IOŚ-PIB

IOŚ-PIB
INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY
INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL PROTECTION - NATIONAL RESEARCH INSTITUTE
OCHRONA
ŚRODOWISKA
I ZASOBÓW
NATURALNYCH
nr 47
INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA
PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY
Warszawa 2011
KOMITET WYDAWNICZY INSTYTUTU OCHRONY ŚRODOWISKA
- PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU BADAWCZEGO
Prof. dr hab. Barbara Gworek - redaktor naczelny,
dr hab. Apolonia Ostrowska - prof. IOŚ - PIB, prof. dr hab. inż. Jerzy Siepak,
dr hab. Grażyna Porębska - prof. IOŚ - PIB, dr hab. Marzenna Dudzińska - prof. PL
Opracowanie edytorskie i techniczne
Marta Radwan-Rohrenschef, Monika Natunewicz, Maria Lackowska
© COPYRIGHT BY
INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY
Warszawa 2011
Wydawca
DZIAŁ WYDAWNICTW IOŚ - PIB
00-548 Warszawa, ul. Krucza 5/11d
tel.: 22 625 10 05 w. 58; fax: 22 629 52 63
www.ios.edu.pl; e-mail: [email protected]
CZASOPISMO RECENZOWANE
ISSN: 1230-7831-08-7
Przygotowanie do druku i druk
Outcast Media Piotr Wachowski
www.outcastmedia.pl
W czasopiśmie OCHRONA ŚRODOWISKA I ZASOBÓW NATURALNYCH zawarte są
interdyscyplinarne prace publikowane przez specjalistów z różnych dziedzin. W pracach tych
są prezentowane wzajemne związki między reakcjami zachodzącymi w różnych elementach
środowiska, związane z obiegiem składników w przyrodzie i odzwierciedlające zarówno
procesy naturalne, jak i oddziaływanie człowieka. Tematyka tych prac poświęcona jest
także zagadnieniom społeczno-ekonomicznym, technicznym na poziomie UE, krajowym,
regionalnym oraz lokalnym, w aspekcie zrównoważonego rozwoju kraju.
RADA PROGRAMOWA:
0 Prof. dr hab. Elżbieta Biernacka - SGGW Warszawa
0 Prof. dr hab. Danuta Czępińska-Kamińska - SGGW Warszawa
0 Prof. dr hab. Halina Dąbkowska-Naskręt - ART Bydgoszcz
0 Prof. dr hab. Marek Degórski - PAN Warszawa
0 Prof. dr hab. Ryszard Dębicki - UMCS Lublin
0 Prof. dr hab. Stanisław Kalembasa - AP Siedlce
0 Dr hab. Liliana Kalisz - profesor IOŚ - PIB Warszawa
0 Prof. dr hab. Alina Maciejewska - PW Warszawa
0 Prof. dr hab. Maciej Sadowski - IOŚ - PIB Warszawa (przewodniczący)
0 Prof. dr hab. Jan Siuta - IOŚ - PIB Warszawa
0 Prof. dr hab. Zbigniew Zagórski - SGGW Warszawa
Wydawnictwo częściowo dotowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Jan Siuta, B ogusław Ż u ko w ski..................................................................................................... 82
EKO LO G ICZNO -G OSPODARCZE ZNACZENIE MELIORACJI I SCALANIA
G RUN TÓ W - STAN I NIEZBĘDNE DZIAŁANIA
CZĘŚĆ I. M ELIORACJE W ODNE UŻYTKÓW ROLNYCH
ECOLOGICAL AND ECONOMICAL SIGNIFICANCE OF LAND DRAINAGE AND
LAND MERGER - STATUS QUO AND INDISPENSABLE ACTIVITIES
PART I. DRAINAGE OF AGRICULTURAL LANDS
Jan Siuta, B ogusław Ż u ko w ski..................................................................................................... 93
EKO LO G ICZNO -G OSPODARCZE ZNACZENIE MELIORACJI I SCALANIA
G RUN TÓ W - STAN I NIEZBĘDNE DZIAŁANIA
CZĘŚĆ II. SCALANIE G RUN TÓ W W MODERNIZACJI ROLNICTWA
ECOLOGICAL AND ECONOMICAL SIGNIFICANCE OF LAND DRAINAGE AND
LAND MERGER - STATUS QUO AND INDISPENSABLE ACTIVITIES
PART II. LAND MERGER IN MODERNIZATION OF AGRICULTURE
Ewa M. Skibniewska, Tadeusz Kośla, M ichał Skibniewski, Ewa Węgrzyn,
Renata Madyniak, Danuta O yrzano w ska...............................................................................104
ZAWARTOŚĆ Cu, Zn I Mn W W ĄTROBIE I NERKACH KRÓW Z REJONU WOJ.
MAZOW IECKIEGO
THE Cu, Zn AND Mn CONCENTRATION IN LIVER AND KIDNEYS
OF THE COWS FROM MAZOVIA REGION
Ewa Łuszczek-Trojnar, Ewa Drąg-Kozak, W łodzim ierz P o p e k.......................................... 112
BIOAKUM ULACJA METALI CIĘŻKICH W W YBRANYCH TKANKACH KARPIA
(CYPRINUS CARPIO L.) POCHODZĄCEGO ZE STAWÓW HODOWLANYCH
ZASILANYCH W O D Ą RZEKI RUDAWY
BIOACCUMULATION OF HEAVY METALS IN COMMON CARP (CYPRINUS
CARPIO L.) FROM BREEDING PONDS SUPPLIED W ITH THE RUDAWA RIVER
Tomasz Pecka, Wojciech M ill...................................................................................................... 121
DOŚW IADCZALNE ŁADUNKI KRYTYCZNE AZOTU DLA EKO SYSTEM ÓW
LĄDOW YCH - ADAPTACJA METODY CCE DO W ARUNKÓW
ŚRODOW ISKOW YCH POLSKI
EMPIRICAL CRITICAL LOADS OF NITROGEN FOR TERRESTRIAL
ECOSYSTEMS - ADOPTION OF THE CCE CALCULATION METHOD
TO ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF POLAND
Jan Siuta, B ogusław Ż u ko w ski................................................................................................... 133
W ZROST LESISTOŚCI KRAJU OD 1946 ROKU
INCREASE IN THE COUNTRY FORESTATION RATE SINCE 1946
6
Grzegorz R ą ko w s k i.........................................................................................................................146
W ALO RYZACJA O BSZAR Ó W SPECJALNEJ OCHRONY PTAKÓW NATURA 2000
W POLSCE
COMPARATIVE ASSESSM ENT OF NATURAL VALUES OF NATURA 2000
SPECIAL PROTECTION AREAS IN POLAND
Małgorzata Walczak.........................................................................................................................163
BAZA DANYCH „OBSZARY CHRONIONE W PO LSCE”
- MOŻLIW OŚCI W YKORZYSTANIA ZAWARTYCH W NIEJ INFORMACJI
THE DATABASE „PROTECTED AREAS IN POLAND”
- THE POSSIBILITIES OF USING THE INFORMATION CONTAINED
B artosz M ickiew icz.......................................................................................................................... 173
W YBRANE OPINIE RO LNIKÓ W Z TERENU POLSKI
PÓ ŁNOCNO-ZACHODNIEJ NA TEMAT W DRAŻANIA I FUNKCJONOW ANIA
PRO G RAM Ó W ROLNOŚRODOW ISKOW YCH W ICH GOSPODARSTW ACH
CHOSEN OPINIONS OF FARMERS FROM NORTH-W EST REGION
OF POLAND ABOUT IMPLEMENTATION AND FUNCTIONING
OF AG RI-ENVIRO NM ENTAL PROGRAMS IN THEIR FARMS
Index au to ró w ................................................................................................................................... 185
7
O chrona ŚRODOwiSKA i Z asobów N aturalnych
nr
47, 2011
r.
Stanisław Hławiczka*, Czesław Kliś**, Marian Cenowski**,
Ewa Strzelecka-Jastrząb**, Jacek Długosz**, Joachim Bronder**
NOWE PODEJŚCIE DO OCENY NISKIEJ EMISJI
Z OGRZEWANIA MIESZKAŃ W KSZTAŁTOWANIU STĘŻEŃ PYŁU
NA OBSZARZE GMINY.
I. INWENTARYZACJA ŹRÓDEŁ EMISJI I MODELOWANIE EMISJI
NEW APPROACH TO THE IMPACT ASSESSMENT
OF DUST EMISSION FROM HOME HEATING PROCESSES
ON THE AIR POLLUTANT CONCENTRATION
OF A SINGLE MUNICIPALITY.
I. EMISSION SOURCES INVENTORY AND EMISSION MODELLING
Słowa kluczow e: emisja pyłu, zanieczyszczenie powietrza, PM10, PM2.5, emisja niska,
ogrzewanie mieszkań, inwentaryzacja emisji, modelowanie emisji.
Key w ords: dust emission, air pollution, PM10, PM 2.5, low emission, home heating, emis­
sion inventory, emission modelling.
Particulate m atter emission from the processes o f home heating usually has a significant
impact on the level o f dust concentration in the air o f a single municipality. Issues relating
to m ethodology for the determination o f particulate matter emissions from such sources
are presented in the article. Applied methods allowed for a more accurate identification of
areas within the analysed communities where processes o f heating at houses are asso­
ciated with combustion processes generating dust emissions. The CORINE Land Cover
maps and orthophotos made from aerial photographs were used for the areas selection.
* Prof. dr inż. Stanisław Hławiczka - Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych,
ul. Kossutha 6, 40-844 Katowice; tel.: 32 254 60 31; e-mail: [email protected];
Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Dąbrowskiego
73, 42-200 Częstochowa; tel.: 34 325 04 62; e-mail: [email protected]
** Dr Czesław Kliś, mgr inż. Marian Cenowski, mgr inż. Ewa Strzelecka-Jastrząb,
mgr inż. Jacek Długosz, Joachim Bronder - Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych,
ul. Kossutha 6, 40-844 Katowice; tel.: 32 254 60 31; e-mail: [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected],
[email protected]
22
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
For calculation o f dust emission associated with home heating processes the state o f in­
sulation o f buildings were also considered. Buildings were assigned to three categories:
homes with small, medium and large heat losses. The used indicators o f heat demand,
were respectively: 1.1 W/m2K, W/m2K 1.6 W/m2K and 2.5 W/m2K. It was shown that in the
investigated area (241 municipalities) there is about 80% o f dwellings based on their own
small heating sources generating so called low emissions. In determining heat demand
real air temperature outside buildings were taken into account. It was shown that heat
demand depends on the location o f the municipality (much higher in municipalities in the
mountain areas).
