Vyhodnocení otopného období 2013/2014 v Praze

Legislativní základ

Vyhodnocení základních charakteristik otopného období 2013/2014 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 užitkové vody, měrné ukazatele spotřeby tepla pro vytápění a přípravu teplé užitkové 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. Lze ocenit nynější stabilitu legislativy. Jde již o sedmé otopné období vyhodnocované stejnou metodikou podle jedné vyhlášky.

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 z podobných zásad jako 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, jaké má tato hodnota stanovená právníky tedy – 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 tepelně-izolačních vlastnostech obvodového pláště, na obsazení budovy lidmi, vybavení spotřebiči i na 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 jak 12 °C, tak 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 Výpočet denostupňů ve výpočtové části TZB-info umožňuje již od svého vzniku nastavit teplotu počátku vytápění.

Začátek vytápění

Začátek otopného období je 1. září, nicméně vlastní zahájení dodávky tepla závisí na poklesu venkovní teploty pod stanovenou hodnotu. Zahájení vytápění je charakterizováno grafickým průběhem:

Prvním dnem vytápění bylo 19. září 2013. První období s potřebou vytápění trvalo pět dnů. Po něm nastalo dvoudenní přerušení se vzestupem teplot nad stanovenou hranici.

V říjnu se pokračovalo ve vytápění až do dalšího třídenního přerušení. Po něm následovalo ještě jednodenní přerušení a od 29. října se vytápí bez přerušení.

Mrazivé dny

S teplotou pod bodem mrazu bylo v otopném období pouhých 16 dnů. V listopadu to byl jeden den, v prosinci pět dnů a v lednu deset dnů. V dalších měsících průměrné denní teploty pod bod mrazu neklesly. To není v dlouhodobém vyhodnocování typické.

Nejnižší teplota −6,9 °C ve sledovaném otopném období nastala 26. ledna 2014. Jde o stejný den s nejnižší teplotou jako v otopném období o rok dříve (sic!).

Měsíc leden je s průměrem +2,4 °C teplejší, a to o 3,3 °C nad dlouhodobým standardem. Nejnižší teplotou v měsíci je −6,9 °C ze dne 26. ledna 2014.

Měsíc únor je s průměrem +4,6 °C teplejší, a to o 3,8 °C nad dlouhodobým standardem. Nejnižší teplotou v měsíci je +0,3 °C ze dne 4. února 2014.

Měsíc březen je s průměrem +8,6 °C teplejší, a to o 4,1 °C nad dlouhodobým standardem. Nejnižší teplotou v měsíci je +4,2 °C ze dne 24. března 2014.

Období s „dlouhodobě“ nízkými teplotami, použitelné k posouzení chování zdrojů tepla a otopných soustav při nízkých teplotách nastalo pouze ve dvou dnech – 25. a 26. ledna 2014. Teploty byly pod bodem mrazu a pohybovaly se od −6,6 °C do −6,9 °C.

Konec vytápění

V březnu, na počátku třetí dekády dochází ke krátkodobému vzestupu teplot a na jeden den (22. 3. 2014) se přerušuje vytápění. Pak následuje pokles teplot do konce měsíce.

Dubnová první dekáda je poměrně teplá s jedním dnem přerušení vytápění. Další, již delší – desetidenní přerušení nastává od 21. dubna do konce měsíce.

V květnu se hned od počátku měsíce vytápění obnovuje. Dále jsou dvě období přerušení vytápění od 7. 5. a od 16. 5. Posledním dnem vytápění je den 31. května 2014, kdy je legislativně ukončeno otopné období 2013–2014. Chladné dny v dalším měsíci již nepokračovaly.

Letní období

Letní období červen až srpen, z definice do otopného období nepatří. Chladné dny pod třinácti stupni byly za celé období pouze dva – koncem června a koncem srpna.

Poklesy teplot v letním období, 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. V letním období poklesly teploty pod teplotu 13 °C po dobu 2 dnů, pokles pod teplotu 15 °C byl po dobu čtyř dnů.

Počet otopných dnů

Sledované otopné období mělo mírně větší počet dnů vytápění. Od začátku vytápění dne 19. září 2013 do konce vytápění dne 31. května 2014 bylo vytápění celkem osmkrát přerušeno v průběhu otopné sezóny. Období plného vytápění tak trvalo 230 dnů. Doba vytápění byla v otopném období 2013–2014 ve srovnání s třicetiletým normálem o šest dnů delší.

