Typowy rok meteorologiczny  -  Anna Styszyńska (prawa autorskie zastrzeżone)

 

Prognozy przewidywanej w XXI wieku zmiany klimatu, ważnej w aspekcie funkcjonowania budownictwa, wskazują na to, że w naszej strefie klimatycznej:
– nastąpi ocieplenie, wyrażone wzrostem średniej dobowej temperatury oraz zmniejszeniem liczby dni chłodnych,
– zmniejszy się okres zalegania pokrywy śnieżnej,
– zwiększą się opady, wyrażone wzrostem maksymalnego opadu dobowego oraz liczbą dni z opadami ekstremalnymi,
– temperatura i opady będą się charakteryzować dużą zmiennością wartości ekstremalnych.

Wrażliwość sektora budownictwa na zmianę klimatu należy rozważać w odniesieniu do wszystkich etapów “życia” budowli tj. od projektowania, wykonawstwa robót budowlanych i technologii wykonawczych, wyrobów i materiałów budowlanych, po etap eksploatacji budowli aż do ich „śmierci technicznej”. Za najbardziej narażone na zmianę klimatu uznaje się budownictwo mieszkaniowe, zwłaszcza budynki wielokondygnacyjne w centrach miast, o długim okresie eksploatacji. Występowanie łagodniejszych zim i cieplejszych okresów letnich może przyczyniać się do ograniczenia zapotrzebowania na ciepło i coraz większego zapotrzebowania energii dla klimatyzacji, zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i biurowych czy użyteczności publicznej. Aby w trakcie projektowania obiektów budowlanych uwzględnić zapotrzebowanie na ciepło trzeba znać nie tylko temperaturę powietrza na zewnątrz i wewnątrz budynku (zależną od charakteru obiektu), ale również tak zwane temperatury projektowe, czyli takie, jakie stosuje się w obliczeniach projektowych strat ciepła do otoczenia i do gruntu.

Parametry obliczeniowe klimatu zewnętrznego powinny być starannie dobrane ponieważ wielkość obciążenia chłodniczego dla budynku jest kompromisem między potrzebami komfortu cieplnego użytkowników budynku i kosztami inwestycyjnymi systemów wentylacji, klimatyzacji i chłodzenia. Zrównoważenie potrzeb związanych z utrzymaniem komfortu cieplnego we wnętrzu budynku i kosztów związanych z budową i eksploatacją instalacji, które ten komfort utrzymują, wymaga zbilansowania z jednej strony potrzeb użytkowników budynku, którzy oczekują, że instalacje wentylacji i chłodzenia zapewnią temperaturę wewnętrzną powietrza (rzadziej wilgotność względną) na poziomie niezbędnym dla zdrowia i komfortu użytkowania oraz z drugiej strony - racjonalnych kosztów inwestycyjnych systemów i ich kosztów eksploatacyjnych. Przyjęcie przy projektowaniu systemów wentylacji, klimatyzacji i chłodzenia absolutnych ekstremów temperatury powietrza zewnętrznego jest nieopłacalne ze względu na wysokie koszty inwestycyjne oraz obniżenie sprawności energetycznej tych systemów w trakcie eksploatacji budynku ze względu na ich przewymiarowanie dla zdecydowanej większości godzin użytkowania budynku w ciągu roku. Przewymiarowanie instalacji budynku prowadzi do zwiększonych strat energii wytwarzania oraz dystrybucji chłodu w budynku wynikających z charakterystyk urządzeń chłodniczych. Z drugiej strony, zachodząca zmiana klimatu może spowodować niedowymiarowanie systemów chłodzenia budynków, co skutkować może zwiększoną liczbą godzin ich przegrzewania latem.
Praktycznym rozwiązaniem tego problemu winno być wybranie dla projektowania obciążenia chłodniczego budynków jako wartości parametrów obliczeniowych powietrza zewnętrznego wielkości występujących rzadko, ale nie będących wartościami ekstremalnymi dla klimatu w danej lokalizacji geograficznej. Wartości parametrów obliczeniowych powietrza zewnętrznego powinny być wyznaczone dla analizowanego obszaru uwzględniając typowe dla niego budownictwo i definiując prawdopodobieństwo niedotrzymania parametrów wewnętrznych w budynkach w okresach występowania ekstremalnych wartości parametrów klimatu zewnętrznego. Zatem miarodajna ocena jakości energetycznej budynków wymaga stosowania ujednoliconych danych klimatycznych, odpowiadających długoletnim warunkom zewnętrznym. Ze względu na znaczny koszt i dużą pracochłonność przygotowania tego rodzaju danych wprowadzono tzw. typowe lata meteorologiczne. Zostały one opracowane dla potrzeb obliczeń energetycznych w budownictwie i mogą być wykorzystane w obliczeniach charakterystyk energetycznych budynków (wyznaczaniu średniego, przeciętnego dla wielolecia, zapotrzebowania na energię do ogrzewania lub chłodzenia) i sporządzania świadectw energetycznych budynków oraz w pracach projektowych i symulacjach energetycznych budynków poddawanych renowacji. Konieczność opracowania systemu świadectw energetycznych wprowadziła w Polsce Dyrektywa 2002/91/EC Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 16 grudnia 2002 roku.