1. WPROWADZENIE
Emisje zanieczyszczeń powietrza ze źródeł ciepła małej mocy stanowią istotną część
tzw. niskiej emisji, która - w powszechnym jej rozumieniu - obejmuje emisję pochodzą­
cą z lokalnych kotłowni węglowych i domowych pieców grzewczych oraz ze źródeł komu­
nikacyjnych. Najważniejszą przyczyną emisji pyłu z tej grupy źródeł jest spalanie węgla,
prowadzone w tych źródłach grzewczych w sposób mało efektywny, w których często uży­
wany jest węgiel o złej charakterystyce energetycznej.
W polskich realiach zagrożenie niską em isją jest bardzo duże i dotyczy prawie każ­
dego miasta i gminy w Polsce. Problem wynika ze stosowania w mieszkalnictwie ko­
munalnym i indywidualnym niskosprawnych urządzeń grzewczych oraz spalania węgla
znacznie zasiarczonego i zapopielonego. Jako paliwo stosowane są również muły w ę­
glowe, a także odpady z gospodarstw domowych. Charakterystyczną cechą źródeł ener­
getycznych niskiej mocy jest to, że emisje pochodzą z dużej ilości emitorów, wprowa­
dzających zanieczyszczenia z kominów o niewielkiej wysokości. Powoduje to, że efek­
ty tej emisji są bardzo uciążliwe, ponieważ zanieczyszczenia gromadzą się wokół miej­
sca powstawania, a są to najczęściej obszary o zwartej zabudowie mieszkaniowej. Emi­
sje te są szczególnie uciążliwe w tzw. sezonie grzewczym, silnie kreując wysokie pozio­
my stężeń, zwłaszcza podczas epizodów o charakterze smogowym [Ośródka i in. 2006,
Cichoń, Hławiczka 2010].
Pyły mają istotny udział w ogólnym ładunku emisji zanieczyszczeń do powietrza emi­
towanym z palenisk domowych. Bilans emisji pyłu do powietrza w Polsce wskazuje, że
procesy, o których mowa, zajm ują znaczącą pozycję w krajowym ładunku tych zanie­
czyszczeń emitowanych do atmosfery. Spośród wszystkich krajowych źródeł generują­
cych emisje pyłu do atmosfery (energetyka, przemysł, komunikacja, spalanie odpadów),
spalanie paliw w komunalnych źródłach ciepła i indywidualnych paleniskach domowych
stanowiło w roku 2008 aż 41% krajowej emisji pyłu ogółem, w tym emisje PM10 stanowi­
ły ok. 50%, a pyłu PM2.5 ok. 45% [Dębski i in. 2009]. Miernikiem mało efektywnych pro­
cesów spalania węgla w tych źródłach grzewczych mogą być wskaźniki emisji pyłu, z któ­
23
Stanisław Hławiczka i in.
rych wynika, że spalanie węgla w paleniskach domowych przyczynia się do zanieczysz­
czenia powietrza w stopniu 8-krotnie większym w porównaniu z sytuacją, w której proces
spalania węgla jest prowadzony w dużych obiektach energetycznych [Konieczyński, Pasoń-Konieczyńska 1999]. Głównym źródłem emisji metali ciężkich do powietrza w Pol­
sce jest również sektor komunalny wraz z emisjami z indywidualnych palenisk domowych
[Hławiczka 2008].
Nie jest prawdziwy dosyć powszechny pogląd, że frakcje pyłu emitowanego ze źró­
deł niskiej mocy tworzą przede wszystkim pyły grube, słabo penetrujące układ oddechowy.
Uzyskane wyniki badań składu frakcyjnego pyłów wskazują na znaczny udział frakcji drob­
nych w pyle emitowanym z palenisk domowych. W emisjach pyłu z rozpatrywanych źró­
deł spalania udział pyłu zawieszonego w ogólnej ilości emitowanego pyłu wynosi od około
55% do 85% [Hławiczka i in. 2001]. Dosyć duża rozpiętość udziału pyłu w poszczególnych
zakresach frakcji emitowanego pyłu ma silny związek z rodzajem paleniska oraz sposo­
bem jego użytkowania. Na podstawie danych przedstawionych w przywołanej wyżej pracy
można przyjąć, że średni udział pyłu PM10 może stanowić około 75% ogólnej masy pyłu
emitowanego z palenisk domowych.
Porównanie morfologii pyłów emitowanych z palenisk domowych i pyłów ze spala­
nia węgla w elektrociepłowni zaskakuje zwłaszcza dużą ilością bardzo drobnych struk­
tur morfologicznych, o rozmiarach pojedynczych mikronów lub ułamków mikrona. Ziar­
na pyłów z palenisk domowych są najczęściej nieregularne, o rozwiniętej powierzchni,
co sprzyja sorpcji i kondensacji zanieczyszczeń typu węglowodory. Ułatwiona jest też na
takich powierzchniach kondensacja metali ciężkich, w tym rtęci gazowej [Hławiczka i in.
2003].
Problem niekorzystnej roli procesów spalania prowadzonych w źródłach ciepła ma­
łej mocy jest istotny, ponieważ w 2008 r. zużyto w nich 304 460 TJ węgla kamiennego
i ta znaczna ilość spalanego w tych źródłach węgla utrzymuje się od wielu lat [Dębski i in.
2009]. Wskazuje to, że emisje pyłu, metali i innych zanieczyszczeń towarzyszących pro­
cesom spalania węgla w źródłach ciepła małej mocy długo jeszcze będą istotną pozycją
w krajowym bilansie emisji zanieczyszczeń do powietrza.
Brak jest dotychczas wiarygodnych danych o udziale emisji pyłu pochodzącego
z procesów spalania paliw w celu ogrzewania mieszkań, w kształtowaniu stężeń tego za­
nieczyszczenia na obszarze wielkości pojedynczej gminy. Emisje te mają cechy emisji
rozproszonych, a więc trudnych do ilościowego oszacowania wielkości emitowanego ła­
dunku. Problemom tym poświęcony jest niniejszy artykuł. Autorzy przedstawiają w tym
artykule własne metody i wyniki uzyskane w ramach projektu badawczego (zwanego da­
lej Projektem Czechy-Polska), realizowanego ze środków Unii Europejskiej [Projekt ba­
dawczy... 2008]. Obszarem zainteresowania w Projekcie po polskiej stronie granicy był
obszar 241 gmin, położonych w rejonie przygranicznym województw: śląskiego, opol­
skiego i dolnośląskiego.
24
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
2. INWENTARYZACJA ŹRÓDEŁ EMISJI PYŁU ZWIĄZANYCH Z OGRZEWANIEM
MIESZKAŃ
2.1.
W yznaczanie obszarów e m isji zanieczyszczeń ze spalania paliw na potrzeby
ogrzew ania m ieszkań
W odniesieniu do emisji obszarowych, na które składają się emisje zanieczyszczeń do
powietrza z małych emitorów, dołączonych do domowych instalacji grzewczych, nie dyspo­
nuje się, tak jak to ma miejsce w przypadku energetycznych źródeł punktowych, szczegóło­
w ą informacją zarówno na temat technicznej charakterystyki emitorów, jak i wielkości emi­
towanych ładunków zanieczyszczeń.
Inwentaryzacja poszczególnych źródeł emisji z indywidualnych budynków mieszkal­
nych jest trudna do wykonania nawet w odniesieniu do najmniejszego obszaru administra­
cyjnego, jakim jest obszar gminy. Dlatego zamiast wyznaczać wielkość emisji bezpośrednio
z poszczególnych domowych instalacji grzewczych, można stosować tzw. emitory zastęp­
cze, którymi są obszary zabudowy mieszkaniowej w obrębie poszczególnych gmin.
Rys.1. Mapa CLC 2000 fragmentu obszaru woj. dolnośląskiego objętego analizą
Fig.1. Map CLC 2000 of Dolny Śląsk voivodeship (fragment of the area) under analysis
W przedstawianej pracy przyjęto założenie, że do ustalenia zasięgu obszarów zabudo­
wy mieszkaniowej wykorzystywane będą powszechnie dostępne dane numeryczne. Źró­
dłem tych danych były: numeryczna mapa granic gmin pozyskana z Państwowego Reje­
stru Granic i Powierzchni Jednostek Podziałów Terytorialnych Kraju oraz numeryczna mapa
użytkowania ziemi CORINE Land Cover 2000 (CLC), wersja 2007, wczytana z serwera da­
25
Stanisław Hławiczka i in.
nych Europejskiej Agencji Ochrony Środowiska (http://www.eea.europa.eu/themes/landuse). Zastosowano także opracowaną w Instytucie Ekologii Terenów Uprzemysłowionych
warstwę informacyjną zabudowy mieszkaniowej oraz dane numeryczne dostępne przez
serwisy geoportal.gov.pl oraz Google Earth.
Fragment obszaru objętego Projektem Czechy-Polska, którego dotyczy przedstawio­
na w pracy metodyka wyznaczania obszarów emisji pyłu z procesów ogrzewania mieszkań,
przedstawiono na rysunku 1.
Pierwszym krokiem w wyznaczaniu obszarów emisji pochodzących ze spalania paliw na
potrzeby ogrzewania mieszkań była analiza rodzajów użytkowania ziemi pod kątem doko­
nania wyboru tych typów użytkowania powierzchni ziemi, które mogą być miejscami lokali­
zacji emitorów zastępczych, czyli powierzchniami, w których ma miejsce omawiana emisja.
W celu wydzielenia obszarów emisji uwzględniono następujące typy użytkowania zie­
mi: zabudowę zwartą, zabudowę rozproszoną, złożone układy uprawowe, tereny zieleni
miejskiej, przemysł lub usługi, obiekty sportowe i wypoczynkowe, łąki naturalne, budowy,
obszary generalnie rolnicze, drogi kołowe i koleje.
