Vyhodnocení otopného období 2014/2015 v Praze
Otopné období let 2014/2015 v Praze zpracované na základě pozorování stanice Praha-Karlov bylo s 222 dny vytápění o málo kratší, a s průměrnou teplotou 6,4 °C značně teplejší než dlouhodobý průměr. Základní charakteristikou potřeby tepla pro vytápění je 2803 D°(19) denostupňů, tedy potřeba tepla značně nižší, než dlouhodobý průměr 3227 D°(19). V novém miléniu, od roku 2000, jde o druhý nejnižší počet denostupňů za otopné období.
Legislativní základ
Vyhodnocení základních charakteristik otopného období 2014/2015 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 novely 2015. Vyhláška slouží k provedení § 7 – Snižování energetické náročnosti budov, odst. 4 a 6. Lze ocenit nynější stabilitu legislativy. Jde již o osmé 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 24. září 2014. První období s potřebou vytápění trvalo čtyři dny. Po něm nastalo šest dnů přerušení se vzestupem teplot nad stanovenou hranici.
V říjnu započalo vytápění po předchozím přerušení dne 4. 10. A trvalo šest dnů. Po nich následovala pětidenní přestávka. Následný pokles teplot od 15. října znamenal začátek nepřerušovaného vytápění až do jarních měsíců.
Mrazivé dny
S teplotou pod bodem mrazu bylo v otopném období pouhých 16 dnů. V prosinci devět dnů, v lednu dva dny a v únoru dnů pět. V dalších měsících průměrné denní teploty pod bod mrazu neklesly. To není v dlouhodobém vyhodnocování typické.
Nejnižší teplota −5,0 °C ve sledovaném otopném období nastala 28. prosince 2014. Minimální teploměr naměřil nejnižší teplotu −8,4°C této zimy v úterý 30. prosince.
Podnulové teploty v prosinci
Podnulové teploty v lednu – měsíc leden je s průměrem +2,4 °C teplejší, a to o 3,8 °C nad dlouhodobým standardem. „Nejnižší“ teplotou v měsíci je −0,9 °C ze dne 7. ledna 2015.
Průběh teplot v únoru – měsíc únor je s průměrem +1,8 °C teplejší, a to o 1,0 °C nad dlouhodobým standardem. Nejnižší teplotou v měsíci je −2,5 °C ze dne 6. února 2015.
Období s „dlouhodobě“ nízkými teplotami, použitelné k posouzení chování zdrojů tepla a otopných soustav při nízkých teplotách – blízkých výpočtovým, se v tomto roce hledá velmi obtížně. Jak bylo řečeno, nejnižší teplota byla pouhých −5 °C, ale ve čtyřdenním internalu koncem prosince, kdy teploty oscilovaly mezi čtyřmi a pěti stupni pod nulou. Nicméně – řada budov v průmyslových areálech byla v režimu bez provozu, takže použitelnost tohoto intervalu je omezená.
Konec vytápění
Březen, na rozdíl od dřívějších otopných období, je měsícem nepřerušovaného vytápění.
V dubnu, na počátku první dekády dochází ke krátkodobým vzestupům teplot. Ty však podle definice nevedou k přerušení vytápění. První přerušení na dva dny tak nastává až 26. dubna.
V květnu pokračuje vytápění započaté 28. dubna a trvá až do 5. května. Pak následují tři období vytápění dlouhá jednou tři, a dvakrát čtyři dny. Posledním dnem vytápění je den 29. května 2015, kdy otopné období 2014–2015 je ukončeno.
Letní období
Letní období červen až srpen, z definice do otopného období nepatří. Chladné dny pod třinácti stupni byly za celé období čtyři – v průběhu června. Poklesy teplot v letním období, v červnu až srpnu jsou důležité 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 15 °C po dobu 9 dnů, z toho pokles pod teplotu 13 °C byl po dobu čtyř dnů.
Fenoménem sledovaného letního období byl interval vysokých teplot vzduchu – maximum dne 8. srpna ve výši 31,4 °C bylo součástí čtrnácti dnů s teplotami nad 25 °C.
Počet otopných dnů
Sledované otopné období mělo mírně větší počet dnů vytápění. Od začátku vytápění dne 24. září 2014 do konce vytápění dne 29. května 2015 bylo vytápění celkem šest krát přerušeno v průběhu otopné sezóny. Období plného vytápění tak trvalo 222 dnů. Doba vytápění byla v otopném období 2014–2015 ve srovnání s třicetiletým normálem o dva dny kratší.
Kontrola kotlů – vyhodnocení dimenzování kotle
Kontrola kotlů je požadavkem legislativy, podle vyhlášky 194/2014 o kontrole kotlů a rozvodů tepelné energie s účinností od 1. 8. 2014. 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 194/2014 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 2014–2015 činí 5328 hodin, oproti 5376 hodin normálu 30 let.
