The impact of errors in the PN-EN ISO 52010-1 standard on the resulting hourly values of total solar irradiance
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 57 (7-8), 35-40, DOI: https://doi.org/10.65545/COW.2026.07-08.05
Słowa kluczowe: PN-EN ISO 52010-1, natężenie promieniowania słonecznego, promieniowanie dyfuzyjne, model Pereza
Streszczenie
Norma PN-EN ISO 52010-1 zawiera opis procedury do obliczania godzinowych wartości natężenia promieniowania słonecznego całkowitego na dowolnie zorientowaną powierzchnię pochyloną. W tym celu wykorzystuje ona model anizotropowy Pereza. Jednak w tej procedurze znajdują się błędy mające wpływ na wyniki obliczeń. Celem pracy jest ocena tych błędów w odniesieniu do oryginalnego modelu Pereza. Dla zobrazowania ich wielkości wykonano obliczenia dla powierzchni pochylonej do podłoża pod kątem 45° oraz 90°, skierowanej kolejno na północ, południe, wschód i zachód, zlokalizowanej w Krakowie. Wykorzystano dane z nowych Typowych Lat Meteorologicznych TLM2000 typu TMY, ISO, TRY, HSY oraz CWY. Do oceny jakości modelu z normy względem jego pierwotnej postaci wykorzystano cztery miary statystyczne, tj.: błąd średni (ME), błąd średni bezwzględny (MAE), błąd średniokwadratowy (MSE) oraz pierwiastek błędu średniokwadratowego (RMSE). Dla powierzchni pionowej błąd średni we wszystkich przypadkach wskazywał na przeszacowanie przez model z normy obliczonego natężenia promieniowania słonecznego o średnią wartość od 1,2 W/m2 do 1,9W/m2. Błąd RMSE był najniższy dla orientacji północnej, i wahał się od 6,5 W/m2 (TMY) do 7,4 W/m2 (ISO), zaś najwyższy dla orientacji południowej, w granicach od 7,8 W/m2 (TMY) do 8,5 W/m2 (HSY). Są to wartości, które wskazują na istotne rozbieżności, co może wpływać z kolei na obliczeniowe wskaźniki energetyczne budynków.
Pobierz artykuł w formacie PDF
Pobierz cały numer w formacie PDF
Keywords: PN-EN ISO 52010-1, solarirradiance, diffuseirradiance, Perez model
Abstract
he PN-EN ISO 52010-1 standard contains a description of the procedure for calculating the hourly total solar irradiance on any oriented inclined surface. For this purpose, it uses Perez’s anisotropic model. However, there are errors in this procedure that affect the calculation results. The aim of this work is to evaluate these errors in relation to Perez’s original model. To illustrate their magnitude, calculations were performed for surfaces inclined at angles of 45° and 90° to the ground, facing North, South, East and West, and located in Krakow. Data from the new Polish Typical Meteorological Years (TLM2000) in TMY, ISO, TRY, HSY and CWY formats were used. Four statistical measures were used to assess the quality of the standard model in relation to its original form, namely: mean error (ME), mean absolute error (MAE), mean square error (MSE) and root mean square error (RMSE). For vertical surfaces, the mean error in all cases indicated an overestimation by the standard model of the hourly values of the calculated solar irradiance by an average value of 1.2 W/m² to 1.9 W/m². The RMSE error was lowest for the north orientation, and varied from 6.5 W/m² (TMY) to 7.4 W/m² (ISO), and highest for the south orientation, from 7.8 W/m² (TMY) to 8.5 W/m² (HSY). These results indicate significant discrepancies, which in turn may affect the calculated energy performance of buildings.
Download the article in PDF format
Download the entire issue in PDF format
Bibliografia / Bibliography
Gil-Mastalerczyk, J., & Kraska, K. (2023) Promieniowanie słoneczne – istotny element w procesie projektowania domu pasywnego w Polsce. Materiały Budowlane. 2023(7), 11–17. https://doi.org/10.15199/33.2023.07.03
Górzyński, J. (2020) Pozyskiwanie i przetwarzanie energii odnawialnej. Napędy i sterowanie. 22(10), 70–77.
Idczak M., &Firląg Sz. (2006). Okna u budynkach pasywnych – funkcje, wymagania, bilans energetyczny, komfort cieplny. Świat szkła. 2022(7–8), 38–45.
ISO 52010-1:2017. (2017). Energy performance of buildings — External climatic conditions. Part 1: Conversion of climatic data for energy calculations. https://www.iso.org/standard/65703.html
Lis P.,& Lis A. (2016). Możliwość poprawy efektywności energetycznej budynków edukacyjnych. Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym. 1(17), 55–60. https://doi.org/10.17512/bozpe.2016.1.08
Michalak, P. (2018). Obliczanie natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na dowolnie zorientowane powierzchnie pochylone według nowej normy PN-EN ISO 52010-1:2017. Ciepłownictw, Ogrzewnictwo Wentylacja, 49 (7), 280–287. https://doi.org/10.15199/9.2018.7.5
Michalak, P. (2019). Wpływ błędów w normie PN-EN ISO 52010-1 na wyniki obliczeń natężenia promieniowania słonecznego. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja 50(7), 253–256. https://doi.org/10.15199/9.2019.7.2
Michalak, P. (2019). Nowe normy serii PN-EN ISO 52000 a miesięczne zyski ciepła od nasłonecznienia w budynkach mieszkalnych. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 50(2), 50–55. https://doi.org/10.15199/9.2019.2.2
Narowski, P. (2006). Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych w budownictwie. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja. 11(37), 22–27.
Narowski, P. (2022). Nowe typowe lata meteorologiczne dla Polski. Rynek Instalacyjny. 2022(11), 32–36.
Narowski, P. (2022). TLM2000 –Typowe lata meteorologiczne dla Polski wyznaczone na podstawie danych meteorologicznych i klimatycznych z lat 2001-2020. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja. 53(9), 7–20. https://doi.org/10.15199/9.2022.9.1
Narowski, P. (2022). Analiza porównawcza typowych lat meteorologicznych Polski wyznaczonych na podstawie danych źródłowych z lat 2001-2020. Instal, 2022(10), 11–25. https://doi.org/10.36119/15.2022.10.2
Pamuła, T. (2015). Predykcja natężenia ruchu w ciągu skrzyżowań z wykorzystaniem sieci neuronowych. TTS Technika Transportu Szynowego, 22(12),1180-1185.
Perez, R., Stewart, R., Seals, R., & Guertin. T. (1988). The Development and Verification of the Perez Diffuse Radiation Model. Atmospheric Sciences Research Center SUNY at Albany. https://www.osti.gov/biblio/7024029
Święcicki, A. (2014). Optymalizacja wymiany okien z uwzględnieniem efektu solarnego. Materiały Budowlane. 2014(12), 55–57. https://doi.org/10.15199/33.2014.12.18
PN-EN ISO 52010-1:2017-09. (2017). Energetyczne właściwości użytkowe budynków – Zewnętrzne warunki klimatyczne – Część 1: Konwersja danych klimatycznych do obliczeń energetycznych. Polski Komitet Normalizacyjny, 2017, Warszawa.