Wyodrębnienia z tych typów użytkowania ziemi pod obszar zabudowy mieszkaniowej
dokonano na podstawie danych zawartych w numerycznej mapie CORINE Land Cover
2000, wersja 7. W tym celu obliczono całkowitą powierzchnię zabudowy mieszkaniowej
w danym typie użytkowania ziemi (na potrzeby niniejszej pracy analizę wykonano dla ob­
szaru województwa śląskiego) oraz wyznaczono stosunek powierzchni zabudowy mieszka­
niowej w danym typie użytkowania do całkowitej powierzchni danego typu użytkowania zie­
mi. W tabeli 1 przedstawiono wynik tej analizy.
Tabela 1. Rozkład powierzchni zabudowy mieszkaniowej w typach użytkowania ziemi CLC
2000 (na przykładzie obszaru województwa śląskiego)
Table 1.
Types of land use and residential area according to CLC2000 map (silesia province as
an example)
Analizowane typy użytkowania ziemi
Zabudowa zwarta
Powierzchnia zabudowy
w danym typie
użytkowania [m2]
Udział powierzchni zabudowy w całej
powierzchni typu użytkowania [%]
2 372 504
38
Zabudowa rozproszona
281 075 141
28
Złożone układy uprawowe
112 890 028
10
Tereny zieleni miejskiej
1 781 291
5
Przemysł lub usługi
7 113 727
3
Obiekty sportowe i wypoczynkowe
1 526 624
3
3954
2
2
2
1
Łąki naturalne
Budowy
Obszary generalnie rolnicze
Drogi kołowe i koleje
26
238 082
8 494 196
227 714
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
Z danych w tabeli 1 wynika, że w analizowanym obszarze trzy typy użytkowania ziemi
zaznaczone na mapie CORINE LANDCOVER cechuje zdecydowanie większy udział po­
wierzchni zabudowy mieszkaniowej w obrębie całej powierzchni danego typu użytkowa­
nia ziemi. Są to obszary zabudowy zwartej, zabudowy rozproszonej oraz niektóre obszary
upraw z rozbudowaną infrastrukturą budowlaną. Uznano więc, że te 3 rodzaje typów użyt­
kowania ziemi są na terenie gminy najbardziej odpowiednim typem obszarów do zlokalizo­
wania emitorów zastępczych, z których pochodzą emisje zanieczyszczeń generowanych
w paleniskach domowych.
Kolejnym krokiem w wyznaczaniu obszarów emisji z procesów ogrzewania mieszkań
było przypisanie trzem wymienionym obszarom użytkowania ziemi konkretnej lokalizacji
na europejskiej mapie CLC 2000, obejmującej analizowany obszar (rys.1) oraz dokonanie
przecięcia tak otrzymanej mapy numerycznej mapą granic jednostek administracyjnych.
W efekcie otrzymano nowe wypełnienie mapy wielobokami zabudowy mieszkaniowej w po­
szczególnych gminach analizowanego obszaru (rys.2).
Rys.2. Mapa obszarów emisji z domowych instalacji grzewczych analizowanego fragmentu wo­
jewództwa dolnośląskiego
Fig.2. Map of the areas of emissions from domestic heating systems within the analyzed frag­
ment of Dolny Śląsk voivodship
Zdecydowano, że tym właśnie wielobokom zostaną w dalszej części pracy przyporząd­
kowane wartości emisji odpowiadające trzem typom gęstości zabudowy: zwartej, luźnej
i rozproszonej. Podobną analizą objęto pozostałe rozpatrywane obszary przygraniczne wo­
jewództw śląskiego i opolskiego, będące przedmiotem zainteresowania w Projekcie Czechy-Polska. Uzyskany rozkład typów zabudowy mieszkaniowej, w podziale na analizowane
fragmenty trzech województw, przedstawiono w tabeli 2.
27
Stanisław Hławiczka i in.
Tabela 2. Rozkład powierzchni trzech typów zabudowy mieszkaniowej w trzech analizowanych
fragmentach województw
Table 2.
Area of three types of residential area in the 3 provinces under analysis
Typ zabudowy
Jednostka
Woj.
Woj.
Woj.
dolnośląskie
opolskie
śląskie
Zwarta
km 2
6,1
Luźna
km 2
256,9
1,3
387,9
340,1
Rozproszona
km 2
634,5
339,6
590,9
Suma zabudowy
km 2
897,5
728,9
931,3
0,3
Zwarta
%
0,7
0,2
0,03
Luźna
%
28,6
53,2
36,5
Rozproszona
%
70,7
46,6
63,4
Suma zabudowy
%
100
100
100
10 367,7
9399,7
4171,5
8,7
7,7
22,3
Powierzchnia objęta analizą
Odsetek powierzchni zabudowanej (3 typy)
km 2
%
Z danych w tabeli 2 wynika, że na analizowanym obszarze trzech fragmentów woje­
wództw dominują obszary emisji reprezentujące przede wszystkim tereny zabudowy roz­
proszonej i luźnej. Największym obszarem objętym zwartą zabudową jest, co zaskakuje,
analizowany fragment województwa dolnośląskiego. Największy odsetek terenów zabudo­
wanych znajduje się w obrębie analizowanego fragmentu województwa śląskiego, a naj­
mniejszy w analizowanej części województwa opolskiego.
2.2. Ocena stanu term icznej izola cyjn ości mieszkań
Ocena stanu termicznej izolacyjności mieszkań była elementem analizy, której celem
nadrzędnym było wyznaczenie ładunków pyłu będącego rezultatem procesu spalania paliw
na potrzeby ogrzewania mieszkań. Jednym z elementów niezbędnych do określenia zapo­
trzebowania na ciepło budynku mieszkalnego jest ustalenie stopnia wyposażenia tego bu­
dynku w izolację termiczną. Istnienie bowiem tej izolacji oraz jej jakość decyduje o wyso­
kości strat ciepła z danego budynku. Decydujące znaczenie ma tutaj zarówno rok budowy
budynku (głównie ze względu na zmieniające się na przestrzeni lat stosowane w budow­
nictwie materiały budowlane i izolacyjne), jak też prace modernizacyjne polepszające jego
izolację termiczną (np. ocieplenie ścian, ocieplenie dachu, wymiana stolarki budowlanej).
W celu określenia izolacji termicznej budynków wykorzystano istniejące dane statystycz­
ne Głównego Urzędu Statystycznego, dostępne w Banku Danych Regionalnych [Bank Da­
nych Regionalnych, GUS 2009]. W ramach omawianego projektu zebrano dane pozwala­
jące na opis stanu budynków w 241 gminach objętych Projektem Czechy-Polska. W pierw­
szym kroku, w celu ustalenia struktury wiekowej budynków w analizowanych gminach, po­
brano z zasobów GUS dane dotyczące powierzchni użytkowej mieszkań w poszczególnych
28
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
gminach, w podziale na następujące okresy ich budowy: przed 1918 rokiem oraz w okre­
sach lat: 1918 - 1944, 1945 - 1970, 1971 - 1978, 1979 - 1988, 1989 - 2002, 2003 - 2006
i w 2007 roku. Były to jedyne dostępne dane statystyczne, które można było wykorzystać
wprost w przeprowadzanej analizie. Wyniki analiz struktury wiekowej budynków, w podziale
na analizowane fragmenty trzech województw, przedstawiono na rysunku 3.
śląskie
11%
1 3 %
2% 5%
■ przed 1918
□ 1918-1944
10%
□ 1945-1970
m 1971 -1978
/^ ^
^ ^ ^ 26%
16%
□ 1979-1988
m 1989-2002
□ 2003 - 2006
□ 2007
Rys. 3. Procentowe udziały powierzchni użytkowej mieszkań według struktury wiekowej budyn­
ków (stan na rok 2007)
Fig. 3. Percentage structure of usable area of flats according to buildings age structure (data for
2007)
Pozostałe dostępne dane statystyczne przed zastosowaniem ich do analizy izolacyjno­
ści mieszkań poddano szeregom przekształceń, obliczeń i oszacowań. Wynika to z tego,
że dane na temat prac remontowych i modernizacyjnych w opisie krajowego zasobu miesz­
kaniowego podawane są przez GUS według struktury form własności mieszkań (a nie ich
struktury wiekowej) i liczby mieszkań (a nie ich powierzchni użytkowej) oraz, co istotne, są
dostępne - poza zasobem mieszkań komunalnych - jedynie na poziomie powiatów, a nie
na poziomie poszczególnych gmin. Dane te są gromadzone przez GUS jedynie w wybra­
nych latach, co powoduje, że brak jest pełnej serii czasowej tych danych. Wobec tych uwa­
runkowań, w drugim kroku oceny stanu termicznej izolacyjności mieszkań, zebrano dane
pozwalające na powiązanie liczby mieszkań z ich powierzchnią użytkową. W tym celu ze­
brano dane na temat liczby mieszkań i ich powierzchni użytkowej w poszczególnych gmi­
nach, według form własności mieszkań, uwzględniając: mieszkania komunalne, mieszka­
nia osób fizycznych, mieszkania spółdzielcze, mieszkania TBS, mieszkania zakładowe oraz
pozostałe. Na tej podstawie wyznaczono średnią powierzchnię mieszkania oddzielnie dla
każdej gminy i każdej grupy formy własności.
29
Stanisław Hławiczka i in.
Następnie z zasobów GUS zebrano wszystkie dostępne dane dotyczące prac remonto­
wych i modernizacyjnych zasobu mieszkaniowego, a więc dotyczące:
•
robót remontowych i remontów kapitalnych mieszkań komunalnych (poziom gmin, lata
1996 - 2001);
•
ociepleń mieszkań komunalnych (poziom gmin, lata: 2003, 2005 i 2007);
•
wymiany stolarki budowlanej w mieszkaniach komunalnych (poziom gmin, lata: 2003,
2005 i 2007);
•
ociepleń mieszkań według form własności (poziom powiatów, lata 2003, 2005 i 2007);
•
wymiany stolarki budowlanej w mieszkaniach według form własności (poziom powia­
tów, lata 2003, 2005 i 2007).
Na podstawie tych danych oszacowano całkowitą liczbę mieszkań ocieplonych oraz
całkowitą liczbę mieszkań z wymienioną stolarką budowlaną w latach 1996 - 2007, w po­
dziale na poszczególne formy ich własności. Założono, że przed 1996 rokiem tego rodzaju
prace mające związek ze zwiększeniem izolacyjności budynków były wykonywane spora­
dycznie i ich ilość w wykonanym szacunku jest do pominięcia.
