproti dlouhodobému normálu je posuzované otopné období o 1,2 % méně náročné na vytápění. Po posouzení řady posledních let lze tedy říci, že z hlediska spotřeby tepla pro vytápění sledované zimní období nevybočilo z normálu. Rozložení průběhu potřeby tepla však ukazuje na nevyrovnanost v jednotlivých měsících - spotřeba v prosinci, lednu a květnu je vyšší než průměr. Při porovnání s třicetiletým průměrem a předchozími devíti otopnými obdobími jde o pokračování podnormálních, tedy "teplejších" období.
Literatura
(L1) Vyhláška 194/2007 Sb. kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům (platná od 1.9.2007)
(L2) ČHMÚ: Měsíční přehled meteorologických měření a pozorování observatoře Praha_Karlov, 2009-09 až 2010-08
(L3) Ptáková, D., Otopné období 2000/2001 v Praze z hlediska klimatických veličin, Vytápění, větrání, instalace VVI 1/2003, str. 2-9
(L4) Straka, R., Otopné období 1989/1990 v Praze z hlediska klimatických veličin, Zdravotní technika a vzduchotechnika - ZTV 1-2/1991, str. 29-63
(L5) Klazar, L., Jak je to vlastně s topným faktorem (II), tzb-info.cz, Praha, 1.8.2005
(L6) Tintěra, L., Denostupně - vyhodnocení otopného období 2004/2005 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 1.8.2005
(L7) Tintěra, L., Denostupně - vyhodnocení otopného období 2005/2006 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 30.10.2007
(L8) Tintěra, L., Denostupně - vyhodnocení otopného období 2006/2007 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 7.1.2008
(L9) Tintěra, L., Denostupně - vyhodnocení otopného období 2007/2008 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 10.11.2008
(L10) Tintěra, L., Denostupně - vyhodnocení otopného období 2008/2009 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 5.10.2009
Recenze článku:
Článek navazuje na řadu předchozích autorových vyhodnocení otopného období. Vyhodnocení je provedeno standardním způsobem. Poskytuje řadu užitečných informací pro projektanty, auditory, dodavatele tepla i provozovatele otopných soustav.
Ing. Petr Knížek, CSc., energetický auditorBased on the observations made at the Prague-Karlov station, the 2009/2010 heating season was a little shorter, 217 days, and the average temperature was 4.3ºC, slightly cooler than the long-term average. The basic characteristic necessary for heating is 3187 dº (19) degree days, so the needs for heating were slightly lower than the long term average.