Ο Κυπριακός Χειμώνας και οι Ανάγκες Θέρμανσης

Γράφει ο Ανδρέας Χριστοδούλου

 Μπαίνουμε σύντομα στο Χειμώνα και στις κρύες μέρες και νύκτες που χρειάζεται να ζεσταίνουμε με κάποιο τρόπο τα σπίτια μας και τους χώρους εργασίας. Στην Κύπρο είμαστε τυχεροί να έχουμε σύντομο και σχετικά ήπιο χειμώνα. Η κλιματική παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τις ανάγκες για θέρμανση είναι η εξωτερική θερμοκρασία.

Το άρθρο ασχολείται με τη μεθοδολογία που χρησιμοποιείται στην Ευρωπαϊκή Ένωση για τον καθορισμό της περιόδου θέρμανσης και το μέγεθος των ενεργειακών αναγκών θέρμανσης στη βάση των θερμοκρασιών αέρος και συγκρίνει τις ανάγκες θέρμανσης τις Κύπρου με άλλες ευρωπαϊκές χώρες.

Η παράμετρος «ΗμεροΒαθμοί Θέρμανσης» (ΗΒΘ)

Η παράμετρος «ΗμεροΒαθμοί Θέρμανσης» (ΗΒΘ) - “heating degree day” (HDD) - είναι ένας άλλος τρόπος για την εκτίμηση της ζήτησης ενέργειας αναγκαίας για να θερμανθεί ένα σπίτι ή μια επιχείρηση. Η παράμετρος (ΗΒΘ) εξάγεται από τις μετρήσεις της εξωτερικής θερμοκρασίας. Οι ανάγκες για θέρμανση για μια συγκεκριμένη τοποθεσία θεωρούνται ότι είναι σε κάποιο βαθμό ανάλογος με τον αριθμό ΗΒΘ στην συγκεκριμένη τοποθεσία.

Όμως, οι ανάγκες για θέρμανση εξαρτούνται, επίσης, από μεγάλο αριθμό άλλων παραμέτρων όπως ο σχεδιασμός και ο προσανατολισμός της οικοδομής, τα ενεργειακά συστήματα, καθώς και ο ανθρώπινος παράγοντας, όπως το βιοτικό του επίπεδο. Οι ΗΒΘ καθορίζονται σε σχέση με μια θερμοκρασία βάσης, την εξωτερική θερμοκρασία κάτω από αυτή της θερμοκρασίας βάσης το κτίριο θεωρείται ότι χρειάζεται θέρμανση.

Υπολογισμός της παραμέτρου ΗΒΘ - HDD

Στην Ευρώπη η EUROSTAT υπολογίζει την παράμετρο των ΗμεροΒαθμών Θέρμανσης (ΗΒΘ)- Heating Degree Days (HDD) ως (18C-Tmean) όταν η Tmean είναι χαμηλότερη από 15C (θερμοκρασία βάσης- base temperature or heating threshold) και είναι μηδέν (0)  όταν η Tmean είναι ψηλότερη ή ίση με τους 15C. Με άλλα λόγια η χαμηλότερη εξωτερική μέση ημερήσια θερμοκρασία (Τmean) που διατηρεί μια εξωτερική θερμοκρασία 18C είναι 15C.

Tmean είναι η μέση ημερήσια εξωτερική θερμοκρασία και υπολογίζεται ως ο μέσος όρος της μέγιστης ημερήσιας και ελάχιστης ημερήσιας θερμοκρασία δηλ : Tmean = Tmin+Tmax :2.

Για παράδειγμα, όταν σε μια συγκεκριμένη μέρα η  Tmax (μέγιστη ημερήσια θερμοκρασία) είναι 20C και Tmin (ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία) είναι 10C τότε η Tmean είναι 15C και η ΗΒΘ- HDD=0 χρησιμοποιώντας την πιο πάνω εξίσωση. Παρομοίως, όταν μια άλλη μέρα η Tmax είναι 15C και Tmin 5C, τότε η Tmean είναι 10C και η ΗΒΘ-HDD= 5.