Na podstawie danych dotyczących poziomu powiatów oszacowano liczbę mieszkań
ocieplonych oraz liczbę mieszkań z wymienioną stolarką budowlaną, w odniesieniu do po­
szczególnych gmin danego powiatu, zachowując strukturę danych odnoszącą się do formy
własności mieszkań. Następnie, wykorzystując wyznaczone wcześniej średnie powierzchnie
mieszkań w każdej gminie i w każdej grupie własności, wykonano obliczenia pozwalające na
przejście z liczby mieszkań na ich powierzchnię użytkową.
W końcowym etapie analiz dane dotyczące powierzchni użytkowej mieszkań ocieplonych
i mieszkań z wymienioną stolarką budowlaną przeliczono według form ich własności na po­
wierzchnię użytkową mieszkań ocieplonych i mieszkań z wymienioną stolarką według okre­
su ich budowy.
Istotnym przy tym założeniem było uwzględnienie przesłanki, że wszystkie budynki wy­
budowane po 2002 r. spełniają aktualnie obowiązujące standardy cieplne i nie wymagają
prac remontowo-ociepleniowych. W związku z tym założono również, że prace polegające
na wymianie stolarki budowlanej, wykonane w latach 1996 - 2007, obejmowały jedynie bu­
dynki wybudowane przed rokiem 2003 oraz, że prace ociepleniowe wykonane w latach 1996
- 2007 obejmowały jedynie budynki wybudowane w latach 1918 - 2003. Wyłączenie w tym
ostatnim założeniu budynków wybudowanych przed rokiem 1918 było spowodowane tym,
że w większości, zwłaszcza na terenach miejskich, są to budynki zabytkowe, objęte ochro­
ną konserwatorską, posiadające ozdobne fasady, na których wykonanie ocieplenia (obłoże­
nie ich styropianem) nie jest możliwe.
Otrzymana w ten sposób, wynikowa baza danych obejmowała:
•
całkowitą powierzchnię użytkową mieszkań w poszczególnych gminach w podziale na
8 okresów ich budowy (począwszy od mieszkań wybudowanych przed rokiem 1918 na
mieszkaniach wybudowanych w 2007 roku skończywszy);
30
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
•
powierzchnię użytkową mieszkań ocieplonych w podziale na 8 okresów ich budowy;
•
powierzchnię użytkową mieszkań z wymienioną stolarką budowlaną w podziale na 8
okresów ich budowy.
Tak zinwentaryzowane powierzchnie użytkowe mieszkań, w zależności od okresu ich
budowy oraz ich wyposażenia, przypisano do trzech kategorii mieszkań: o małych, średnich
oraz dużych stratach ciepła. Przyjęto, że odpowiadające tym trzem kategoriom mieszkań
wskaźniki zapotrzebowania na ciepło wynoszą odpowiednio: 1,1 W/m2K, 1,6 W/m2K oraz
2,5W /m 2K. Otrzymane wyniki przedstawiono na rysunku 4.
Rys. 4. Struktura procentowa powierzchni użytkowej mieszkań według stopnia izolacji termicznej
(stan na rok 2007)
Fig. 4. Percentage structure of usable area of buildings according to buildings insulation state
(data for 2007)
Z danych przedstawionych na rysunkach 3 i 4 wynika, że analizowane obszary trzech wo­
jewództw wykazują istotne różnice w strukturze substancji mieszkaniowej w kontekście sta­
nu jej izolacyjności termicznej. Spośród analizowanych gmin najgorszą sytuację stwierdzono
w gminach położonych na terenie województwa dolnośląskiego, gdzie mieszkania stare, zbu­
dowane przed rokiem 1945, stanowią 57% ogółu mieszkań, w tym mieszkania o dużych stra­
tach ciepła stanowią 51% ogółu mieszkań, a mieszkania nowe (wybudowane po roku 2002),
zbudowane zgodnie z obowiązującymi obecnie standardami cieplnymi, stanowią tylko 7%.
Najkorzystniejszą strukturę wiekową zasobu mieszkaniowego legitymują się gminy położone
w województwie śląskim, gdzie mieszkania zbudowane przed rokiem 1945 stanowią tylko 15%
ogółu mieszkań, a mieszkania zbudowane po roku 2002 stanowią 13% zasobu. Najkorzyst­
niejszą natomiast strukturę mieszkań według stopnia ich izolacji termicznej stwierdzono w gmi­
nach województwa opolskiego, gdzie jest największy odsetek mieszkań o małych stratach cie­
pła (45%) oraz jednocześnie najmniejszy odsetek mieszkań o dużych stratach ciepła (35%).
31
Stanisław Hławiczka i in.
2.3. Inw entaryzacja obszarów e m isji i stosow anych rodzajów paliw będących
źródłem e m isji pyłu
Główne źródło emisji pyłów na obszarach zabudowy mieszkaniowej stanowią procesy
spalania paliw w celu wytworzenia ciepła do ogrzania pomieszczeń mieszkalnych. Produk­
cja ciepła do celów grzewczych może odbywać się poza miejscem zamieszkania (np. w cie­
płowni miejskiej) lub na miejscu - w lokalnej kotłowni albo w mieszkaniu, z zastosowaniem
tzw. indywidualnych źródeł ciepła. Takimi źródłami mogą być kotły, piece oraz inne źródła
mobilne. W każdym z tych rodzajów źródeł stosowane są różne rozwiązania konstrukcyj­
ne oraz rozmaite paliwa. Dominującym paliwem stosowanym do produkcji ciepła w Polsce
jest węgiel kamienny i jego pochodne. W mniejszych ilościach stosowane są paliwa gazo­
we (gaz ziemny, gaz płynny LPG) i ciekłe (nafta, oleje opałowe). W źródłach, w których pod­
stawowym paliwem jest węgiel kamienny, dodaje się do węgla często drewno oraz różne ro­
dzaje odpadów stałych. Ponadto pojawiają się źródła ciepła na tzw. biomasę (drewno, pelety, słoma, trociny itp.). Bardzo rzadko do ogrzewania mieszkań stosuje się inne, tzw. alter­
natywne rodzaje energii (energia słoneczna, geotermalna, wiatrowa, pompy ciepła).
Mieszkańcy wytwarzający ciepło do ogrzewania mieszkań nie mają obowiązku wyka­
zywania ilości zużywanych paliw, a tym bardziej ilości zanieczyszczeń powstających w wy­
niku ich spalania. Wielkość emitowanych zanieczyszczeń do powietrza atmosferycznego
jest więc nieznana. Określenie ilości emitowanych zanieczyszczeń powietrza, w tym pyłu,
jest możliwe jedynie w wyniku szacowania poprzez odpowiednie wskaźniki emisji, odnie­
sione do ilości spalanego paliwa. To z kolei jest uzależnione od ilości ciepła potrzebnego do
osiągnięcia wymaganej temperatury w pomieszczeniach. Zapotrzebowanie ciepła ma ścisły
związek z temperaturą zewnętrzną oraz izolacyjnością ścian zewnętrznych i okien. Im le­
piej są zaizolowane ściany i bardziej energooszczędne okna, tym mniejsze są straty ciepła
i mniejsza ilość zużywanych paliw oraz generowanych zanieczyszczeń powietrza.
Proces szacowania emisji z procesu produkcji ciepła potrzebnego do ogrzewania
zabudowy mieszkaniowej jest więc wieloetapowym procesem, który rozpoczyna się od
szczegółowej inwentaryzacji zabudowy, poprzez określenie struktury rodzajowej stoso­
wanych źródeł ciepła i nośników energii (paliw), określenie warunków wpływających na
zapotrzebowanie na ciepło oraz dobór najbardziej adekwatnych wskaźników emisji re­
prezentatywnych dla poszczególnych rodzajów źródeł produkcji ciepła i stosowanych
w nich paliw. Zastosowane wskaźniki emisji powinny w maksymalny sposób uwzględ­
niać warunki rzeczywiste, często bardzo różne od tych, w jakich testowane są urządze­
nia grzewcze przez producentów oraz instytucje badawcze, w celu wydania tzw. atestów.
W warunkach rzeczywistych źródła ciepła są często zasilane paliwami gorszej jakości,
mają m niejszą wydajność ze względu na zużycie wynikające z wieku urządzenia grzew­
czego, złej eksploatacji i konserwacji oraz ze względu na pracę z obciążeniem mniej­
szym od nominalnego.
32
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
Dobrym źródłem danych o wartościach wskaźników emisji ze źródeł małej mocy są wy­
tyczne EMEP/EEA [2009], opracowane przez międzynarodowy zespół ekspertów, wykorzy­
stywane do krajowych inwentaryzacji emisji zanieczyszczeń powietrza w Europie.
Podstawą wykonania obliczeń emisji pyłu z małych źródeł ciepła są dane o powierzchni
ogrzewanych mieszkań i strukturze systemu grzewczego. Do określenia powierzchni ogrze­
wanych mieszkań na obszarze analizowanej jednostki administracyjnej (np. gminy) powin­
ny być wykorzystywane dane statystyczne GUS [Bank Danych... GUS 2009]. Wykorzysta­
ne w niniejszej pracy dane GUS o sposobach ogrzewania i rodzajach paliw pochodzą z Na­
rodowego Spisu Powszechnego Ludności i Mieszkań, przeprowadzonego w 2002 r.
Charakterystyka zabudowy mieszkaniowej w części dotyczącej ogrzewania pomiesz­
czeń, stosowana przez GUS, uwzględnia następujące typy ogrzewania :
•
mieszkania ogrzewane centralnie z sieci;
•
mieszkania ogrzewane centralnie z kotłowni obsługującej budynek wielomieszkaniowy;
•
mieszkania ogrzewane z indywidualnej kotłowni;
•
mieszkania ogrzewane piecami;
•
mieszkania ogrzewane przez inne (mobilne) źródła (np. grzejniki na naftę lub LPG).
Z danych przedstawionych w tabeli 3, charakteryzujących obszar przygraniczny woj.
śląskiego objęty Projektem Czechy-Polska, wynika, że w obszarze tym dominują mieszka­
nia wyposażone w małe indywidualne źródła ciepła, a jedynie 2% mieszkań korzysta z ko­
tłowni obsługującej budynek wielomieszkaniowy. Łącznie 80% powierzchni mieszkań bazu­
je na własnych, małych źródłach, generujących niską emisję.
Tabela 3. Udział typów ogrzewania w obrębie zabudowy mieszkaniowej (na przykładzie obsza­
ru woj. śląskiego)
Table 3.