Rodzaje typowych lat meteorologicznych

Typowy rok meteorologiczny (TRM) to zbiór parametrów meteorologicznych dla całego roku kalendarzowego, reprezentujących przeciętny klimat w danym obszarze geograficznym. Typowe lata meteorologiczne opracowywane są, w zależności od metody, na podstawie ciągów pomiarów meteorologicznych co najmniej 10-letnich, z preferencją ciągów 20- lub 30-letnich. W zależności od jakości i dokładności modelu matematycznego umożliwiającego obliczenie zużycia energii przez budynek, model TRM będzie wymagał różnej liczby parametrów meteorologicznych do obliczeń. Stąd też TRM to, w zależności od metody jego wyznaczania, roczny ciąg danych meteorologicznych wybranego roku kalendarzowego, który został uznany za najbardziej typowy w wieloleciu, albo, co występuje częściej, złożenie dwunastu miesięcy pomiarów meteorologicznych, pochodzących z różnych lat kalendarzowych analizowanego wielolecia, które na podstawie metody wyboru zostały uznane za najbardziej reprezentatywne. Na świecie stosuje się szereg różnie obliczanych TRM. W języku polskim niektóre rodzaje typowych lat meteorologicznych i metody ich wyznaczania omówione są między innymi w pracach Piotra Narowskiego (2008, 2014, 2020) oraz Magdaleny Grudzińskiej i Ewy Jakusik (2016). Wśród najczęściej stosowanych TRM wymienić można:

– Rok odniesienia ASHRAE – TRY (Typical Reference Year)
Typowy rok meteorologiczny zaproponowany w latach 70. ubiegłego wieku przez amerykańskie stowarzyszenie ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). Został on sporządzony na podstawie danych klimatycznych National Climatic Data Center z okresu 1948-1975 i uwzględniał m.in. temperaturę powietrza zewnętrznego, temperaturę punktu rosy, kierunek i prędkość wiatru, ciśnienie atmosferyczne, rodzaj i wielkość zachmurzenia. Dane dotyczące promieniowania słonecznego nie były ujęte w zestawieniu, ale musiały być obliczane przez programy komputerowe na podstawie informacji o wielkości zachmurzenia. Sam TRY był rokiem rzeczywistym, którego wybór odbywał się poprzez eliminację lat z ekstremalnymi wartościami temperatury. Z ciągu kilkudziesięciu lat obserwacji wybierano jeden rzeczywisty rok danych pomiarowych opierając się na obliczanej średniej miesięcznej temperaturze termometru suchego. W metodzie zaproponowanej przez ASHRAE należy unikać lat z ekstremalnymi wartościami temperatury średniej miesięcznej. Spośród ciągu lat branych pod uwagę należy wybrać ten rok, który jest najłagodniejszy i ma najmniejszą liczbę ekstremalnych wartości średniej miesięcznej temperatury powietrza. Metoda ta jest bardzo prosta i szybka w obliczeniach. Szczegółowy opis metody obliczeń - patrz strona ASHRAE

– Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych – TMY (Typical Meteorological Year)
W latach 80. ubiegłego wieku we współpracy ASHRAE z Sandia National Laboratory został opracowany Typical Meteorological Year. W porównaniu do TRY, w Typical Meteorological Year uzupełniono informacje dotyczące promieniowania słonecznego, wykorzystując dane pomiarowe lub obliczając natężenie promieniowania na podstawie rodzaju zachmurzenia. TMY nie był rokiem rzeczywistym, ale składał się z wybranych miesięcy pochodzących z różnych lat pomiarowych z okresu 1952-1975. Wyboru dokonywano posługując się złożonym indeksem porównawczym, obliczanym jako funkcja wagowa miesięcznych wartości promieniowania słonecznego, temperatury powietrza, temperatury punktu rosy i prędkości wiatru. Do zestawu danych włączano miesiące o charakterystyce najbliższej wieloletniemu rozkładowi elementów klimatycznych.

– Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych – TMY2 (Typical Meteorological Year, Version 2)
Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych o nazwie Typical Meteorological Year, Version 2 (TMY2) został opracowany przez National Renewable Energy Laboratory. Roczny ciąg danych pogodowych dla obliczeń energetycznych tworzony jest z 12 miesięcy wybranych z okresu minimum 30 lat obserwacji meteorologicznych dla danej lokalizacji (1961-1990). Poszczególne miesiące wybierane są poprzez porównanie statystyczne pojedynczego miesiąca z wartościami wieloletnimi. Złożony indeks porównawczy dla poszczególnych miesięcy obliczany jest jako funkcja wagowa z wartości średniej dziennej sumy całkowitego natężenia promieniowania słonecznego, średniej dziennej sumy bezpośredniego natężenia promieniowania słonecznego, wartości średniej, minimalnej i maksymalnej termometru suchego, wartości średniej, minimalnej i maksymalnej temperatury punktu rosy oraz wartości średniej i maksymalnej prędkości wiatru. Wagi patrz m.in. do pracy P. Narowskiego (2008). Szczegóły metody obliczeń - patrz w User's Manual for TMY2s. Kolejne uaktualnienie danych klimatycznych - dane z 30.lecia 1976-2005 lub dane z piętnastolecia 1991-2005, doprowadziło do powstania TMY3. Szczegóły patrz w Users Manual for TMY3 Data Sets. Metody TMY2 i TMY3 są bardzo często stosowane w USA i Kanadzie.

– Meteorologiczny rok odniesienia – WYEC (Weather Year for Energy Calculations)
W 1969 roku, dostrzegając rosnące zainteresowanie takimi danymi jak TRY, Komitet Techniczny ASHRAE 4.2 - Informacje o pogodzie (TC4.2) zlecił opracowanie nowych godzinowych danych pogodowych. Wynikowe dane dla 51 lokalizacji w USA i Kanadzie utworzyły zbiór Weather Year for Energy Calculations (WYEC). W 1988 roku TC4.2 zainicjował poważną rewizję plików WYEC. Wysiłek ten ograniczał się do dodania plików godzinowych pogody 26 przypadków typowego roku meteorologicznego (TMY) do oryginalnej bazy danych WYEC i wprowadzenia wielu znaczących ulepszeń jakości danych i dostępu do nich. W szczególności istniała potrzeba stosowania spójnej konwencji czasowej, korygowania nadmiernych wartości promieniowania słonecznego, sprawdzania danych meteorologicznych pod kątem wartości fizycznie niemożliwych, dostarczania szacunkowych modeli dodatkowych wartości natężenia napromienienia słonecznego i natężenia oświetlenia oraz uwzględniania wskaźników jakości danych. Prace nad rewizją i ulepszeniem bazy danych WYEC zostały wykonane w Krajowym Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL). Wynikowy zestaw 77 poprawionych plików godzinowych pogody jest znany jako pliki WYEC w wersji 2 lub WYEC2.

– Meteorologiczny rok odniesienia – WYEC2 (Weather Year for Energy Calculations, Version 2)
Meteorologiczny rok odniesienia o nazwie „Weather Year for Energy Calculations, Version 2” – WYEC2 został opracowany dla ASHRAE przez Watsun Simulation Laboratory. Roczny ciąg danych pogodowych dla obliczeń energetycznych tworzony jest z 12 miesięcy wybranych z okresu minimum 30 lat obserwacji meteorologicznych dla danej lokalizacji. Poszczególne miesiące wybierane są poprzez porównanie statystyczne pojedynczego miesiąca z wartościami wieloletnimi. Złożony indeks porównawczy dla poszczególnych miesięcy obliczany jest jako funkcja wagowa z wartości średniej dziennego natężenia promieniowania słonecznego, wartości średniej, minimalnej i maksymalnej termometru suchego, wartości średniej, minimalnej i maksymalnej temperatury punktu rosy oraz wartości średniej i maksymalnej prędkości wiatru. Wagi patrz m.in. praca P. Narowskiego (2008). Tak obliczany TRM jest również często stosowany w USA i Kanadzie. Szczegóły obliczania WYEC2 patrz informacje na stronie ASHARE.