Η μηνιαία τιμή ΗΒΘ - HDD είναι το σύνολο των ημερήσιων τιμών ΗΒΘ-HDD .

Οι ανάγκες θέρμανσης για την Κύπρο βασισμένη στις τιμές ΗΒΘ-HDD

Για τη Λευκωσία η περίοδος θέρμανσης  για τα σπίτια και τους τόπους εργασίας, σύμφωνα με στοιχεία την εξίσωση της EUROSTAT πιο πάνω, και χρησιμοποιώντας τιμές μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας σ’ ένα «κανονικό» έτος, αρχίζει στις 20 Νοεμβρίου – όταν η Tmean πέφτει κάτω από την τιμή των 15C για πρώτη φορά μετά τις ζέστες του καλοκαιριού, και τελειώνει στις  31 Μαρτίου όταν η Tmean ανεβαίνει για πρώτη φορά μετά τα κρύα του χειμώνα πάνω από 15C.

Με άλλα λόγια η μέση διάρκεια της περιόδου κατά την οποία υφίσταται ανάγκη για θέρμανση των οικιών είναι περίπου 130 μέρες. Πρέπει να λεχθεί ότι η διάρκεια της περιόδου θέρμανσης διαφέρει από χρόνο σε χρόνο σύμφωνα με την εκάστοτε πορεία της  μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, την χειμερινή περίοδο 2014-2015 η περίοδος θέρμανσης για τη Λευκωσία άρχισε στις 8 Δεκεμβρίου 2014 και τέλειωσε στις 4 Απριλίου 2015 –ένα σύνολο 128 ημερών.

Σύμφωνα με στοιχεία της EUROSTAT  η μέση ετήσια τιμή της παραμέτρου ΗΒΘ- HDD για τη Λευκωσία είναι 720 μονάδες. Την περίοδο θέρμανσης 2014-2015 η παράμετρος ΗΒΘ-HDD ήταν 610.

Για σκοπούς σύγκρισης, δίνονται πιο κάτω οι αντίστοιχες ετήσιες τιμές ΗΒΘ-HDD για αριθμό Ευρωπαϊκών πόλεων:

1.     Αθήνα , Ελλάδα                                         876

2.     Θεσσαλονίκη, Ελλάδα                           1210

3.     Ρώμη, Ιταλία                                             1253

4.     Μιλάνο, Ιταλία                                          2616

5.     Μόναχο, Γερμανία                                   3730

6.     Όσλο, Νορβηγία                                        4714

Τα πιο πάνω στοιχεία οδηγούν σε ορισμένα ενδιαφέροντα συμπεράσματα:

1.     Η Κύπρος, μαζί με τη Μάλτα, έχουν τις βραχύτερες περιόδους θέρμανσης στην Ευρώπη καθώς και τις χαμηλότερες ετήσιες τιμές ΗΒΘ-HDD, και, συνεπώς αντίστοιχα τις μικρότερες ενεργειακές ανάγκες/δαπάνες για θέρμανση οικιών και τόπων εργασίας. Στην Κύπρο η μέση ετήσια διάρκεια της περιόδου θέρμανσης κυμαίνεται από 100 μέρες στα ΝΔ παράλια της Πάφου μέχρι τις 200 μέρες στον Πρόδρομο, τον οικισμό με το ψηλότερο υψόμετρο στην Κύπρο, 1380m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.2.     Οι μέσες ετήσιες τιμές ΗΒΘ-HDD είναι πολύ χαμηλές στην Κύπρο –μεταξύ 500 μονάδες στα ΝΔ παράλια της Πάφου μέχρι 1500 μονάδες στην κοινότητα του Προδρόμου στην επαρχία Λεμεσού. Αυτές οι τιμές συγκρίνονται ευνοϊκά με τις αντίστοιχες τιμές ΗΒΘ-HDD σ΄όλη την Ευρώπη και ειδικά τους οικισμούς στην Κεντρική, Ανατολική και Βόρεια Ευρώπη που έχουν ετήσιες τιμές ΗΒΘ-HDD μεταξύ  3000 και 5000 μονάδες στις πεδινές περιοχές.