Type of heating share in residential area (silesia province as an example)
Analizowane typy ogrzewania
Powierzchnia mieszkań objęta danym
Udział typu ogrzewania
typem ogrzewania [tys.m2]
w całkowitej pow. mieszkań [%]
21 950
20,0
2135
1,9
Kotłownia indywidualna
66 239
60,3
Ogrzewanie piecami
18 637
17,0
812
0,7
Ogrzewanie centralne z sieci
Kotłownia obsługująca budynek
wielomieszkaniowy
Inne (mobilne) źródła
Razem
109 775
Źródło: Bank Danych Regionalnych, GUS 2009
Przeprowadzona analiza danych GUS [Bank Danych... GUS 2009] wykazała (tab. 4),
że w obszarze woj. śląskiego objętego Projektem Czechy-Polska stosowanym paliwem
w indywidualnych kotłowniach są zwłaszcza paliwa stałe, które stanowią czynnik grzewczy
dla 79% powierzchni mieszkań. Z paliwa gazowego korzysta około 15% powierzchni miesz­
kań wyposażonych w kotłownie indywidualnie. Zaledwie 6% powierzchni mieszkań korzy­
33
Stanisław Hławiczka i in.
sta z innych rodzajów paliw (paliw ciekłych, energii elektrycznej, systemów dwupaliwowych
i innych).
Tabela 4. Struktura rodzajów ogrzewania w zabudowie mieszkaniowej w obszarze woj. śląskie­
go objętego Projektem Czechy-Polska
Table 4.
Type of heating structure in residential area on the part of Silesia Province under the
Czech-Polish Project investigation
Analizowane typy
ogrzewania
Powierzchnia zabudowy bazująca na
danym typie paliwa [tys. m2]
Udział typu paliwa w całkowitej
pow. mieszkań [%]
Paliwa stałe
52 320
79,0
Paliwa gazowe
10 085
15,2
Paliwa ciekłe
1353
Energia elektryczna
1206
Systemy dwupaliwowe
1211
2,0
1,8
1,8
0,1
Inne paliwa (w tym biomasa)
Razem
63
66 239
Źródło: Bank Danych Regionalnych, GUS 2009
W identyczny sposób, w jaki dokonano charakterystyki obszaru woj. śląskiego (tab.
3 i 4), przeprowadzono analizę danych odnoszących się do pozostałej części obszaru
objętego Projektem Czechy-Polska. Z uzyskanych danych wynika, że blisko połowa po­
wierzchni mieszkań na analizowanym obszarze posiada źródło ciepła w postaci indywi­
dualnej kotłowni na paliwo stałe, a więc na węgiel kamienny (czasem z dodatkiem drew­
na). Te źródła ciepła decydują o wielkości ładunków emitowanego pyłu i powinny być
poddane bardziej szczegółowej analizie. Tę grupę urządzeń charakteryzuje bardzo duże
zróżnicowanie pod względem konstrukcji i wielkości emisji. Nowoczesne kotły węglowe
em itują znacznie mniej pyłów w porównaniu z tradycyjnymi kotłami. Dlatego w dalszych
analizach szczegółowych wyodrębniono 3 typy kotłów węglowych:
•
kotły komorowe starego typu,
•
kotły komorowe nowego typu
oraz
•
kotły automatyczne.
Kotły komorowe są kotłami z ręcznym załadunkiem paliwa, wyposażonymi w palenisko
rusztowe. Nowe konstrukcje tych kotłów posiadają wbudowany zasobnik paliwa i system
dopalania spalin, co pozwala znacznie ograniczyć emisję zanieczyszczeń do powietrza. Ko­
tły automatyczne to kotły wyposażone w podajnik paliwa i system sterowania parametrami
spalania, co pozwala na optymalizację procesu wytwarzania ciepła. Do tej grupy zalicza się
automatyczne kotły miałowe, wyposażone w podajnik tłokowy, oraz kotły retortowe, na tzw.
ekogroszek. Kotły retortowe posiadają palenisko retortowe oraz podajnik ślimakowy, do­
starczający węgiel z zewnętrznego zbiornika. Kotły automatyczne, a w szczególności kotły
34
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
retortowe, uważane są za stosunkowo mało uciążliwe dla powietrza i w wielu regionach za­
chęca się do ich zastosowania w miejsce starych kotłów komorowych. Oczywiście nie likwi­
duje to całkowicie emisji pyłów, ale kilkukrotnie ją zmniejsza, nawet przy wykorzystaniu naj­
bardziej dostępnego i najtańszego paliwa, jakim jest węgiel kamienny.
Do oszacowania emisji pyłów niezbędne okazały się informacje o udziale poszcze­
gólnych typów kotłów węglowych w strukturze aktualnie eksploatowanych źródeł ciepła.
Nie istnieją jednak na ten temat żadne dane statystyczne. Dlatego na potrzeby Projek­
tu Czechy-Polska określono strukturę rodzajową kotłów węglowych, analizując kilkana­
ście gminnych Programów Ograniczenia Niskiej Emisji, biorąc pod uwagę dane ankieto­
we o wieku kotłów. Na tej podstawie przyjęto, że 70% kotłów eksploatowanych w okresie
2006 - 2007 to kotły starego typu, a pozostałe 30% stanowią kotły nowego typu - komo­
rowe i automatyczne.
Po analizie danych przedstawionych w raporcie z programu pilotażowego dla wybra­
nych gmin Górnego Śląska [Kubica i in. 2008] przyjęto, że w grupie kotłów nowych 2/3 sta­
nowią kotły automatyczne. Przeprowadzony w ramach Projektu Czechy-Polska ekspery­
ment pomiarowy wykazał [Horak, Branc 2010], że wskaźniki emisji pyłu PM10 i PM 2.5 dla
kotłów komorowych nowego typu i automatycznych są zbliżone.
Wyniki analiz opisanych w tym rozdziale, dotyczących stosowanych w rozpatrywanym
obszarze sposobów ogrzewania mieszkań i rodzajów stosowanych paliw, wskazywały, że
obliczenia emisji pyłów powinny być wykonywane dla następujących grup źródeł ciepła:
•
piece na paliwo stałe (kaflowe, żeliwne, kuchenne, kominki itp.),
•
manualne kotłownie węglowe starego typu,
•
manualne kotłownie węglowe nowego typu,
•
automatyczne kotłownie węglowe,
•
urządzenia grzewcze gazowe (kotły, piece. kominki, grzejniki na gaz płynny LPG),
•
urządzenia grzewcze olejowe (kotły, grzejniki na naftę),
•
kotłownie na biomasę.
Pominięto ogrzewanie centralne z sieci i ogrzewanie elektryczne, ponieważ - co oczy­
wiste - te typy urządzeń grzewczych nie generują emisji zanieczyszczeń do powietrza bez­
pośrednio w miejscu ich użytkowania.
3. MODELOWANIE EMISJI PYŁÓW DO ATMOSFERY Z PROCESÓW OGRZEWANIA
MIESZKAŃ
3.1.
M etodyka szacow ania em isji
Do oszacowania emisji pyłów z procesów ogrzewania mieszkań konieczne jest wyko­
nanie kilku kolejnych kroków obliczeniowych. Pierwszy krok polega na określeniu suma­
rycznego zapotrzebowania na ciepło grzewcze na obszarze analizowanej jednostki admi­
35
Stanisław Hławiczka i in.
nistracyjnej (np. gminy). W kolejnym kroku określane jest zapotrzebowanie na ciepło z po­
szczególnych rodzajów źródeł, a następnie, wykorzystując dane o sprawności źródeł ciepła,
określa się zużycie paliw. Ostatni krok to wyznaczenie emisji pyłów PM10 i PM2.5, za po­
mocą odpowiednich wskaźników emisji. Czynności te, które szerzej opisano w dalszej czę­
ści tego rozdziału, zostały zautomatyzowane dzięki zastosowaniu narzędzia opracowanego
w ramach Projektu Czechy-Polska, jakim jest tzw. kalkulator emisji.
O bliczenie zapotrzebow ania na ciep ło grzewcze. Każdy obiekt budowlany ochładza
się w wyniku ucieczki ciepła przez ściany, sufity, okna i drzwi oraz przez wietrzenie (wenty­
lację). Straty ciepła pokrywane są: pracą urządzenia grzewczego, ciepłem słonecznym oraz
innymi źródłami ciepła w budynku. Nowoczesne budynki mają, w porównaniu z budownic­
twem tradycyjnym, znacznie mniejsze (2-, 3-krotnie) zapotrzebowanie na ciepło. Na wiel­
kość zapotrzebowania na ciepło wpływ ma także rodzaj zabudowy. Jest ono większe przy
zabudowie jednorodzinnej, ponieważ wszystkie ściany zewnętrzne znajdują się w kontak­
cie z powietrzem zewnętrznym i straty przenikania są większe. Nie jest to jednak regułą,
ponieważ budynki jednorodzinne są często lepiej zaizolowane, a system ogrzewania bar­
dziej elastyczny i lepiej dopasowany do indywidualnych potrzeb. Do oceny zapotrzebowa­
nia na ciepło większego obszaru, np. gminy, mogą być wykorzystane uśrednione wskaźni­
ki zapotrzebowania na ciepło odniesione do różnych typów budynków, zależne od ich kon­
strukcji i stopnia zaizolowania.
W Polsce najczęściej stosowany jest podział budynków według kryterium zapotrzebo­
wania na ciepło odniesionego do jednostkowej powierzchni ogrzewanej [kWh/m2 rok]. Przy­
jęte do obliczeń jednostkowe roczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania pomiesz­
czeń mieszkalnych, według danych Krajowej Agencji Poszanowania Energii [KAPE] przed­
stawiono w tabeli 5.
Tabela 5. Wskaźniki rocznego zapotrzebowania na ciepło grzewcze w zależności od konstruk­
cji i wieku budynku
Table 5.
