Návrhové klimatické podmínky pro Českou republiku dle ASHRAE
Informace o jednom z produktů posledního výzkumného projektu ASHRAE 1997, uvádí výběr z tabulek návrhových klimatických hodnot z Příručky ASHRAE 1997 - Fundamentals pro Českou republiku, charakterizuje jednotlivé údaje a jejich použitelnost. Údaje o intenzitách sluneční radiace nejsou uvedeny.
V rámci rozsáhlého výzkumu povětrnostních dat, do něhož investovala ASHRAE přes milion dolarů, byl zpracován soubor návrhových klimatických podmínek pro energetické výpočty, uveřejněný v kapitole 26 publikace 1997 ASHRAE Handbook - Fundamentals (dále jen Příručka ASHRAE 1997). Jedná se o souhrn nových klimatických hodnot pro 1459 míst ve Spojených státech, Kanadě a ostatních státech světa. Tento souhrn údajů obsahuje hodnoty suchého a vlhkého teploměru, teploty rosného bodu, rychlosti a převažující směry větru se zohledněním proměnlivosti uváděním četností jejich výskytu. Údaje jsou obecně použitelné pro navrhování, dimenzování, distribuci, instalaci a marketing v oboru vytápění, větrání, klimatizace a odvlhčování prostředí a pro další aplikace v energetických procesech v oblasti komunální, v zemědělství, obchodu i průmyslu.
Tab. 1 Identifikační údaje meteorologických stanic
1) IČO - identifikační číslo
2) SMO - Světová meteorologická organizace
Ve srovnání s předcházejícím vydáním Příručky ASHRAE 1993 došlo ve vydání 1997 ke značnému rozšíření a zkvalitnění informací:
Výběr z tabulek 3A a 3B Příručky ASHRAE 1997 pro Českou republiku je uveden v tab. 1 až 3.
Tab. 2 Návrhové klimatické podmínky pro vytápění a větrání pro Českou republiku
Tab. 3 Návrhové klimatické podmínky pro chlazení a odvlhčování pro Českou republiku
Charakteristika údajů v jednotlivých sloupcích tab. 2:
Sl. 2 - Teplota suchého teploměru odpovídající 99,6 a 99,0 % roční kumulativní četnosti výskytu. Hodnoty reprezentují zimní klimatické podmínky a jsou určeny pro dimenzování vytápěcích zařízení.
Sl. 3 - Rychlost větru odpovídající 1,0, 2,5 a 5,0 % roční kumulativní četnosti výskytu. Hodnoty jsou použitelné pro návrh komínů.
Sl. 4 - Rychlost větru odpovídající 0,4 a 1,0 % kumulativní četnosti výskytu v nejchladnějším měsíci (nejnižší průměrná teplota suchého teploměru) daného místa a střední hodnota průvodní suché teploty. Tyto hodnoty a hodnoty následujícího sloupce 5 jsou použitelné k ocenění špičkové zátěže infiltrací.
Sl. 5 - Střední rychlost větru souběžná s 99,6 % četnostním údajem teploty suchého teploměru ve sloupci 2 a s 0,4 % četnostním údajem teploty suchého teploměru ve sloupci 2 v tab. 3 a převažující směr větru vyskytující se s 99,6 a 0,4 % údajem teploty suchého teploměru. Tyto hodnoty spolu s údaji sloupce 4 slouží k ohodnocení zátěže infiltrací.
Sl. 6 - Průměrné roční extrémy maxima a minima suché teploty a standardní odchylky. Četnost výskytu velmi extrémních podmínek může být požadována pro provozní návrh zařízení k zabezpečení nenarušitelnosti jeho funkčnosti a provozuschopnosti klimatickou zátěží. Uvedené hodnoty byly vypočítány z extrémů denních sledovaných teplot. Skutečné maximum a minimum teplot pro kterýkoli den se ale zpravidla vyskytuje mezi hodinovým čtením, takže střední minimální a maximální teploty vypočtené zmíněným způsobem jsou cca o 0,5 K nižší, než střední denní extrémní teploty měřené maximálním a minimálním teploměrem.
Charakteristika údajů uvedených v jednotlivých sloupcích tab. 3:
Sl. 2 - Teplota suchého teploměru odpovídající 0,4, 1,0 a 2,0 % roční kumulativní četnosti výskytu a průměrná hodnota průvodní teploty vlhkého teploměru. Hodnoty ve sloupci 2 charakterizují léto a reprezentují podmínky horkých, většinou slunečných dnů. Údaje se aplikují v chlazení a zvláště v klimatizaci.
