Vyhodnocení otopného období 2010/2011 v Praze
Otopné období let 2010/2011 v Praze zpracované na základě pozorování stanice Praha-Karlov bylo s 219 dny vytápění poněkud kratší, a s průměrnou teplotou 4,8° C mírně teplejší než dlouhodobý průměr. Základní charakteristikou potřeby tepla pro vytápění je 3114 D°(19) denostupňů, tedy potřeba tepla poněkud nižší, než dlouhodobý průměr 3227 D°(19).
Legislativní základ
Vyhodnocení základních charakteristik otopného období 2010/2011 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 dosavadní stabilitu legislativy, jde již o třetí otopné období vyhodnocované podle jedné vyhlášky stejnou metodikou.
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 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 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
Začátek otopného období je 1. září, nicméně vlastní zahájení dodávky tepla závisí na poklesu venkovní teploty pod stanovenou hodnotu. Ukončení vytápění je stanoveno kalendářně na 31. prosinec. Zahájení vytápění je charakterizováno grafickým průběhem:
Prvním dnem počátku vytápění je 19. září 2010. Po čtyřech dnech se teploty poněkud zvýšily a následuje přerušení vytápění od 23. 9. do 25. 9. Od následujícího dne se již začíná topit.
V měsíci říjnu se již vytápí od počátku měsíce s vyjímkou jediného dne – 7. října.
Mrazivé dny
Dnů s teplotou pod bodem mrazu bylo v otopném období 52. V listopadu čtyři dny, prosinci dvacet tři dnů, v lednu třináct a v únoru dvanáct dnů. Prvním dnem, kdy poklesla teplota pod bod mrazu, je 27. listopad s teplotou −1,9 °C. Další mrazivé dny následovaly jak ještě v listopadu, tak značnou část prosince a část února. Nejnižší teplota −10,3 °C ve sledovaném otopném období nastala 30. prosince 2010.
Podnulové teploty v listopadu
Podnulové teploty v prosinci
Podnulové teploty v lednu
Podnulové teploty v únoru
Měsíc prosinec je s průměrem −3,6 °C o více jak čtyři stupně pod dlouhodobým standardem. Má pouze osm dnů s nadnulovými teplotami. Nejnižší teplotou v měsíci je −10,3 °C ze dne 30. prosince 2010.
Měsíc leden je s průměrem +1,2 °C o více jak dva stupně nad dlouhodobým standardem. Nejnižší teplotou v měsíci je −7,6 °C ze dne 31. ledna 2011.
Období mezi 20. až 23. únorem 2011 je charakterizováno venkovními teplotami, které jsou nižší než −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 první přerušení vytápění již v dubnu, dne 2. 4. 2011. Poté nastává období několika dalších přerušení a opětovného náběhu plného vytápění, které přechází do měsíce května.
V květnu pak nastalo období dvou náběhů vytápění do 26. 4. do 2. 5. Posledním dnem vytápění je den 17. května 2011. Od té doby již nenastává povinnost vytápět, teploty se pohybují do konce května mezi 14 °C a 22 °C. Dnem 31. května 2011 je ukončeno otopné období 2010–2011.
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 podobná situace nenastala po celé letní období až do konce srpna.
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 sedmi dnech.
Počet otopných dnů
Sledované otopné období mělo menší, podprůměrný počet dnů vytápění. Od začátku vytápění dne 19. září 2010 do konce vytápění dne 17. května 2011 bylo vytápění celkem sedmkrát přerušeno na začátku i na konci otopné sezóny. Období plného vytápění tak trvalo 219 dnů. Doba vytápění byla v otopném období 2010–2011 ve srovnání s třicetiletým normálem o pět dnů kratší.
Kontrola kotlů – vyhodnocení dimenzování kotle
Kontrola kotlů je požadavkem legislativy, podle vyhlášky 276/2007 Sb. o kontrole účinnosti kotlů. 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.
Na základě požadavků praxe jsme zavedli do hodinového vyjádření 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 276/2007 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 2010–2011 činí 5256 hodin, oproti 5376 hodin normálu 30 let.
Celkový počet hodin „využití maxima denostupňů“ za sledované období 2010–2011 činí 3491 hodin, oproti 3740 hodin normálu 30 let.
Charakteristika otopného období
Celkovou charakteristikou otopného období je počet denostupňů D(19) = 3114 D°, průměrná teplota venkovního vzduchu 4,8 °C a počet 219 otopných dnů. Parametry otopného období jsou uváděny ve standardní formě [L3], [L4] a v návaznosti na předchozí rozbory [L6] až [L11].
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 je tato teplota uváděna po měsíčních průměrech. Pro sledované období činí tato hodnota 7,1 °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 2010–2011 pak činí (219 ⋅ 19 − 3114) / 219 = 4,8 °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].