Indicators of annual heating demand depending on type of building construction and age
Typowa konstrukcja budynku
Stare nieocieplone budynki
Rok budowy
Wskaźnik zapotrzebowania
na ciepło [kWh/m 2 rok]
1966 i wcześniej
> 350
Bloki z wielkiej płyty
1967 - 1985
240 - 350
Budynki z cegły z izolacją 10cm
1986 - 1992
160 - 240
Budynki z cegły z izolacją 12cm
1993 - 1997
120 - 160
Budynki z cegły z izolacją 15cm
1987 i później
90 - 120
Dostosowując wskaźniki zapotrzebowania ciepła do zastosowanej w Projekcie Czechy-Polska metodyki oceny termicznej izolacyjności mieszkań, gdzie wydzielono trzy typy
budynków w zależności od oceny stopnia ich zaizolowania, przyjęto następująco wielkości
rocznego zapotrzebowanie na ciepło:
36
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
•
mieszkania o niskich stratach ciepła - 110 kW h/irfrok,
•
mieszkania o średnich stratach ciepła - 160 kW h/irfrok,
•
mieszkania o dużych stratach ciepła - 250 kW h/irfrok.
Podane w ten sposób wielkości zapotrzebowania na ciepło są określone dla typo­
wych warunków występujących na obszarze Polski. Nie uwzględniają zróżnicowania wa­
runków temperaturowych w obrębie analizowanego obszaru i w zależności od okresu ana­
lizy. W niższych temperaturach powietrza na zewnątrz budynku wzrasta przecież zapotrze­
bowanie na ciepło do ogrzania wnętrza budynku. W celu precyzyjniejszego określenia za­
potrzebowania na ciepło w poszczególnych gminach, wielkości jednostkowego zapotrzebo­
wania na ciepło wyrażono w W/m2 K. Wielkości te wyznaczono z rocznego zapotrzebowa­
nia na ciepło [kWh/irP] i średniej dla obszaru Polski liczby tzw. stopnio-godzin, wynoszącej
w analizowanym okresie 100 800 stopnio-godzin (4200 stopnio-dni). Uzyskano następują­
cy zestaw wskaźników:
•
mieszkania o niskich stratach ciepła
- 1,1 W/m2 K,
•
mieszkania o średnich stratach ciepła - 1,6 W/m2 K,
•
mieszkania o dużych stratach ciepła
- 2,5 W/m2 K.
Zastosowanie powyższych wskaźników pozwoliło na wyznaczenie zapotrzebowania
na ciepło w zależności od rzeczywistych temperatur zewnętrznych występujących w sezo­
nie grzewczym, które były zróżnicowane w zależności od okresu analizy (analizowano lata
2006 i 2007), jak i lokalizacji gminy (w gminach zlokalizowanych na obszarach górskich
temperatura w sezonie grzewczym jest wyraźnie niższa, a przez to liczba stopnio-godzin
większa). Obliczenia zapotrzebowania na ciepło wykonano za pomocą kalkulatora oblicze­
niowego, powiązanego z bazą danych meteorologicznych.
Zapotrzebowania na ciepło grzewcze na obszarze jednostki administracyjnej wynika ze
wskaźników zapotrzebowania na ciepło W/m2 K, powierzchni ogrzewanych mieszkań (z po­
działem na 3 typy budynków ze względu na wielkość strat ciepła) oraz wysokości tempera­
tur zewnętrznych w czasie trwania sezonu grzewczego.
Przykładowo, roczne zapotrzebowanie na ciepło w zabudowie mieszkalnej o po­
wierzchni 60 000 m2 - w warunkach średnich strat ciepła na obszarze, gdzie liczba stopnio-godzin wynosi 100 800 hK, wyniosłoby:
Q = 1,6 W/m2 K ■60 000 m2 ■100 800 hK = 9 676 800 kWh = 9,7 GWh = 34 920 GJ
Ponieważ proces modelowania stężeń pyłu jest realizowany z krokiem jednogodzin­
nym, wymagane jest określenie godzinowych wielkości emisji. Powoduje to, że wielkości
zapotrzebowania na ciepło muszą być wyznaczone dla każdej godziny sezonu grzewcze­
go. W tym celu w powyższym wzorze w miejsce liczby stopnio-godzin określonych dla ca­
łego roku, wprowadza się liczbę stopni stanowiącą różnicę pomiędzy temperaturą komfortu
cieplnego i średnią temperaturą zewnętrzną w danej godzinie.
37
Stanisław Hławiczka i in.
Zapotrzebowanie na ciepło dla poszczególnych rodzajów źródeł określono, biorąc pod
uwagę udziały (ui) poszczególnych rodzajów źródeł ciepła w powierzchni zabudowy miesz­
kaniowej, ze wzoru:
Qi = Q u i
O bliczenie zapotrzebow ania na paliwo. Do pokrycia obliczonego zapotrzebowania
na ciepło grzewcze niezbędna jest odpowiednia ilość paliwa, zależna od sprawności ciepl­
nej źródła. Sprawność cieplna źródła ni, to stosunek ilości wyprodukowanej energii Qi do
energii wprowadzonej w paliwie Bi:
ni = Qi/Bi
Znając zapotrzebowanie na ciepło Qi i sprawność cieplną urządzenia grzewczego moż­
liwe jest określenie zapotrzebowanie na energię paliwa z tego źródła według wzoru:
Bi = Qi/ni
gdzie:
Bi - ilość paliwa dla danego rodzaju źródeł ciepła[GJ/rok],
Qi - zapotrzebowanie na ciepło z danego rodzaju źródeł ciepła [GJ/rok],
ni - sprawność cieplna dla danego rodzaju źródeł ciepła.
Typowe sprawności cieplne dla różnych rodzajów urządzeń grzewczych według rozpo­
rządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energe­
tycznej [Rozporządzenie... 2008] wynoszą:
•
piec na paliwo stałe - 30 - 70% (przyjęto 50%),
•
kocioł węglowy tradycyjny (komorowy) starego typu - 50 - 65% (przyjęto 55%),
•
kocioł węglowy tradycyjny (komorowy) nowego typu - 75%,
•
kocioł węglowy automatyczny (retortowy) - 82%,
•
kocioł gazowy - 92%,
•
kocioł olejowy - 87%,
•
kocioł na biomasę - 72%.
W celu określenia zapotrzebowania na paliwo, wyrażonego w jednostkach masy lub ob­
jętości, należy uwzględnić średnią wartość opałową paliwa. Do obliczeń przyjęto następu­
jące wartości opałowe:
•
węgiel do kotłów komorowych (starego i nowego typu) - 20 MJ/kg,
•
węgiel do kotłów retortowych - 26 MJ/kg,
•
gaz ziemny - 35 MJ/kg,
•
gaz ciekły LPG - 47 MJ/kg,
•
olej opałowy - 42 MJ/kg,
•
biomasa (drewno, pelety) - 15 MJ/kg.
38
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
W skaźniki e m isji pyłu. Jedyną możliwą metodą oszacowania emisji zanieczyszczeń
emitowanych z małych źródeł ciepła stosowanych do ogrzewania mieszkań jest metoda
wskaźnikowa. Wskaźniki emisji są odniesione najczęściej do ilości spalonego paliwa, wyra­
żonej w jednostkach energii (GJ). Wskaźnik emisji pyłu PM10 lub PM2.5, to ilość emitowa­
nego pyłu w gramach, przypadająca na GJ spalanego paliwa.
Wartości wskaźników zależą od rodzaju paleniska, typu paliwa i jego charakterystyki
(zawartość popiołu), stanu technicznego paleniska, obciążenia cieplnego źródła, ciągu ko­
minowego oraz sposobu obsługi (dotyczy głównie palenisk na paliwo stałe z obsługą ma­
nualną). Ze względu na taką liczbę różnych czynników wpływających na proces spalania
wielkości wskaźników emisji mogą zmieniać się w dość szerokim zakresie, nawet w obrę­
bie jednego typu urządzeń grzewczych. Dlatego też na potrzeby inwentaryzacji emisji z ob­
szaru gmin, obejmującego często tysiące pojedynczych urządzeń grzewczych, należało do­
brać uśrednione wartości wskaźników, najbardziej reprezentatywne dla poszczególnych ty­
pów źródeł ciepła. W tym celu oparto się na wytycznych EMEP/EEA [EMEP/EEA... 2009],
wykorzystywanych na potrzeby inwentaryzacji krajowych w Polsce i w innych krajach euro­
pejskich. Dodatkowo wzięto pod uwagę wyniki eksperymentu pomiarowego przeprowadzo­
nego w ramach Projektu Czechy-Polska. Wskaźniki emisji pyłu zastosowane do oszacowa­
nia emisji w gminach leżących na analizowanym obszarze zestawiono w tabeli 6.
Tabela 6. Zastosowane wskaźniki emisji pyłu z procesów spalania w małych źródłach ciepła
Table 6.
The used particulate emission factors for small heat production sources
Węgiel kamienny
kotły
kotły
Zanieczyszczenie Jedn. manualne manualne
kotły
starego
nowego automatyczne
typu
typu
PM10
g/GJ
460
130
70
PM2.5
g/GJ
448
121
61
Paliwa
płynne
Biomasa
piece
gazowe
450
0,5
3
109
448
0,5
2,7
103
Mając określone zapotrzebowanie na paliwo przez dany rodzaj źródeł ciepła i odpo­
wiednie wskaźniki emisji pyłu PM10 i PM2.5, obliczano emisję [g/rok] poszczególnych frak­
cji pyłu z danej grupy źródeł, z zależności:
EPM10i = W EpM10; ■B
EPM2_5i = W EPM2 5i ■Bi
gdzie:
EPM10i
- emisja pyłu PM10 z danej grupy źródeł [g/rok],
EPM2 5i
- emisja pyłu PM2.5 z danej grupy źródeł [g/rok],
W EPM10i - wskaźnik emisji pyłu PM10 z danej grupy źródeł [g/GJ],
39
Stanisław Hławiczka i in.
W EPM2 5i - wskaźnik emisji pyłu PM2.5 z danej grupy źródeł [g/GJ],
Bi
- zużycie paliwa w danej grupie źródeł [GJ/rok].
W sytuacji, w której na obszarze gminy występuje więcej obszarów z zabudową miesz­
kaniową, tworzone były tzw. emitory zastępcze. Proces dezagregacji emisji gminnej na te
obszary był realizowany zgodnie z metodyką opisaną w rozdziale 2.1.