– Typowy rok meteorologiczny według EN ISO 15927-4:2005 - ISO
Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych ISO został opracowany przez International Organization for Standarization i zaakceptowany przez CEN jako norma EN ISO 15927-4 Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data - Part 4 Data for assessing the annual energy for cooling and heating systems (PN-EN ISO 15927-4:2007 - wersja polska - Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych - Część 4: Dane godzinowe do oceny rocznego zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia PN-EN ISO 15927-4:2007). Jak pisze P. Narowski (2020): norma ta zaleca, aby wartościami określającymi parametry obliczeniowe przestrzeni zewnętrznej były obligatoryjnie temperatura termometru suchego, natężenie całkowitego promieniowania słonecznego lub usłonecznienie (liczba godzin słonecznych), dobowa różnica temperatury termometru suchego, temperatura punktu rosy oraz prędkość wiatru. Norma określa źródła danych do wyznaczenia parametrów obliczeniowych jako pliki godzinowe, zawierające co najmniej temperaturę termometru suchego i całkowite promieniowanie słoneczne lub usłonecznienie (godziny słoneczne) dla co najmniej 10 lat. Inne parametry, takie jak temperatura punktu rosy lub dobowa zmiana temperatury i prędkości wiatru, mogą być uwzględnione, jeśli parametry dni projektowych są konieczne do obliczeń obciążenia chłodniczego dla budynków. Zastosowane parametry powinny być dokładnie udokumentowane. Norma przedkłada wartości całkowitego natężenia promieniowania słonecznego nad usłonecznienie (godziny słoneczne), ze względu na większą dokładność obliczeń zysków ciepła od promieniowania słonecznego.

Wyznaczanie typowych lat meteorologicznych dla obszaru Polski.

W Polsce TRM został wyznaczony w 2004 roku przez dr inż. Piotra Narowskiego z Politechniki Warszawskiej. Lata typowe powstały na bazie danych źródłowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB z okresu trzydziestu lat (od roku 1971 do roku 2000) dla 61 stacji meteorologicznych (w tym 43 stacje z pełnymi danymi). W skład Typowego Roku Meteorologicznego wchodzą rzeczywiste miesiące (pochodzące z różnych lat), w których średnie wartości zmiennych, ich rozkład częstości i wzajemne korelacje są jak najbliższe średnim wieloletnim. O zaliczeniu miesiąca do TRM decyduje minimalna suma statystyk Finkelsteina-Schafera dla przebiegu temperatury termometru suchego, promieniowania słonecznego i wilgotności względnej. Typowe lata meteorologiczne dla 61 miast Polski są powszechnie dostępne na stronie internetowej Ministerstwa Infrastruktury i Rozwoju. Jak wynika z opisu na stronie Ministerstwa Inwestycji i Rozwoju - w wyniku przetworzenia danych źródłowych za pomocą programu TMY.EXE autorstwa dr inż. Piotra Narowskiego otrzymano 61 plików z typowymi latami meteorologicznymi obliczonymi według standardu ISO, w których zapisano statystyki, na podstawie których dokonano wyboru poszczególnych miesięcy lub lat dla typowych lat meteorologicznych. Pliki te posłużyły do wygenerowania przy pomocy programu MIP.EXE autorstwa dr inż. P. Narowskiego plików typowych lat meteorologicznych z danymi rozszerzonymi. Parametry znajdujące się w wersji rozszerzonej TRM, które nie pochodzą z obserwacji meteorologicznych zostały wyznaczone na podstawie odpowiednich modeli matematycznych i równań termodynamicznych. Pola źródłowych danych meteorologicznych w  formacie rozszerzonym w plikach typowych lat meteorologicznych zawierają: numer godziny roku, miesiąc, dzień, godzina dnia, temperatura termometru suchego, wilgotność względna, zawartość wilgoci, prędkość wiatru, kierunek wiatru w 36 sektorach, zachmurzenie ogólne, całkowite natężenie promieniowania słonecznego na powierzchnię poziomą, bezpośrednie natężenie promieniowania słonecznego na powierzchnię poziomą, rozproszone natężenie promieniowania słonecznego na powierzchnię poziomą, temperatura promieniowania nieboskłonu