Sl. 3 - Teplota vlhkého teploměru odpovídající 0,4, 1,0 a 2,0 % roční kumulativní četnosti výskytu a střední hodnota průvodní teploty suchého teploměru. Údaje reprezentují extrémy celkového citelného a latentního tepla venkovního vzduchu. Tyto informace jsou využitelné pro návrh chladicích věží, kondenzátorů a návrhy větracích systémů provozovaných pouze s čerstvým vzduchem.
Sl. 5 - Střední denní rozsah, který je středem rozdílu mezi denní maximální a minimální teplotou během nejteplejšího měsíce (nejvyšší průměrná teplota suchého teploměru). Tyto hodnoty jsou vypočteny z extrémů hodinových sledování teplot. Skutečný denní teplotní rozsah je zpravidla asi o 1 K větší ze stejného důvodu, který je uveden u sloupce 6 tab. 2.
Význam hodnot kumulativní četnosti výskytu reprezentující klimatické podmínky v tabulkách
Hodnoty teploty vzduchu, rosného bodu, teploty vlhkého teploměru a rychlost větru odpovídající v tabulkách různým ročním percentilům reprezentují hodnotu, která je překračována v průměru o uváděné procento z celkového počtu hodin v roce (8760 h). Hodnoty 0,4, 1,0, 2,0 a 5,0 % jsou překračovány průměrně ve 35, 88, 175 a 438 hodinách.
Hodnoty 99,0 a 99,6 % pro zimní období jsou definovány obdobně, ale jsou obvykle chápány jako hodnoty, pro které odpovídající klimatický údaj je menší než návrhová podmínka 88 a 35 hodin. Střední průvodní hodnoty jsou průměry zjištěných klimatických prvků vyskytujících se souběžně s odpovídajícími návrhovými hodnotami.
Zdroj údajů a zpracovatel návrhových podmínek
Zdrojem pro výpočet návrhové klimatické hodnoty v tab. 2 a 3 byly hodinové záznamy příslušných klimatických údajů z jednotlivých meteorologických stanic po dobu dvanácti roků v období let 1982 až 1993. Informace ze stanic ČR a ostatních stanic mimo území Spojených států a Kanady jsou zahrnuty spolu s dalšími analýzami a výsledky v databázi DATSAV 2, kterou zpracovala a archivuje Světová meteorologická organizace WMO World Data Center A při National Climate Data Center v Asheville, NC.
Podklady:
[1] Climatic Design Information, 1997 ASHRAE Handbook - Fundamentals, Chapter 26.
[2] HARRIMAN III, L. G., COLLIVER D. G., HART K. Q.: New Weather Data For Energy Calculations. ASHRAE Journal 3/1999, 31-38.
Odkazy:
Stránky ASHRAE (anglicky): www.ashrae.org
Tab. 1 Identifikační údaje meteorologických stanic
| Stanice | IČO1) stanice podle SMO2) | Zeměpisné souřadnice | Nadmořská výška (m) | Standardní tlak vzduchu (kPa) při uvedené nadm. výšce | |
|---|---|---|---|---|---|
| severní šířka | východní délka | ||||
| Brno | 117230 | 49° 15' | 16° 70' | 246 | 98,40 |
| Cheb | 114060 | 50° 08' | 12° 40' | 471 | 95,79 |
| Ostrava-Poruba | 117820 | 49° 68' | 18° 12' | 256 | 98,29 |
| Plzeň | 114480 | 49° 65' | 13° 27' | 364 | 97,03 |
| Praděd | 117350 | 60° 07' | 17° 23' | 1492 | 84,64 |
| Praha-Ruzyně | 115180 | 50° 10' | 14° 28' | 366 | 97,00 |
| Přibyslav | 116590 | 49° 58' | 15° 77' | 536 | 95,05 |
2) SMO - Světová meteorologická organizace
Ve srovnání s předcházejícím vydáním Příručky ASHRAE 1993 došlo ve vydání 1997 ke značnému rozšíření a zkvalitnění informací:
- zvýšil se počet meteorologických stanic, zvláště z ostatních států světa, čímž se naplnil jeden ze záměrů ASHRAE zahrnout do projektu co nejvíce mezinárodních organizací.
- V Příručce 1997 jsou zahrnuty pouze stanice, které splňovaly podmínku dlouholetých hodinových záznamů měření příslušných klimatických prvků z poslední doby, min. z období let 1982 až 1993, na rozdíl od dvacet až čtyřicet let starých dat obsažených v Příručce 1993, z nichž některá byla získána grafickou interpolací z období kratšího než pět let.