Celkový počet hodin „využití maxima denostupňů“ za sledované období 2014–2015 činí 3145 hodin, oproti 3740 hodin normálu 30 let.
Charakteristika otopného období
Celkovou charakteristikou otopného období je počet denostupňů D(19) = 2803 D°, průměrná teplota venkovního vzduchu v otopných dnech 6,4 °C a počet 222 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 te = 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 8,1 °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 te = (d × ti − D°) / (d), a pro období 2014–2015 pak činí (232 × 19 − 2914) / 232 = 6,4 °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 | prům. venkovní teplota v topných dnech | počet denostupňů D19 | procenta D19 (v roce) |
|---|---|---|---|---|
| IX | 4 | 12,7 | 25 | 0,9 % |
| X | 23 | 10,5 | 197 | 7,0 % |
| XI | 30 | 7,0 | 360 | 12,8 % |
| XII | 31 | 3,3 | 488 | 17,4 % |
| I | 31 | 2,9 | 500 | 17,8 % |
| II | 28 | 1,8 | 482 | 17,2 % |
| III | 31 | 6,2 | 398 | 14,2 % |
| IV | 28 | 9,3 | 271 | 9,7 % |
| V | 16 | 13,9 | 82 | 2,9 % |
| součet | 222 | 6,4 | 2 803 | 100 % |
Porovnáním tří souborů hodnot – běžného roku, průměru 30 let a průměru 50 let – je zřejmé, že otopné období 2014–2015 bylo ve srovnání s normálem 30 let (1961–1990) „teplejší“ – spotřeba tepla na úrovni 87 % třicetiletého normálu a ve srovnání s normálem 50 let (1901–1950) na úrovni 85 % padesátiletého normálu. Posuzované otopné období bylo tedy z hlediska potřeby tepla pro vytápění výrazně podprůměrné.
| porovnání | počet denostupňů D19 | poměrná část |
|---|---|---|
| otopné období 2014/2015 (Praha-Karlov) | 2 803 | 86,9 % |
| 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. Mírně pod průměrem je na počátku – v září a po všechny zbývající měsíce neklesne pod dlouhodobý průměr. Extrémním měsícem je leden s průměrnou teplotou téměř o čtyři stupně vyšším, než dlouhodobý průměr.
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) pro analýzu zdrojů tepla, nebo je známa aplikace ve výpočtech tepelných čerpadel viz [L5].
Tvar distribuční křivky potvrzuje vývody z měsíčního průběhu teplot – zimní i letní teploty se nacházejí vysoko 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 ten = −12 °C, tem = +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 2014–2015 porovnáno s dlouhodobým třicetiletým normálem.
Oproti dlouhodobému normálu (30 let) je posuzované otopné období 2014–2015 o 13 % 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 října 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 (86,9 %), než dlouhodobý průměr. Spotřeba paliva je tedy výrazně nižší, než průměr. V průběhu posledních let od roku 20000 jde o zimní období se druhým nejnižším počtem denostupňů. Nejmírnější zima byla v období 2006/2007.
| otopné období | aktuální rok 2014/2015 | normál 30 let nepřestupný |
|---|---|---|
| místo | Praha-Karlov | Praha-Karlov |
| začátek vytápění | 24. září 2014 | |
| konec vytápění | 29. květen 2015 | |
| přerušení nebo omezení vytápění celkem v délce | 26 dnů | |
| počet dnů vytápění | 222 | 224 |
| průměrná teplota v otopných dnech | 6,4 | 4,6 |
| počet denostupňů D(19) | 2 803 | 3 227 |
| potřeba tepla proti normálu (30 let) | 90,3 % | 100,0 % |
Závěr
Vyhodnocení otopného období 2014–2015 z meteorologických dat podle pozorování meteorologické stanice Praha-Karlov se provádí standardním způsobem, tak aby byly výsledky jednotlivých let vzájemně porovnatelné.
Základními parametry je 222 dnů vytápění a průměrná teplota 6,4 °C ve dnech vytápění (a 8,1 °C za celé otopné období září–květen). Otopné období bylo „výrazně teplejší“, a velmi mírně kratší. Počet otopných dnů je menší než průměr. Průměrná teplota je vysoko nad dlouhodobým průměrem, jak celoročně, tak ve většině jednotlivých měsíců. Počtem 2803 denostupňů D19 dosáhlo otopné období pouze 87 % 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 % 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, 2014-09 až 2015-08
- [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
- [L15] Tintěra, L., Denostupně – vyhodnocení otopného období 2013/2014 v Praze, tzb-info.cz, Praha, 24. 11. 2014
The heating period 2014/2015 in Prague based on the observation of Prague-Karlov station was with 222 days, a little shorter, and with an average temperature of 6,4 °C, slightly warmer than the long-term average. Basic characteristic of heat demand for heating is 2803 D°(19) degree days, heat demand is much lower than the long-term average of 3227 D°(19). It's the second lowest number of degree days of the heating period since the beginning of the century.