Omówienie TRM i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski dostępne są na następujących stronach:
Otwarte dane:
Adres: https://dane.gov.pl/pl/dataset/797 (dane miesięczne, aktualizacja danych: 13 grudnia 2016)
Ministerstwo Rozwoju, Pracy i Technologii
Adres: https://www.dane.gov.pl/dataset/797?page=2&per_page=50&sort=-created (dane miesięczne, aktualizacja danych: 13 grudnia 2016)
Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju
Adres: https://www.gov.pl/web/archiwum-inwestycje-rozwoj/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow (dane miesięczne i godzinowe)
Jak podaje opis na stronie - Typowe lata meteorologiczne zostały opracowane na podstawie normy EN ISO 15927:4 dla 61 stacji meteorologicznych Polski. Dla typowych lat meteorologicznych zbudowanych z miesięcy wybieranych z różnych lat kalendarzowych np. ISO, przeprowadzono interpolację krzywymi sklejanymi 3-stopnia wszystkich parametrów meteorologicznych dla ośmiu ostatnich godzin ostatniej doby poprzedniego miesiąca i ośmiu pierwszych godzin pierwszej doby następnego miesiąca.

Dane dla 59 stacji meteorologicznych w Polsce zawiera również podręcznik ASHARE Handbook of Fundamentals (patrz P. Narowski, 2020 - Parametry obliczeniowe ...).

Typowe lata meteorologiczne można też wyznaczyć za pomocą oprogramowania:
–  Meteonorm Software Worldwide irradiation data. Typical years and historical time series - easily accessible with Meteonorm.
    Adres: https://meteonorm.meteotest.ch/en/
–  TMY3 datasets of the NREL (National Renewable Energy Laboratory, USA) and of the DWD (Deutscher Wetterdienst)
    Adres: https://meteonorm.com/en/typical-meteorological-years


Literatura na temat Typowego Roku Meteorologicznego:

Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego i strefy klimatyczne Polski do obliczania mocy w systemach chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji budynków
Piotr Grzegorz Narowski
Instal, Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie", nr 12, s. 21-30, 2020
Adres: https://repo.pw.edu.pl/info/article/WUT7f3352f4acd54a6f9218a15281c0b913/#.YIWenbhMjTQ
Wartości obliczeniowe mocy chłodniczej urządzeń w systemach chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji budynków zależą od wielu parametrów przestrzeni zewnętrznej i wewnętrznej budynków i ich zmienności w reprezentatywnym okresie przyjętym jako obliczeniowy. Wartość projektowanej mocy chłodniczej dla budynku zależy w największym stopniu od całkowitego natężenia promieniowania słonecznego oraz parametrów powietrza zewnętrznego. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego dla potrzeb chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji budynku muszą uwzględniać możliwość obliczenia projektowej mocy chłodniczej ciepła jawnego oraz ciepła utajonego związanego z osuszaniem powietrza wentylacyjnego. W związku z tym parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego powinny umożliwiać wyznaczenie zarówno jego temperatury termometru suchego oraz zawartości wilgoci i entalpii powietrza wilgotnego. Zwyczajowo w obliczeniach systemów chłodzenia, wentylacji i klimatyzacji projektanci posługują się strefami klimatycznymi i przypisanymi do nich parametrami powietrza zewnętrznego podanymi w wycofanej normie PN-B 03420:1976 [1] opracowanymi na podstawie danych meteorologicznych z lat 60- i 70-tych ubiegłego wieku. W artykule przedstawiono wartości parametrów obliczeniowych powietrza zewnętrznego dla stref klimatycznych Polski wyznaczonych na podstawie danych pomiarowych z 58 stacji meteorologicznych Polski oraz 68 stacji meteorologicznych zlokalizowanych w państwach sąsiednich na obszarze Europy Centralnej. Wartości parametrów obliczeniowych powietrza zewnętrznego do określania mocy chłodniczej dla budynków przedstawiono na mapach Polski w podziale na obszary Voronoi oraz za pomocą stref klimatycznych rozdzielanych izoliniami oraz w postaci tabelarycznej.