- Hodnoty, obsažené ve vydání 1993 a dřívějších, byly vypočítány v různých dobách a vzešly z rozdílných metodik. Ve vydání 1997 je zajištěna celosvětová platnost výpočtů jednotlivých údajů.
Výběr z tabulek 3A a 3B Příručky ASHRAE 1997 pro Českou republiku je uveden v tab. 1 až 3.
Tab. 2 Návrhové klimatické podmínky pro vytápění a větrání pro Českou republiku
| 1. Stanice |
2. | 3. | 4. | 5. | 6. | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vytápění DB |
Extrémní rychlost | WS, MDB v nejchladnějším měsíci | MWS, MWD pro DB | Extrémní denní hodnoty v roce | |||||||||||||
| 0,4 % | 1 % | 99,6 % | 0,4 % | střední DB | STDDB | ||||||||||||
| 99,6% | 99,0% | 1 % | 2,5 % | 5 % | WS | MDB | WS | MDB | MWS | MWD | MWS | MWD | max | min | max | min | |
| Brno | -14,4 | -10,9 | 10,6 | 9,2 | 8,2 | 11,5 | -1,0 | 9,5 | -0,7 | 3,4 | 60 | 4,5 | 180 | 32,6 | -15,8 | 1,6 | 4,0 |
| Cheb | -15,6 | -12,4 | 7,1 | 6,1 | 5,3 | 7,6 | 2,8 | 6,4 | 2,1 | 1,0 | 40 | 2,3 | 220 | 32,1 | -17,1 | 2,1 | 3,5 |
| Ostrava | -17,1 | -12,9 | 10,1 | 9,1 | 8,3 | 11,5 | -0,1 | 10,3 | 0,6 | 2,3 | 20 | 4,6 | 190 | 32,3 | -19,6 | 1,7 | 5,5 |
| Plzeň | -16,7 | -12,8 | 9,4 | 8,3 | 7,4 | 10,7 | 5,0 | 9,1 | 3,5 | 1,0 | 20 | 3,5 | 120 | 33,3 | -18,2 | 2,2 | 5,1 |
| Praděd | -19,0 | -16,4 | 21,0 | 18,2 | 16,1 | 22,6 | -6,9 | 19,0 | -5,4 | 8,4 | 20 | 5,2 | 180 | 22,1 | -20,2 | 1,7 | 4,3 |
| Praha | -16,1 | -12,4 | 12,4 | 10,4 | 9,0 | 13,9 | 4,0 | 11,9 | 2,3 | 1,9 | 10 | 3,5 | 160 | 32,8 | -18,0 | 2,0 | 4,9 |
| Přibyslav | -16,2 | -13,0 | 12,8 | 11,2 | 9,8 | 13,3 | 1,1 | 12,1 | -0,7 | 2,1 | 360 | 3,9 | 130 | 30,4 | -18,9 | 2,7 | 4,0 |
| Legenda: | DB | - teplota suchého teploměru (°C) | MWS | - střední průvodní rychlost větru (m.s-1) |
| WS | - rychlost větru (m.s-1) | MWD | - střední průvodní směr větru (360 - sever, 90 - východ, atd.) | |
| MDB | - střední průvodní suchá teplota (°C) | STDDB | - standardní odchylka střední DB v roce (K) |
Tab. 3 Návrhové klimatické podmínky pro chlazení a odvlhčování pro Českou republiku
| 1. Stanice |
2. | 3. | 4. | 5. | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chlazení DB, MWB | WB, MDB | DP, MDB a HR | Roz- mezí DB |
|||||||||||||||||||
| 0,4 % | 1 % | 2 % | 0,4 % | 1 % | 2 % | 0,4 % | 1 % | 2 % | ||||||||||||||
| DB | MWB | DB | MWB | DB | MWB | WB | MDB | WB | MDB | WB | MDB | DP | HR | MDB | DP | HR | MDB | DP | HR | MDB | ||
| Brno | 29,5 | 19,1 | 27,7 | 18,5 | 26,1 | 17,6 | 20,2 | 27,5 | 19,3 | 26,2 | 18,5 | 24,3 | 17,7 | 13,1 | 23,2 | 17,0 | 12,5 | 21,9 | 16,2 | 11,9 | 21,3 | 10,8 |
| Cheb | 28,4 | 18,5 | 26,6 | 17,5 | 24,8 | 16,7 | 19,3 | 26,6 | 18,3 | 24,7 | 17,4 | 23,2 | 16,8 | 12,7 | 21,8 | 16,0 | 12,0 | 20,2 | 15,2 | 11,4 | 19,5 | 10,8 |
| Ostrava | 29,5 | 19,3 | 27,6 | 18,3 | 25,8 | 17,7 | 20,3 | 27,6 | 19,4 | 26,1 | 18,5 | 24,2 | 17,9 | 13,3 | 22,8 | 17,1 | 12,6 | 21,5 | 16,3 | 12,0 | 21,2 | 11,5 |