Kontrola kotlů – vyhodnocení dimenzování kotle

Kontrola kotlů je požadavkem legislativy, podle vyhlášky 194/2013 o kontrole kotlů a rozvodů tepelné energie s účinností od 1. 8. 2013. Požadavek na vyhodnocení „Dimenzování kotle k požadavku na vytápění budovy a potřebu teplé vody“ podle Přílohy č. 1 vyhlášky je shodný s předchozí legislativní úpravou (vyhl. 276/2007 Sb.).

Vyžaduje vstupní údaje z vyhodnocení otopného období. Proces kontroly účinnosti kotlů je zaveden jako standardní postup. Proto je nejvýše žádoucí standardizovat použité vstupy. Spotřeba paliva je závislá na venkovních teplotách a ty jsou funkcí času. Proto není možné stanovit interval buď podle standardní délky otopného období, nebo podle celých měsíců. Pro další použití proto zavádíme do metodiky vyhodnocení otopného období parametr „délka otopného období“ – v hodinách. Jde o vyjádření počtu dnů s povinností vytápění (podle pravidel vytápění) při časovém obsahu jednoho dne 24 hodin. Pro stanovení průměru se tedy nepočítá s přerušovaným vytápěním, ale pouze s útlumem. Je zřejmé, že délka vytápění se mění jak meziročně, tak v jednotlivých měsících běžného roku.

Do hodinového vyjádření je zaveden další parametr, kterým je „využití maxima (denostupňů)“. Počet provozních hodin stanovený podle předchozího odstavce se přepočítá podle využití výkonu kotle. To je v přepočtu ošetřeno vynásobením hodin poměrem aktuálního počtu denostupňů a maximálního počtu D° z dlouhodobého průměru. Tedy: hodin (pro 194/2013 Sb.) = otopných dnů (i-tého měsíce aktuálního roku) × 24 hodin × denostupně (i-tého měsíce aktuálního roku) / max. hodnota denostupně (nejstudenějšího měsíce 30 let průměru).

Celkový počet hodin za sledované období 2013–2014 činí 5520 hodin, oproti 5376 hodinám normálu 30 let.

Celkový počet hodin „využití maxima denostupňů“ za sledované období 2013–2014 činí 3108 hodinám, oproti 3740 hodin normálu 30 let.

Charakteristika otopného období

Celkovou charakteristikou otopného období je počet denostupňů D(19) = 2814 D°, průměrná teplota venkovního vzduchu v otopných dnech 6,8 °C a počet 230 otopných dnů. Parametry otopného období jsou uváděny ve standardní formě [L3, L4] a v návaznosti na předchozí rozbory [L6 až L14].

Stanovení je provedeno pro mezní teplotu počátku vytápění t_e = 13 °C a ustanovení platného legislativního předpisu [L1] 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. Pro sledované období činí tato hodnota 8,5 °C. V programové pomůcce Denostupně TZB-info je tato teplota uváděna po měsíčních průměrech.

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 t_e = (d × t_i − D°) / (d), a pro období 2013–2014 pak činí (230 × 19 − 2814) / 230 = 6,8 °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].

Tabulka

měsíc	počet dnů vytápění	prům. venkovní teplota v top. dnech	počet denostupňů D19	procenta D19 (v roce)
IX	12	13,2	70	2,5%
X	28	8,5	293	10,4%
XI	30	6,5	375	13,3%
XII	31	1,4	547	19,4%
I	31	2,4	514	18,3%
II	28	4,6	405	14,4%
III	30	8,7	309	11,0%
IV	19	10,9	155	5,5%
V	21	12,0	148	5,3%
součet	230	6,8	2 814	100%

Porovnáním tří souborů hodnot – běžného roku, průměru 30 let a průměru 50 let – je zřejmé, že otopné období 2013–2014 bylo ve srovnání s normálem 30 let (1961–1990) „teplejší“ – spotřeba tepla na úrovni 86,8 % třicetiletého normálu a ve srovnání s normálem 50 let (1901–1950) na úrovni 85,1 % padesátiletého normálu. Posuzované otopné období bylo tedy z hlediska potřeby tepla pro vytápění značně podprůměrné.

porovnání	počet denostupňů D19	poměrná část
otopné období 2013/2014 (Praha-Karlov)	2 814	87,2 %
normál 30 let (1961–1990) nepřestupný	3 227	100,0 %
normál 50 let (1901–1950)	3 308	102,5 %

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 značně atypický průběh měsíčních teplot. Vyznačuje se polohou nad dlouhodobým průměrem téměř po celé otopné období. Velmi mírně pod průměrem je na počátku – v září a říjnu, v listopadu a prosinci je již nad úrovní dlouhodobého průměru. Leden, únor i březen jsou vysoko nad dlouhodobým průměrem venkovních teplot. Květen je mírně pod průměrem.