Στο άρθρο που ακολουθεί θα εξετάσουμε τις ιδανικές θερμοκρασίες εσωτερικού χώρου σύμφωνα με τη χρήση του δωματίου καθώς και

σύμφωνα με τις βιοτικές ανάγκες διαφορετικών ομάδων του πληθυσμού.

 

Ανδρέας Χριστοδούλου
Κλιματολόγος-Γεωγράφος
Πανεπιστήμιο Ρέντινγκ Η.Β.

 Cyprus Winter and Heating Needs

We are soon entering the winter season and those cold days and nights we need to heat our homes and workplaces in some way. In Cyprus we are blessed to have a short and rather mild winter. The climatic parameter which determines to a great extent the energy heating needs is the external temperature.

This article deals with the methodology used in the European Union for the determination of the heating energy needs based on outside temperatures and compares the size of those needs, for Cyprus and other European countries, on the basis of the external temperature.

Heating Degree Days (HDD)

A “heating degree day” (HDD) is another way of assessing energy demand needed to heat a home or a business and it is derived from measurements of outside air temperature. The heating requirements for a given structure at a specific location are considered to be to some degree proportional to the number of HDD at a given location. However, heating requirements also depend on a large number of other factors, notably in relation to building design and orientation, energy systems and behavioural aspects, energy systems, behavioural aspects and income level of residents. HDD are defined in relation to a base temperature, the outside temperature below which a building structure is assumed to need heating.

Calculation of HDD parameter

In Europe EUROSTAT calculates Heating Degree Days (HDD) as (18C-Tmean) if Tmean is lower than 15C (base temperature or heating threshold) and zero if Tmean is greater or equal to 15C. In other words the lowest outdoor mean daily temperature which maintains an indoor temperature of 18C is 15C.

Tmean is the mean daily outdoor temperature and is calculated as follows: Tmean = Tmin+Tmax :2.

For example, when during a particular day the Tmax is 20C and Tmin is 10C Tmean is 15C and HDD=0 using the above formula. When on another day Tmax is 15C and Tmin 5C, Tmean is 10C and HDD= 5.

The monthly HDD is the sum of the daily HDD values.

Heating requirements for Cyprus based on HDD values

For Nicosia the heating period for homes and workplaces, according to the EUROSTAT formula above, and mean temperature values during a “normal” year, begins on 20 November – when Tmean falls to the value of 15C for the first time after the summer heat, and ends on 31 March when Tmean rises for the first time above 15C after the winter cold. In other words the mean duration of the period during which heating of homes is essential lasts about 130 days. It must be said that the heating period varies in length from year to year depending on the actual mean daily temperature course. For example, during the winter of 2014-2015 the heating period in Nicosia started on 8 December 2014 and ended on 4 April 2015 – a total of 128 days.

According to EUROSTAT DATA the mean annual value of the HDD parameter for Nicosia is 720 units. For the heating period 2014-2015 the total heating units was 610.

For comparative purposes we give here below the corresponding HDD annual values for some European cities:

1.     Athens, Greece                                           876

2.     Thessaloniki, Greece                               1210

3.     Rome, Italy                                                1253

10.Milano, Italy                                                           2616

11.Munich, Germany                                    3730

12.Oslo, Norway                                             4714

The above data lead to some interesting conclusions:

1.     Cyprus, together with Malta, have the shortest heating period in Europe and the lowest HDD annual values, and, consequently the energy needs/expenditure are correspondingly low. In Cyprus the mean duration of the heating period ranges from 100 days on the Paphos SW coastal strip to about 200 days at Prodromos, the settlement with the highest elevation, 1380m asl.

2.     The HDD mean annual total value is very low in Cyprus – in the range 500 units on the Paphos SW coast to 1500 units in Prodromos village. These values compare favourably with HDD across Europe and especially settlements in Central, Eastern and Northern Europe which have annual HDD values in the range 3000 to 5000 units in lowland areas.

In the follow up article we are going to examine the optimum home temperature according to room function as well as according to the biotic needs of different population groups.

Andreas Christodoulou

Climatologist-Geographer

University of Reading UK