| Plzeň | 29,0 | 19,4 | 27,1 | 18,5 | 25,3 | 17,7 | 20,3 | 27,5 | 19,3 | 25,5 | 18,4 | 24,0 | 17,9 | 13,4 | 23,6 | 17,0 | 12,7 | 22,6 | 16,1 | 12,0 | 20,8 | 11,3 |
| Praděd | 18,6 | 13,0 | 17,0 | 12,3 | 15,6 | 11,7 | 14,1 | 17,3 | 13,2 | 15,8 | 12,3 | 14,7 | 13,1 | 11,3 | 15,0 | 12,1 | 10,6 | 14,1 | 11,3 | 10,0 | 13,3 | 5,4 |
| Praha | 28,8 | 18,4 | 26,8 | 17,8 | 25,0 | 17,1 | 19,7 | 26,2 | 18,4 | 24,7 | 17,8 | 23,4 | 17,3 | 12,9 | 22,1 | 16,4 | 12,2 | 20,6 | 15,8 | 11,7 | 20,3 | 11,1 |
| Přibyslav | 27,0 | 18,1 | 25,2 | 17,5 | 23,5 | 16,7 | 19,1 | 25,4 | 18,1 | 23,5 | 17,2 | 22,4 | 16,8 | 12,8 | 21,7 | 16,0 | 12,1 | 20,6 | 15,2 | 11,5 | 19,7 | 10,3 |
| Legenda: | DB | - teplota suchého teploměru (°C) | MDB | - střední průvodní teplota suchého teploměru (°C) |
| MWB | - střední průvodní teplota vlhkého teploměru (°C) | DP | - teplota rosného bodu (°C) | |
| WB | - teplota vlhkého teploměru (°C) | HR | - měrná vlhkost vzduchu (g/kg-1) |
Charakteristika údajů v jednotlivých sloupcích tab. 2:
Sl. 2 - Teplota suchého teploměru odpovídající 99,6 a 99,0 % roční kumulativní četnosti výskytu. Hodnoty reprezentují zimní klimatické podmínky a jsou určeny pro dimenzování vytápěcích zařízení.
Sl. 3 - Rychlost větru odpovídající 1,0, 2,5 a 5,0 % roční kumulativní četnosti výskytu. Hodnoty jsou použitelné pro návrh komínů.
Sl. 4 - Rychlost větru odpovídající 0,4 a 1,0 % kumulativní četnosti výskytu v nejchladnějším měsíci (nejnižší průměrná teplota suchého teploměru) daného místa a střední hodnota průvodní suché teploty. Tyto hodnoty a hodnoty následujícího sloupce 5 jsou použitelné k ocenění špičkové zátěže infiltrací.
Sl. 5 - Střední rychlost větru souběžná s 99,6 % četnostním údajem teploty suchého teploměru ve sloupci 2 a s 0,4 % četnostním údajem teploty suchého teploměru ve sloupci 2 v tab. 3 a převažující směr větru vyskytující se s 99,6 a 0,4 % údajem teploty suchého teploměru. Tyto hodnoty spolu s údaji sloupce 4 slouží k ohodnocení zátěže infiltrací.
Sl. 6 - Průměrné roční extrémy maxima a minima suché teploty a standardní odchylky. Četnost výskytu velmi extrémních podmínek může být požadována pro provozní návrh zařízení k zabezpečení nenarušitelnosti jeho funkčnosti a provozuschopnosti klimatickou zátěží. Uvedené hodnoty byly vypočítány z extrémů denních sledovaných teplot. Skutečné maximum a minimum teplot pro kterýkoli den se ale zpravidla vyskytuje mezi hodinovým čtením, takže střední minimální a maximální teploty vypočtené zmíněným způsobem jsou cca o 0,5 K nižší, než střední denní extrémní teploty měřené maximálním a minimálním teploměrem.
Charakteristika údajů uvedených v jednotlivých sloupcích tab. 3:
Sl. 2 - Teplota suchého teploměru odpovídající 0,4, 1,0 a 2,0 % roční kumulativní četnosti výskytu a průměrná hodnota průvodní teploty vlhkého teploměru. Hodnoty ve sloupci 2 charakterizují léto a reprezentují podmínky horkých, většinou slunečných dnů. Údaje se aplikují v chlazení a zvláště v klimatizaci.