Rozložení teplot

Průběh teplot v jednotlivých měsících otopného období je významnou charakteristikou, avšak v řadě aplikací je výhodnější 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 (viz ČSN 38 3350), nebo je známa aplikace ve výpočtech tepelných čerpadel viz [L7].

Tvar distribuční křivky potvrzuje vývody z měsíčního průběhu teplot – zimní i letní teploty se nacházejí nad teplotním průměrem.

Do grafu distribuční křivky sestavené z reálných klimatických a meteorologických dat je pro srovnání doplněn průběh „obecné křivky trvání teplot v ČR“ podle ČSN 38 3350. Okrajové podmínky jsou t_en = −12 °C, t_em = +13 °C, počet otopných dnů d = 224. Shoda průběhů křivek Td(30) a ČSN ve střední části je dobrá.

Potřeba tepla

Potřeba tepla a její rozložení v průběhu roku odvisí od počtu denostupňů. V následujícím grafu je rozložení pro posuzované období 2013–2014 porovnáno s dlouhodobým třicetiletým normálem.

Oproti dlouhodobému normálu (30 let) je posuzované otopné období 2013–2014 o 12,8 % méně náročné na vytápění. Lze tedy říci, že sledované zimní období je pokračováním trendu posledních let, kdy aktuální rok je méně náročný na vytápění, než průměr. Tvar grafu průběhu potřeby tepla ukazuje na výrazně nižší spotřebu po většinu otopného období – aktuální spotřeba od listopadu do dubna byla výrazně nižší než dlouhodobá průměrná.

Meziroční porovnání

Meziroční porovnání řady předchozích otopných období je založeno na standardním vyhodnocení datové základny teplot podle platných 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 otopnými obdobími od roku 2000 jde o pokračování podnormálních období. Počet denostupňů je za toto období sledování je nižší (87,2 %), než dlouhodobý průměr. Spotřeba paliva je tedy výrazně nižší, než průměr. V průběhu posledních let jde o zimní období s druhým nejnižším počtem denostupňů – v období 2006/2007 a nyní, v období 2013/2014.

Klíčové údaje

otopné období	aktuální rok 2013/2014	normál 30 let nepřestupný
místo	Praha-Karlov	Praha-Karlov
začátek vytápění	14. září 2012
konec vytápění	31. květen 2013
přerušení nebo omezení vytápění celkem v délce	29 dnů
počet dnů vytápění	230	224
průměrná teplota v otopných dnech	6,8	4,6
počet denostupňů D(19)	2 814	3 227
potřeba tepla proti normálu (30 let)	87,2 %	100,0 %

Závěr

Vyhodnocení otopného období 2013–2014 z meteorologických dat podle pozorování meteorologické stanice Praha-Karlov se provádí standardním způsobem, tak aby byly výsledky jednotlivých let vzájemně porovnatelné.

Základními parametry je 230 dnů vytápění a průměrná teplota 6,8 °C ve dnech vytápění (a 8,5 °C za celé otopné období září–květen). Otopné období bylo „výrazně teplejší“, a poněkud delší. Počet otopných dnů je větší než průměr. Průměrná teplota je vysoko nad dlouhodobým průměrem, jak celoročně, tak ve většině jednotlivých měsíců. Počtem 2814 denostupňů D19 dosáhlo otopné období pouze 87,2 % standardu třicetiletého průměru. Od roku 2000 jde o období s druhým nejnižším počtem denostupňů. Lze je tedy charakterizovat jako období podnormální – tedy výrazně teplejší než průměr – a s nižší spotřebou paliva.

Oproti dlouhodobému normálu je posuzované otopné období o 13,2 % méně náročné na vytápění. Po posouzení řady posledních let lze tedy říci, že z hlediska spotřeby tepla pro vytápění sledované zimní období pokračovalo v trendu otopných období s nižším, než průměrným nárokem na spotřebu paliva. Při porovnání s třicetiletým průměrem a předchozími otopnými obdobími od roku 2000 jde o období s druhými nejnižšími nároky na vytápění, než je dlouhodobý průměr.

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, 2013-09 až 2014-08
• [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
• [L11] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2009/2010 v Praze, tzb-info.cz, Praha 28. 2. 2011
• [L12] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2010/2011 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 7. 11. 2011
• [L13] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2011/2012 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 8. 10. 2012
• [L14] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2012/2013 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 2. 12. 2013