Opis typowych lat meteorologicznych do obliczeń energetycznych w budownictwie dla obszaru Polski

Opis typowych lat meteorologicznych do obliczeń energetycznych w budownictwie dla obszaru Polski

Poniżej zamieszczono skrócony opis typowych lat meteorologicznych opracowanych dla Polski. Szersze omówienie tego zagadnienia można znaleźć w pracy [1].>

  Typowy rok meteorologiczny wg EN ISO 15974-2 - ISO

Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych ISO został opracowany przez International Organization for Standardization i zakceptowany 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". Roczny ciąg danych pogodowych dla obliczeń energetycznych tworzony jest z 12 miesięcy wybranych z okresu minimum 10 lat obserwacji meteorologicznych dla danej lokalizacji. Wybór miesiąca przeprowadza się poprzez wyznaczenie z wielolecia trzech miesięcy, dla których suma statystyk Finkelsteina-Schafer’a dla natężenia całkowitego promieniowania słonecznego, temperatury termometru suchego i wilgotności względnej jest najmniejsza. Spośród tych trzech miesięcy jako najlepszy wybiera się ten, dla którego odchylenie średniej prędkości wiatru od miesięcznej średniej wieloletniej jest najmniejsze.

 

Meteorologiczny rok odniesienia dla obliczeń energetycznych - WYEC2

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 indeksu złożonego meteorologicznego roku odniesienia – WYEC2:

Parametr	t(max)	t(min)	t(śr)	tr(max)	tr(min)	tr(śr)	ws(max)	ws(min)	It
Waga (%)	5	5	30	2,5	2,5	5	5	5	40

Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych - TMY2

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. 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 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 indeksu złożonego typowego roku meteorologicznego – TMY2:

Parametr	t(max)	t(min)	t(śr)	tr(max)	tr(min)	tr(śr)	ws(max)	ws(min)	It	Id
Waga (%)	5	5	10	5<	5	10	5	5	25	25

     Rok odniesienia ASHRAE  - TRY

Rok meteorologiczny zaproponowany przez ASHRAE o nazwie TRY – „Typical Reference Year” Z ciągu kilkudziesięciu lat obserwacji wybiera się jeden rzeczywisty rok danych pomiarowych opierając się na obliczanych średnich miesięcznych temperaturach termometru suchego. W metodzie zaproponowanej przez ASHRAE należy unikać lat z ekstremalnymi wartościami średnich miesięcznych temperatur. Spośród ciągu lat branych pod uwagę należy wybrać ten rok, który jest najłagodniejszy i ma najmniejszą liczbę ekstremalnych wartości średnich miesięcznych temperatury powietrza. Metoda ta jest bardzo prosta i szybka w obliczeniach.

 Rok odniesienia dla najcieplejszego lata - HSY

Rok meteorologiczny zaproponowany przez dr inż. Piotra Narowskiego o nazwie HSY – „Hottest Summer Year” Z ciągu kilkudziesięciu lat obserwacji wybiera się jeden rzeczywisty rok danych pomiarowych opierając się na obliczanych średnich miesięcznych temperaturach termometru suchego. W metodzie tej porównuje się miesiące średnie temperatury lipca i sierpnia i wybiera się rok z ekstremalnymi wartościami średnich miesięcznych temperatur dla tych miesięcy. Wyznaczony w ten sposób rok meteorologiczny może służyć do symulacji energetycznej budynków w okresach najcieplejszych.

 Rok odniesienia dla najchłodniejszej zimy - CWY

Rok meteorologiczny zaproponowany przez dr inż. Piotra Narowskiego o nazwie CWY – „Coldest Winter Year” Z ciągu kilkudziesięciu lat obserwacji wybiera się jeden rzeczywisty rok danych pomiarowych opierając się na obliczanych średnich miesięcznych temperaturach termometru suchego. W metodzie tej porównuje się miesiące średnie temperatury stycznia i lutego i wybiera się rok z ekstremalnymi wartościami średnich miesięcznych temperatur dla tych miesięcy. Wyznaczony w ten sposób rok meteorologiczny może służyć do symulacji energetycznej budynków w okresach najchłodniejszych.

 

Wyznaczenie typowych lat meteorologicznych dla obszaru Polski

W wyniku przetworzenia danych źródłowych przy pomocy programu TMY.EXE autorstwa dr inż. Piotra Narowskiego otrzymano 61 plików z typowymi latami meteorologicznymi według standardu ISO zawierających meteorologiczne dane źródłowe oraz 61 plików, 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. Piotra Narowskiego plików typowych lat meteorologicznych z danymi rozszerzonymi. Parametry znajdujące się w wersji rozszerzonej typowych lat meteorologicznych, które nie pochodzą z obserwacji meteorologicznych zostały wyznaczone na podstawie odpowiednich modeli matematycznych i równań termodynamicznych.  Poniżej  przedstawiono pola źródłowych danych meteorologicznych w formacie rozszerzonym dla typowych lat meteorologicznych udostępnianych w plikach typowych lat meteorologicznych:

• numer godziny roku

• miesiąc

• dzień

• godzina

• 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

Drukiem wytłuszczonym wskazano parametry meteorologiczne pochodzące z obserwacji. Pozostałe wielkości zostały obliczone na podstawie parametrów pochodzących z obserwacji.

Format plików typowych lat meteorologicznych znajduje się tutaj.

Pliki mają nazwy w postaci  wmo12xxx0iso.txt. Litery xxx należy zastąpić odpowiednim skróconym numerem stacji meteorologicznej . Trzy litery  występujące po numerze stacji w nazwie pliku oznacza rodzaj typowego roku meteorologicznego dla tej stacji. Odpowiednio oznaczenie „try” to Test Reference Year, „hsy” – Hottest Summer Year, „cwy” – Coldest Winter Year, „wec” - Weather Year for Energy Calculations, Version 2, „tmy” – “Typical Meteorological Year, Version 2” oraz „iso” typowy rok meteorologiczny według EN ISO 15927-4. Na stronie udostępniono 61  plików z danymi typowych lat meteorologicznych w formacie rozszerzonym w postaci tekstowej według standardu ISO.