Sl. 3 - Teplota vlhkého teploměru odpovídající 0,4, 1,0 a 2,0 % roční kumulativní četnosti výskytu a střední hodnota průvodní teploty suchého teploměru. Údaje reprezentují extrémy celkového citelného a latentního tepla venkovního vzduchu. Tyto informace jsou využitelné pro návrh chladicích věží, kondenzátorů a návrhy větracích systémů provozovaných pouze s čerstvým vzduchem.
Pozn. recenzenta: Teplota vlhkého teploměru je měřena přístrojem s volným (nevynuceným) prouděním vzduchu. Pro přesné výpočty je proto třeba použít psychrometrický součinitel A = 0,0012 (cca dvakrát větší, než pro teplotu mokrého teploměru, měřenou aspiračním Assmannovým psychrometrem).
Sl. 4 - Teplota rosného bodu odpovídající 0,4, 1,0 a 2,0 % roční kumulativní četnosti výskytu, střední hodnota průvodní teploty suchého teploměru a měrná vlhkost (vypočtená pro teplotu rosného bodu při standardním atmosférickém tlaku pro nadmořskou výšku příslušné stanice). Údaje ve sloupci 4 jsou přímo úměrné extrémní měrné vlhkosti, která reprezentuje špičkovou vlhkostní zátěž. Extrémní teploty rosného bodu mohou nastat ve dnech s nízkými teplotami suchého teploměru při vysoké relativní vlhkosti. Tyto údaje jsou zvláště využitelné v aplikacích, týkajících se řízení vlhkosti, jako je sušení chlazením a odvlhčování, chlazení na bázi odvlhčování a větrací systémy provozované jen s čerstvým vzduchem. Lze je též užít jako kontrolní pro analýzu funkčnosti chladicích systémů z hlediska klimatické zátěže, zvláště v případě, kdy takové systémy jsou užívány pro řízení vlhkosti jako sekundární funkce. Hodnota měrné vlhkosti ve sloupci 2 odpovídá kombinaci teploty rosného bodu a střední hodnoty souběžné teploty suchého teploměru, vypočtené při standardním tlaku pro příslušnou nadmořskou výšku daného místa.Sl. 5 - Střední denní rozsah, který je středem rozdílu mezi denní maximální a minimální teplotou během nejteplejšího měsíce (nejvyšší průměrná teplota suchého teploměru). Tyto hodnoty jsou vypočteny z extrémů hodinových sledování teplot. Skutečný denní teplotní rozsah je zpravidla asi o 1 K větší ze stejného důvodu, který je uveden u sloupce 6 tab. 2.
Význam hodnot kumulativní četnosti výskytu reprezentující klimatické podmínky v tabulkách
Hodnoty teploty vzduchu, rosného bodu, teploty vlhkého teploměru a rychlost větru odpovídající v tabulkách různým ročním percentilům reprezentují hodnotu, která je překračována v průměru o uváděné procento z celkového počtu hodin v roce (8760 h). Hodnoty 0,4, 1,0, 2,0 a 5,0 % jsou překračovány průměrně ve 35, 88, 175 a 438 hodinách.
Hodnoty 99,0 a 99,6 % pro zimní období jsou definovány obdobně, ale jsou obvykle chápány jako hodnoty, pro které odpovídající klimatický údaj je menší než návrhová podmínka 88 a 35 hodin. Střední průvodní hodnoty jsou průměry zjištěných klimatických prvků vyskytujících se souběžně s odpovídajícími návrhovými hodnotami.
Zdroj údajů a zpracovatel návrhových podmínek
Zdrojem pro výpočet návrhové klimatické hodnoty v tab. 2 a 3 byly hodinové záznamy příslušných klimatických údajů z jednotlivých meteorologických stanic po dobu dvanácti roků v období let 1982 až 1993. Informace ze stanic ČR a ostatních stanic mimo území Spojených států a Kanady jsou zahrnuty spolu s dalšími analýzami a výsledky v databázi DATSAV 2, kterou zpracovala a archivuje Světová meteorologická organizace WMO World Data Center A při National Climate Data Center v Asheville, NC.
Podklady:
[1] Climatic Design Information, 1997 ASHRAE Handbook - Fundamentals, Chapter 26.
[2] HARRIMAN III, L. G., COLLIVER D. G., HART K. Q.: New Weather Data For Energy Calculations. ASHRAE Journal 3/1999, 31-38.
Odkazy:
Stránky ASHRAE (anglicky): www.ashrae.org