Zaktualizowane obliczeniowe temperatury powietrza zewnętrznego i strefy klimatyczne Polski do wyznaczania projektowego obciążenia cieplnego dla ogrzewania budynków
Piotr Narowski
Rynek Energii, nr 3, s. 30-40, 2020
Adres: http://www.rynek-energii.pl/pl/RE148
Projektowe wartości obciążenia cieplnego systemów ogrzewania budynków zależą bezpośrednio od wartości temperatury obliczeniowej powietrza zewnętrznego. Wybór temperatury obliczeniowej przyjętej do projektowania jest kompromisem pomiędzy zapotrzebowaniem na ciepło do utrzymania komfortu cieplnego wewnątrz budynku w ciągu sezonu ogrzewania, a kosztami inwestycyjnymi związanymi z wielkością zaprojektowanego systemu ogrzewania. W chwili obecnej terytorium Polski podzielone jest na pięć stref klimatycznych z przypisanymi temperaturami obliczeniowymi powietrza zewnętrznego wyznaczonymi około 65 lat temu. W artykule przedstawiono wartości temperatury obliczeniowej powietrza zewnętrznego dla 61 stacji meteorologicznych Polski wyznaczonymi za pomocą metodyki ASHRAE oraz normy PN EN ISO 15927 5. Wartości temperatury obliczeniowej powietrza zewnętrznego do określania obciążenia cieplnego budynków przedstawiono na mapach Polski w podziale na obszary Voronoi oraz za pomocą stref klimatycznych rozdzielanych izotermami. W artykule przeprowadzono dyskusję dotyczącą otrzymanych wyników obliczeń.

Typowy Rok Meteorologiczny i późniejsze dane klimatyczne jako czynniki kształtujące zapotrzebowanie na energię
Magdalena Grudzińska, Ewa Jakusik
Przegląd Budowlany, nr 3, 2016
Adres: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-27931a7f-0cef-4120-90b1-199484e7dc2a?q=7aebad69-29fc-4172-9a6c-eada746916eb$1&qt=IN_PAGE
Praca zawiera krótką historię tworzenia Typowego Roku Meteorologicznego na świecie i w Polsce (na podstawie danych z lat 1971-2000) oraz krytyczną analizę jego wykorzystania w Polsce do obliczeń zapotrzebowania na energię w oparciu o rzeczywiste dane pomiarowe IMGW PIB z lat 2001-2012 w Łebie, Wieluniu i Włodawie. Obliczenia zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia w budynku wykonano dla typowego mieszkania zlokalizowanego w środkowej części budynku. Przeprowadzone analizy wskazują na możliwość znacznego niedoszacowania zapotrzebowania na chłód przy wykorzystaniu TRM jako źródła danych klimatycznych. Zdaniem autorek pożądana jest aktualizacja metodyki obliczeń w przepisach krajowych. Wzrost nasłonecznienia oraz zwiększenie liczby dni słonecznych obserwowane w ostatnim okresie, oraz ujęcie tych zjawisk w ogólnodostępnych danych klimatycznych może pomóc wielu inwestorom w planowaniu oraz uzasadnić ekonomicznie aktywne pozyskiwanie energii słonecznej dzięki kolektorom słonecznym czy panelom fotowoltaicznym.

Metody wyznaczania typowych lat meteorologicznych TMY2, WYEC2 oraz według normy EN ISO 15927-4
Piotr Narowski
Ciepłownictwo, Ogrzewanictwo, Wentylacja, nr 12, 2014
Adres: http://www.cieplowent.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=8118&Itemid=77
W artykule przedstawiono przegląd głównych metod wyznaczania typowych lat meteorologicznych, które są niezbędne dla potrzeb analiz i symulacji energetycznych oraz wyznaczania charakterystyk energetycznych budynków. Omówiono rozwój tych metod oraz szczegółowo opisano trzy metody za pomocą których wyznaczane są typowe lata meteorologiczne TMY2 oraz WYEC2 dla USA i Kanady oraz przedstawiono metodę opisaną w normie europejskiej EN ISO 15927-4. W artykule omówiono również typowe lata meteorologiczne opracowane na podstawie danych źródłowych 61 stacji meteorologicznych Polski. Wskazano na błędy istniejące w tych danych oraz wykazano potrzebę wyznaczenia nowych typowych lat meteorologicznych dla obszaru Polski na podstawie pomiarów meteorologicznych z lat 1971-2012.