3.2. M etodyka m odelow ania e m isji pyłów
O bliczanie e m isji pyłów PM10 i PM2.5. Na potrzeby Projektu Czechy-Polska został
opracowany tzw. kalkulator emisji, który wykonuje wszystkie opisane wcześniej kroki obli­
czeniowe, prowadzące do wyznaczenia ładunków pyłu PM10 i PM2.5 emitowanego z ob­
szaru rozpatrywanych gmin. Model zostaje na wstępie zasilony danymi o powierzchni zabu­
dowy, o strukturze źródeł ciepła, danymi meteorologicznymi oraz wskaźnikami emisji. Wyni­
ki obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5 w gminach są więc sumami emisji z wszystkich ana­
lizowanych rodzajów źródeł ciepła.
Kalkulator emisji umożliwia przyjęcie dowolnych parametrów obliczeniowych dla po­
szczególnych typów urządzeń grzewczych, w tym wskaźników emisji pyłu. Pozwala to na
dostosowanie kalkulatora zarówno do warunków lokalnych, jak i do preferencji użytkowni­
ka, w takim znaczeniu, że jest możliwe przeanalizowanie różnych wariantów stosowanych
paliw, urządzeń grzewczych oraz rozwiązań dotyczących izolacyji budynków. Wyniki obli­
czeń emisji pyłów PM10 i PM2.5 z procesów ogrzewania mieszkań w analizowanych gmi­
nach w 2007 r., zagregowane do poziomu województw, zestawiono w tabeli 7.
Tabela 7. Wyniki obliczeń emisji pyłów PM10 i PM2.5 z procesów ogrzewania mieszkań
Table 7.
The calculated PM10 and PM2.5 emissions from processes of home heating
Obszar
analizowanych
gmin
Woj. dolnośląskie
Powierzchnia
[km2]
Liczba
mieszkańców
[tys.]
Powierzchnia
obszaru
zabudowanego
[tys.m2]
Emisja PM10
[Mg/rok]
Emisja PM2.5
[Mg/rok]
7825,2
10 371,03
1304,8
896 870
8058,2
Woj. opolskie
9411,67
1031,6
728 457
5068,6
4920,2
Woj. śląskie
4177,23
1396,6
930 592
7079,5
6870,7
Porównanie powierzchni poszczególnych województw, uwidoczni stosunkowo dużą
emisję pyłów na analizowanym obszarze zabudowanym województwa dolnośląskiego, po­
mimo mniejszej liczby zamieszkującej tam ludności w porównaniu z obszarem należącym
do województwa śląskiego. Wynika to z mniej korzystnej struktury źródeł ciepła, jak i stop­
nia zaizolowania budynków.
40
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
Wyniki obliczeń emisji pyłów PM10 oraz PM2.5 wykorzystano do wyliczenia wskaźników
charakteryzujących narażenie na emisję pyłów w poszczególnych gminach, w celu wytypowa­
nia gmin najbardziej zagrożonych i wymagających działań ograniczających emisję pyłu. Wskaź­
niki te zostały odniesione do liczby mieszkańców oraz powierzchni obszaru zabudowanego.
Analizę zmienności tych wskaźników na analizowanym obszarze przedstawiono w tabeli 8.
Tabela 8. Obliczone wskaźniki charakteryzujące narażenie na emisję pyłów PM10 i PM2.5
w gminach
Table 8.
Calculated factors characterizing exposure on PM10 and PM2.5 emission in the ana­
lysed municipalities
Emisja PM10
[g/m 2 zabudowy]
Emisja PM2.5
[g/m 2 zabudowy]
Emisja PM10
[kg/mieszkańca]
Emisja PM2.5
[kg/mieszkańca]
Obszar
Wartość
MIN
3,2
Woj.
Dolnośląskie
MAX
45,7
3,1
44,4
2,2
11,6
11,3
ŚREDNIA
9,7
9,4
7,3
7,1
MIN
2,7
2,7
1,8
1,8
MAX
13,6
13,2
9,7
9,4
6,8
2,0
6,6
2,0
5,9
5,8
MIN
2,5
2,4
MAX
15,0
14,5
13,5
13,1
ŚREDNIA
7,7
7,5
6,4
6,2
Woj.
Opolskie
ŚREDNIA
Woj.
Śląskie
2,1
Analiza obliczonych wskaźników narażenia na emisję pyłów wskazuje także w tym wy­
padku na województwo dolnośląskie jako najbardziej zagrożone, co uwidacznia się zwłasz­
cza w wartości wskaźników odniesionych do powierzchni obszaru zabudowanego. Mak­
symalna wartość tego wskaźnika w województwie dolnośląskim jest 3-krotnie większa niż
w dwóch pozostałych województwach. Jest to spowodowane, poza poziomem emisji, dużą
koncentracją zabudowy mieszkaniowej w gminach na tym obszarze.
Przykład o bliczenia e m isji pyłów z obszaru gm iny. Metodykę szacowania emisji py­
łów przedstawiono na przykładzie wybranej gminy Jelenia Góra.
Z przeprowadzonej inwentaryzacji zabudowy mieszkaniowej i analizy działań termomodernizacyjnych uzyskano dane o powierzchniach zabudowy mieszkaniowej, o różnej
wielkości zapotrzebowania na ciepło. Dane te przedstawiono w tabeli 9.
Tabela 9. Podział powierzchni mieszkań w Jeleniej Górze ze względu na straty ciepła
Table 9.
Structure of home areas in Jelenia Góra according to heat loss
Rodzaj mieszkania
Powierzchnia mieszkań [m2]
Mieszkania o małych stratach ciepła
560 271
Mieszkania o średnich stratach ciepła
685 563
Mieszkania o dużych stratach ciepła
Ogółem
879 293
2125127
41
Stanisław Hławiczka i in.
Na podstawie analizy danych meteorologicznych dotyczących roku 2007, kalkulator
emisji dla receptora Jelenia Góra określił ilość stopnio-godzin (patrz rozdz. 3.1.) na pozio­
mie 113 263 [hK]. Dla takiej ilości stopnio-godzin obliczone zostało roczne zapotrzebowanie
na ciepło w poszczególnych typach mieszkań. Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli 10.
Tabela 10. Obliczenie całkowitego zapotrzebowania na ciepło w zabudowie mieszkalnej Jeleniej
Góry
Table 10. The calculated heat demand in residential area in Jelenia Góra
Rodzaj mieszkania
Wskaźnik
Liczba
zapotrzebowanie stopnio-godzin
na ciepło [W/m2 K]
[h K]
Mieszkania o małych
stratach ciepła
Mieszkania o średnich
stratach ciepła
Mieszkania o dużych
stratach ciepła
Ogółem
Jednostkowe
zapotrzebowanie
na ciepło [GJ/m2]
Całkowite
zapotrzebowanie
na ciepło [GJ]
1,10
113 263
0,45
251 294
1,60
113 263
0,65
447 258
2,50
113 263
1,02
896 322
0,75
1 594 874
Całkowite zapotrzebowanie na ciepło, w ilości 1 594 874 GJ, rozkłada się na poszcze­
gólne typy źródeł ciepła w zależności od ich udziału w powierzchni ogrzewanych miesz­
kań. Następnie określa się wielkości zużycia paliw w GJ, niezbędne do pokrycia oszaco­
wanego zapotrzebowania na ciepło (nie uwzględniano tutaj ogrzewania centralnego z sie­
ci i ogrzewania elektrycznego, ponieważ zarówno spalanie paliwa, jak i emisja pyłu wystę­
pują w miejscu wytwarzania energii, a więc w ciepłowni lub elektrowni). Zapotrzebowanie
na ciepło i wymagane ilości paliw w podziale na typy ogrzewania przedstawiono w tabeli 11.
Tabela 11. Zapotrzebowanie ciepła i zużycie paliw w podziale na typy ogrzewania w Jeleniej Górze
Table 11. Heat demand and fuel consumption according to type of heating in Jelenia Góra
Ogrzewanie centralne z sieci
718 566
Udział w po­
wierzch­
ni ogrzewa­
nej [%]
33,88
Piece węglowe (kaflowe, żeliwne,
kuchenne itp.)
402 578
Tradycyjne kotłownie węglowe starego typu
Tradycyjne kotłownie węglowe nowego typu
Kotłownie węglowe z automatycznym
sterowaniem
Rodzaj ogrzewania mieszkania
Urządzenia grzewcze na paliwa gazowe
Kotłownie olejowe
Kotłownie spalające biomasę
Elektryczne urządzenia grzewcze
Ogółem
42
Powierzch­
nia ogrze­
wana [m2]
Zapotrzebo­
Zużycie pali­
wanie
wa [GJ]
na ciepło [GJ]
540 316
0
18,98
302 713
604 257
276 714
13,05
208 071
377 581
37 359
1,76
28 092
37 383
98 527
4,65
74 086
90 174
486 040
22,92
365 471
396 484
7972
0,38
5994
6877
389
0,02
293
405
92 878
4,38
69 838
0
1 594 874
1 513 161
2 121 023
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
Mając określone zużycie paliw przez poszczególne rodzaje źródeł ciepła i stosując po­
dane wcześniej wartości wskaźników emisji PM10 i PM2.5, obliczono ładunki pyłów wyemi­
towanych do powietrza w ciągu roku (kg/rok). Wyniki obliczeń dla gminy Jelenia Góra za­
wiera tabela 12.
Tabela 12. Obliczone emisje pyłu PM10 i PM2.5 z procesów ogrzewania mieszkań w Jeleniej Górze
Table 12. Calculated PM10 and PM2.5 emissions from home heating processes in Jelenia Góra
Rodzaj ogrzewania mieszkania
Wskaźnik Wskaźnik
emisji
emisji
Emisja PM10 Emisja PM2.5
PM10
PM2.5
[kg/r]
[kg/r]
[g/GJ]
[g/GJ]
0
0
0
0
Piece węglowe (kaflowe, żeliwne, kuchenne itp.)
450
448
271 915
264 664
Tradycyjne kotłownie węglowe starego typu
460
448
173 687
169156
Tradycyjne kotłownie węglowe nowego typu
130
121
4860
4523
70
61
6312
5501
0,5
0,5
198
198
3
3
21
19
109
103
44
42
0
0
Ogrzewanie centralne z sieci
Kotłownie węglowe z automatycznym sterowaniem
Urządzenia grzewcze na paliwa gazowe
Kotłownie olejowe
Kotłownie spalające biomasę
Elektryczne urządzenia grzewcze
Ogółem
0
0
457 038
444 103
Według metody opisanej na przykładzie Jeleniej Góry obliczono emisję pyłu PM10
i PM2,5 z obszaru wszystkich gmin objętych Projektem Czechy-Polska. Wyznaczone wiel­
kości emisji pyłu były podstawą do obliczeń stężeń pyłu na obszarze tych gmin, z wykorzy­
staniem modelu CALPUFF [Scire i in. 2000]. Uzyskane wyniki obliczeń stężeń pyłu stano­
wić będą treść części II niniejszego artykułu.