| měsíc | počet dnů vytápění | průměrná venkovní teplota v topných dnech [°C] | počet denostupňů D(19) [D°] | procenta D(19) v roce [%] |
|---|---|---|---|---|
| IX | 9 | 11,4 | 68 | 2,2 |
| X | 30 | 8,2 | 324 | 10,4 |
| XI | 30 | 6,6 | 373 | 12,0 |
| XII | 31 | -3,6 | 701 | 22,5 |
| I | 31 | 1,2 | 551 | 17,7 |
| II | 28 | 0,5 | 518 | 16,6 |
| III | 31 | 7,2 | 366 | 11,8 |
| IV | 20 | 11,9 | 142 | 4,6 |
| V | 9 | 11,1 | 71 | 2,3 |
| součet | 219 | 4,8 | 3 114 | 100 |
Porovnáním tří souborů hodnot – běžného roku, průměru 30 let a průměru 50 let – je zřejmé, že otopné období 2010–2011 bylo ve srovnání s normálem 30 let (1961–1990) „mírně teplejší“ – spotřeba tepla na úrovni 96,5 % třicetiletého normálu a ve srovnání s normálem 50 let (1901–1950) na úrovni 94,1 % padesátiletého normálu. Posuzované otopné období bylo tedy z hlediska potřeby tepla pro vytápění spíše mírně podprůměrné.
| počet denostupňů D(19) | poměrná část | |
|---|---|---|
| otopné období 2010–2011 | 3 114 | 100,0% |
| normál 30 let (1961–1990) | 3 227 | 96,5% |
| normál 50 let (1901–1950) | 3 308 | 94,1% |
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 rychlými výkyvy. Pod průměrem je na počátku – v září a říjnu, v listopadu stoupá, prosinec je výrazně pod průměrem. Leden je značně nadprůměrný, únor je na dlouhodobém průměru a další dva měsíce jsou již nadprůměrné. 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].
Potřeba tepla
Potřeba tepla a její rozložení v průběhu roku odvisí od počtu denostupňů. V následujícím grafu je rozložení pro posuzované období 2010–2011 porovnáno s dlouhodobým třicetiletým normálem.
Oproti dlouhodobému normálu (30 let) je posuzované otopné období 2010–2011 o 3,5 % 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 dvou měsících otopného období je vyšší než průměr, va třetím měsíci nižší, ve čtvrtém – prosinci výrazně vyšší a v druhé polovině období, od ledna nižší, nebo na průměru. Podprůměrná spotřeba je v měsíci lednu, březnu a dubnu. 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 deseti otopnými obdobími od roku 2000/2001 jde o pokračování podnormálních období – tedy teplejších a s nižší spotřebou paliva.
Klíčové údaje
| otopné období | 2010–2011 |
| místo | Praha-Karlov |
| začátek vytápění | 19. září 2010 |
| konec vytápění | 17. květen 2011 |
| přerušení nebo omezení vytápění | celkem v délce 22 dnů |
| běžný rok 2010–2011 | normál 30 let | |
|---|---|---|
| počet dnů vytápění | 219 | 224 |
| průměrná teplota v otopných dnech | 4,8 °C | 4,6 °C |
| počet denostupňů D(19) | 3114 | 3227 |
| potřeba tepla proti normálu (30 let) | 96,5 % |
Závěr
Vyhodnocení otopného období 2010–2011 z meteorologických dat podle pozorování meteorologické stanice Praha-Karlov se provádí standardním způsobem tak, aby byly výsledky jednotlivých let vzájemně porovnatelné.
Základními parametry je 219 dnů vytápění a průměrná teplota 4,8 °C ve dnech vytápění a 7,1 °C za celé období září–květen. Otopné období bylo tedy kratší a „mírně teplejší“. Počet otopných dnů je nižší než průměr. Průměrná teplota je nad dlouhodobým průměrem. Počtem 3114 denostupňů D(19) se otopné období přiblížilo na 96,5 % standardu třicetiletého průměru. Lze je tedy charakterizovat jako období mírně podnormální – tedy s nižší spotřebou paliva.
Oproti dlouhodobému normálu je posuzované otopné období o 3,5 % méně náročné na vytápění. Po posouzení řady posledních let lze tedy říci, že z hlediska spotřeby tepla pro vytápění sledované zimní období nevybočilo z trendu otopných období s nižším, než průměrným nárokem na spotřebu paliva. Rozložení průběhu potřeby tepla však ukazuje na nevyrovnanost v jednotlivých měsících – spotřeba v prosinci je vyšší než průměr. Při porovnání s třicetiletým průměrem a předchozími deseti otopnými obdobími jde o pokračování podnormálních, tedy „teplejších“ období.
Literatura
- [1] 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)
- [2] ČHMÚ: Měsíční přehled meteorologických měření a pozorování observatoře Praha-Karlov, 2009-09 až 2010-08
- [3] Ptáková, D., Otopné období 2000/2001 v Praze z hlediska klimatických veličin, Vytápění, větrání, instalace VVI 1/2003, str. 2–9
- [4] Straka, R., Otopné období 1989/1990 v Praze z hlediska klimatických veličin, Zdravotní technika a vzduchotechnika – ZTV 1-2/1991, str. 29–63
- [5] Klazar, L., Jak je to vlastně s topným faktorem (II), tzb-info.cz, Praha, 1.8.2005
- [6] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2004/2005 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 1. 8. 2005
- [7] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2005/2006 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 30. 10. 2007
- [8] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2006/2007 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 7. 1. 2008
- [9] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2007/2008 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 10. 11. 2008
- [10] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2008/2009 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 5. 10. 2009
- [11] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2009/2010 v Praze, 28. 2. 2011
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 auditorThe heating period 2010/2011 in Prague based on the observation of Prague-Karlov station was 219 days, a little shorter, and with an average temperature of 4.8 ° C, slightly warmer than the long-term average. The basic characteristic of heat demand for heating is 3114 D ° (19) degree days, heat demand is somewhat lower than the long-term average of 3227 D ° (19).