Metody wyznaczania zimowej temperatury obliczeniowej powietrza zewnętrznego
Piotr Narowski
Ciepłownictwo, Ogrzewanictwo, Wentylacja, nr 4, 2014
Adres: http://www.cieplowent.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=8118&Itemid=77
Przedstawiono, w ujęciu historycznym przegląd metod wyznaczania wartości zimowej temperatury obliczeniowej powietrza zewnętrznego w Polsce oraz wybranych krajach Europy i świata. Omówiono również współczesne metody wyznaczania tych wartości opisane w normie PN EN ISO 15927-5:2006/A1:2012E oraz metodę zamieszczoną w podręczniku „ASHRAE Fundamentals" [1]. W celu przybliżenia tych metod w artykule zamieszczono wyniki obliczeń na przykładzie trzech miast w Polsce, uzyskane na podstawie ciągów pomiarów meteorologicznych z 30. lat. W podsumowaniu podano wnioski wynikające z analizy opisanych metod oraz uwagi dotyczące przedstawienia uzyskanych za ich pomocą parametrów obliczeniowych w zimie do projektowania mocy cieplnej systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji w budownictwie.

Obliczeniowe i rzeczywiste temperatury powietrza zewnętrznego a efektywność ogrzewania i wentylacji
Maria Kostka, Agnieszka Zając
Rynek Instalacyjny, nr 4, s.25-28, 2013
Adres: http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id3523,obliczeniowe-i-rzeczywiste-temperatury-powietrza-zewnetrznego-a-efektywnosc-ogrzewania-i-wentylacji?print=1
W artykule zwrócono uwagę na problem aktualności norm dotyczących przyjmowanych temperatur powietrza zewnętrznego w obliczeniach technicznych i analizie termodynamicznej instalacji sanitarnych. Porównano dane zawarte w polskich normach z rzeczywistymi pomiarami ze stacji meteorologicznych.

Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski
Piotr Narowski
Energia i Budynek, 9(18), s. 18-24, 2008
Adres: https://buildup.eu/sites/default/files/content/P.Narowski2.pdf
W Polsce od kilku lat prowadzone są prace, których celem jest opracowanie metodyki obliczeń dla potrzeb systemu świadectw energetycznych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Określenie metod obliczeniowych pozwalających określenie charakterystyki energetycznej budynków jest jednym z podstawowych warunków wprowadzenia w życie w Polsce Dyrektywy 2002/91/EC Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 16 grudnia 2002 r. Dokument ten zobowiązuje państwa członkowskie Unii Europejskiej do wprowadzenia prawa wnoszącego obowiązek wykonywania świadectw energetycznych dla budynków i mieszkań oddawanych do eksploatacji, poddawanych renowacji oraz podlegających obrotowi na rynku nieruchomości.

Obliczenia energetyczne budynków. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski
Piotr Narowski
Rynek Instalacyjny, nr 10, s.28-35, 2008
Adres: http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id3254,obliczenia-energetyczne-budynkow
W artykule opisano typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne opracowane w sześciu standardach dla 61 miejscowości w Polsce, które będą służyły do przeprowadzania obliczeń rocznego lub sezonowego zapotrzebowania na energię cieplną i chłodniczą dla budynków koniecznych przy sporządzaniu świadectw energetycznych budynków. Typowe lata meteorologiczne oraz statystyczne dane klimatyczne opracowane przez Autora zostały udostępnione przez Ministerstwo Infrastruktury w Internecie

Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków
Piotr Narowski
Ciepłownictwo-Ogrzewnictwo-Wentylacja, nr 11, s. 22-27, 2006
Adres: https://www.cieplowent.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=6309&Itemid=66   


Akty prawne:

– Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie Dz. U. z 2019 r. poz. 1065 – tekst jednolity

– Ustawa z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (Dz. U. z 2018 r. poz. 1984, z 2019 r. poz. 730, oraz z 2021 poz. 497)

– Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej Dz. U. z 2015 r. poz. 376 wraz z późniejszymi zmianami

Normy:

Normy europejskie dotyczące metod wyznaczania danych klimatycznych i sposobów ich prezentacji to zestaw 6 norm: EN ISO 15927 1-6 o wspólnym tytule Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych:
EN ISO 15927-1 – Monthly means of single meteorological elements,
PN-EN ISO 15927-1:2005 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 1: Średnie miesięczne niezależnych parametrów meteorologicznych (w normie określono procedury obliczania i prezentacji danych klimatycznych niezbędnych do oceny różnych aspektów cieplnych i wilgotnościowych właściwości użytkowych budynków. Zalecono uzyskanie wartości komputerowych dla określonych miejsc od służb meteorologicznych w odpowiednim kraju. Objęto pojedyncze zmienne klimatyczne: temperaturę powietrza, wilgotność powietrza, prędkość wiatru, opady atmosferyczne, promieniowanie słoneczne, promieniowanie długofalowe. Podano definicje 14 terminów).

EN ISO 15927-2 – Data for design cooling loads and risk of overheating,
PN-EN ISO 15927-2:2010 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 2: Dane godzinowe do obliczania mocy chłodniczej (w normie określono definicję, metodę obliczania i metodę prezentacji miesięcznych danych klimatycznych stosowanych do określania obliczeniowej mocy chłodniczej w budynkach. Do definiowania danych klimatycznych zastosowano temperaturę suchego termometru, punktu rosy i całkowitego promieniowania słonecznego).

EN ISO 15927-3 – Calculation of driving rain index for vertical surfaces from hourly wind and rain data,
PN-EN ISO 15927-3:2010 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 3: Obliczanie wskaźnika zacinającego deszczu dla powierzchni pionowych z danych godzinowych wiatru i deszczu (w normie Określono procedurę analizowania danych godzinowego opadu deszczu i danych wiatru wyprowadzonych z obserwacji meteorologicznych tak, aby zapewnić oszacowanie prawdopodobnej ilości wody oddziałującej na ścianę w każdej podanej orientacji. Uwzględniono topografię, lokalne osłony, typ budynku i ścian).

EN ISO 15927-4 – Data for assessing the annual energy for heating and cooling,
PN-EN ISO 15927-4:2007 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 4: Dane godzinowe do oceny rocznej energii do ogrzewania i chłodzenia (w normie określono metodę ustalania roku referencyjnego wartości godzinowych dla odpowiednich danych meteorologicznych, właściwych do oceny przeciętnego zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia. Do specjalnych celów mogą być ustalane inne lata referencyjne reprezentujące warunki przeciętne. Procedury nie są odpowiednie do ustalania ekstremalnych lub semiekstremalnych lat do symulacji. Nie objęto instrumentalizacji meteorologicznej ani metod obserwacji).

EN ISO 15927-5 – Winter external design air temperatures and related wind data,
PN-EN ISO 15927-5:2006 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 5: Dane do projektowania ciepła do ogrzewania (w normie określono definicję, metodę obliczania i metodę prezentacji danych klimatycznych do stosowania w określaniu obliczeniowej mocy cieplnej systemu ogrzewania w budynkach. Zawarto: zimowe zewnętrzne obliczeniowe temperatury powietrza, odpowiadającą prędkość wiatru i kierunek. Straty ciepła przez grunt biorące udział w ogrzewaniu budynku zależą od długoterminowych zmian temperatury; metody ich obliczania podano w EN ISO 13370), Norma PN-EN ISO 15927-5:2006/A1:2012 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 5: Dane do wyznaczania obliczeniowej mocy cieplnej systemu ogrzewania (w normie zmieniono powołania normatywne, terminy i definicje oraz punkt 4.3).

EN ISO 15927-6 – Accumulated temperature differences for assessing energy use in space heating.
PN-EN ISO 15927-6:2010 – Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków – Obliczanie i prezentacja danych klimatycznych – Część 6: Zakumulowane różnice temperatury - stopniodni (w normie określono definicję, metodę liczenia i metodę prezentacji danych zakumulowanych różnic temperatury w czasie (ATTDs), stosowane do oceny energii zużywanej do ogrzewania budynków. ATTD zazwyczaj są mierzone w stopniodniach lub stopniogodzinach i takie dane są często powoływane po prostu jako "stopniogodziny ogrzewania" lub "stopniodni ogrzewania".