4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Świadomość istotnych uciążliwości emisji pyłów ze źródeł ciepła małej mocy jest do­
syć duża. Zwykle jednak na etapie ogólnych szacunków pozostaje wyznaczenie udzia­
łu emisji z procesów spalania paliw w mieszkalnictwie, w kształtowaniu lokalnych stężeń
pyłu w obszarach wielkości pojedynczej gminy. Jedną z przyczyn jest duża pracochłon­
ność inwentaryzacji indywidualnych źródeł ciepła w budynkach mieszkalnych. W ykona­
nie takiej inwentaryzacji jest niezbędne, ponieważ emisje pyłu z takich źródeł mają ści­
sły związek z powierzchnią mieszkań, stopniem izolacyjności budynków i rodzajem pa­
liw stosowanych do celów grzewczych. Zabudową mieszkalną, której ogrzewanie jest źró­
dłem emisji zanieczyszczeń powietrza, są przede wszystkim mieszkalne dzielnice miasta-gminy lub osiedla, ale również pojedyncze budynki zlokalizowane na obszarach za­
budowy rozproszonej.
43
Stanisław Hławiczka i in.
Emisje mające związek z ogrzewaniem mieszkań mają cechy emisji rozproszonych,
zwanych też emisjami obszarowymi. Metodyce wyznaczania emisji pyłu z tak rozumianych
źródeł obszarowych poświęcony jest prezentowany artykuł.
Przedstawione w pracy rozwiązania metodyczne pozwoliły na uzyskanie dużej dokład­
ności wskazania obszarów emisji pyłu w obrębie rozpatrywanych gmin, czyli zidentyfikowa­
niu rzeczywistej lokalizacji obszarów zabudowy mieszkalnej, w których ogrzewanie miesz­
kań wiąże się z procesami spalania generującymi emisje pyłu. W tym celu wykorzystano
podkłady mapowe z zasobów CORINE Land Cover oraz ortofotomapy wykonane na pod­
stawie zdjęć lotniczych. Wykorzystano też dane gminne o istniejących systemach przesyłu
ciepła oraz systemach przesyłu paliw gazowych.
Znajomość zasięgu linii przesyłu ciepła i gazu pozwoliła wyłączyć obszary zabudowy
ogrzewane ciepłem z sieci lub gazem z obszarów potencjalnej emisji pyłu wynikającej z pro­
cesów ogrzewania mieszkań. Wykorzystanie szczegółowej informacji o formach użytkowa­
nia terenu pozwoliło też na uwzględnienie zróżnicowania gęstości zabudowy mieszkalnej,
co umożliwiło przypisanie tym obszarom zróżnicowanego natężenia emisji pyłów.
Oryginalnym rozwiązaniem metodycznym było skojarzenie wielkości emisji pyłu związa­
nej z ogrzewaniem mieszkań ze stanem izolacyjności budynków. Wykorzystano do tego celu
dane dotyczące wieku budynków, uzyskane na podstawie Narodowego Spisu Powszech­
nego Ludności i Mieszkań. Na tej podstawie możliwe było zinwentaryzowanie powierzchni
użytkowej mieszkań, w zależności od stanu technicznego budynku i wyposażenia mieszkań.
Budynki przypisano do trzech kategorii mieszkań: mieszkania o małych, średnich oraz du­
żych stratach ciepła. Przyjęto, że odpowiadające tym trzem kategoriom mieszkań wskaźniki
zapotrzebowania na ciepło wynoszą odpowiednio: 1,1 W/m2K, 1,6 W/m2K oraz 2,5W /m2K.
Przeprowadzona analiza pozwoliła stwierdzić, że w obszarze objętym badaniami domi­
nują mieszkania wyposażone w małe indywidualne źródła ciepła, a jedynie 2% mieszkań
korzysta z kotłowni obsługującej budynek wielomieszkaniowy. Łącznie 80% powierzchni
mieszkań bazuje na własnych małych źródłach, generujących tzw. emisję niską.
Oryginalnym podejściem metodycznym w ocenie precyzyjnego zapotrzebowania na cie­
pło grzewcze było wykorzystanie liczby tzw. stopnio-godzin, wynoszącej w analizowanym okre­
sie 100 800 stopnio-godzin (4200 stopnio-dni). Pozwoliło to na wyznaczenie zapotrzebowania
na ciepło w zależności od rzeczywistych temperatur zewnętrznych występujących w analizo­
wanym w pracy sezonie grzewczym. Wykazano, że okresy zapotrzebowania na ciepło były
znacznie zróżnicowane i zależały też od lokalizacji gminy (np. gminy w obszarze górskim).
Stosunkowo duża emisja pyłów na rozpatrywanym w pracy fragmencie obszaru woje­
wództwa dolnośląskiego, pomimo mniejszej liczby zamieszkującej tam ludności, w porów­
naniu z obszarem należącym do województwa śląskiego, wynika z mniej korzystnej w tym
województwie struktury typów źródeł ciepła, a zwłaszcza stopnia termicznego zaizolowania
budynków. Wpływ różnic w wielkości emisji pyłu w obrębie analizowanych gmin na poziomy
stężeń pyłu przedstawione będą w części II artykułu.
44
Nowe podejście do oceny niskiej emisji z ogrzewania mieszkań w kształtowaniu stężeń pyłu.
P raca została wykonana w ram ach P rojektu "Polepszenie ja k o ś c i pow ietrza w rejonie
p rzygranicznym C zechy-Polska" (Program O peracyjny W spółpracy Transgranicznej
2007 - 2013, R epublika Czeska - Rzeczpospolita Polska).
U N IA EU R O PEJS K A
EUROPEJSKI F U N D U S Z RO ZW O JU R EG IO N A LN EG O
P R ZEK R A C ZA M Y GR ANICE
Dl 3 /Cel 3
Z D D 7 „Z 0 1 3
PIŚMIENNICTWO I AKTY PRAWNE
CICHOŃ D., HŁAWICZKA S. 2010. Epizody wysokich stężeń dwutlenku siarki, pyłu i tlenku
węgla w powietrzu Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego w okresie lat 1994 - 2007.
Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów 4: 133-142.
P rojekt badaw czy „P o le psze nie ja k o ś c i pow ietrza w reg ionie przyg ra niczn ym Czech y-P o lska ” . Program O peracyjny W sp ó łp ra cy Transgranicznej R epublika Cze­
ska - R zeczpospolita Polska 2 00 7-20 13 . U niw ersyte t Techniczny Ostrawa/IETU
K atow ice. 2008, CLEANBORDER.
DĘBSKI B., OLENDRZYŃSKI A., CIEŚLIŃSKA J., KARGULEW ICZ I., SKOŚKIEWICZ
J., OLECKA A., KANIA K. 2009. Inwentaryzacja emisji do powietrza SO2, NOx, CO,
NH3, pyłów, metali ciężkich, NMLZO i TZO w Polsce za rok 2008. Raport IOŚ, W ar­
szawa.
EMEP/EEA a ir p o llu ta n t em ission in ve n to ry guidebook. European Environment Agen­
cy, Copenhagen 2009.
Bank Danych R egionalnych. Dane o liczbie i pow ierzchni m ieszkań zam ieszkanych,
w g sposo bu ogrzew ania i rodzaju stosow anego paliwa i energii; dane NSP 2002.
GUS, Warszawa 2009.
HŁAWICZKA S., KUBICA K., ZIELONKA U. 2003. Partitioning factor of mercury during coal
combustion in low capacity domestic heating units. The Science of the Total Environ­
ment 312: 261-265.
HŁAWICZKA S., KUBICA K., ZIELONKA U., WILKOSZ K. 2001. Właściwości emisji pyłu
i metali ciężkich w procesie spalania węgla w paleniskach domowych. Archiwum Ochro­
ny Środowiska 2: 2 9 -4 5 .
HŁAWICZKA S. 2008. Ocena emisji ośmiu metali ciężkich z obszaru Polski do atmosfe­
ry w latach 1980-2005. W: Metale ciężkie w środowisku - prace Instytutu Ekologii Te­
renów Uprzemysłowionych. Praca zbiorowa pod redakcją S. Hławiczki (ISBN 978-83­
88771-96-5). Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko. Białystok: 4 8-73 .
45
Stanisław Hławiczka i in.
HORAK J., BRANC M. 2010. Emisni factory TZL, PM10 a PM2.5 pri spalovani ruznych tuhych
paliv w ruznych typech spalovacich zarizeni. Technicka Univerzita Ostrava. Ostrava.
KAPE (Krajowa Agencja Poszanowania Energii), http://w w w .kape.gov.pl
KONIECZYŃSKI J., PASOŃ-KONIECZYŃSKA A. 1999. Scalony wskaźnik emisji substan­
cji zanieczyszczających powietrze w procesie spalania węgla. Archiwum Ochrony Śro­
dowiska 1: 2 9-40 .
KUBICA K., PASIERB. S.A., SZLĘK A., KUBICA R., BOGUSZ A. 2008. Nie emituj zanie­
czyszczeń - chroń zdrowie. Ogrzewnictwo indywidualne a środowisko i zdrowie czło­
wieka - program pilotażowy dla wybranych gmin Górnego Śląska: Czysta energia dla
mojego domu. Katowice.
OŚRÓDKA L., KLEJNOWSKI K., WOJTYLAK M., KRAJNY E. 2006. Analiza epizodów smo­
gowych w sezonie zimowym na Górnym Śląsku. W: Ochrona powietrza w teorii i prakty­
ce - praca zbiorowa pod red. J. Konieczyńskiego. IPIŚ PAN, Zabrze.
R ozporządzenie M inistra In fra stru ktu ry z dnia 6 listopada 2008 r., w spraw ie m etodo­
logii o bliczania ch arakte rystyki energetycznej (Dz.U. nr 201, poz. 1240).
SCIRE J.S., STRIMAITIS D.G., YAMARTINO R. J. 2000. A User's Guide for the CALPUFF
Disperssion Model (Version 5). Earth Tech, Inc. 196 Baker Avenue, Concord, MA 01742.
46