Полное название темы работы | Снижение потребления электроэнергии в школе. |
Название направления | Математика и экономика |
Тип работы | проект |
Возрастная номинация | |
Петренко Дарья |
|
Территория | Город Красноярск |
Место учебы | Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 47 |
Руководитель | МОУ СОШ № 47, учитель физики, контактный телефон |
e-mail (обязательно) | 47*****@***ru |
Тезисы проекта
Секция «Математика и экономика»
« Снижение потребления электроэнергии в школе».
Выполнил: Петренко Дарья,
Ученица 9 класса МОУ СОШ № 47
Руководитель: ,
учитель физики МОУ СОШ № 47
Введение
В условиях экономического кризиса, школе необходимо экономить все денежные средства , выделяемые на её содержание, в том числе и расходов на оплату электроэнергии. Экономия электроэнергии не помогает снизить её потребление! Значит нужно искать эффективные способы для снижения потребления электроэнергии , для этого необходимо выяснить, какие именно лампы или электроприборы, техника составляют большую долю потребления электроэнергии в школе. Была выдвинута гипотеза о том, что большую долю потребления электроэнергии в школе составляют: плиты в столовой и люминесцентные лампы для освещения учебных кабинетов и коридоров школы, а также лампы накаливания в учебных кабинетах. Цель проектно-исследовательской работы: Эффективно снизить потребление электроэнергии в школе без привлечения дополнительных денежных средств, достижение цели возможно при решении следующих задач: подсчитать количество ламп, различной мощности и модификации, используемых для освещения в школы, а также электроприборов и технических средств (с указанием мощности); с помощью анкетирования и наблюдений подсчитать среднее время в течение, которого ежедневно горит каждая лампа, и работает техника; рассчитать ежедневное среднее потребление электроэнергии в школе, рассчитать денежные затраты на электроэнергию и сравнить их с реальными затратами; определить основные статьи расходов (большая доля электропотребления от общего по школе); подобрать способы снижения электропотребления в школе без привлечения дополнительных денежных средств. Работа велась в течение 4 месяцев. Работа имеет практическую значимость, результаты исследования могут быть использованы для снижения потребления электроэнергии для других школ, детских садов, промышленных предприятий.
Основное содержание работы
Было посчитано общее количество всех ламп каждого вида, используемых для освещения в школе, записала их мощность, а также количество мониторов, системных блоков, и другой оргтехники и других используемых электроприборов (столовая, домоводство, мастерские музыкальный кабинет, актовый зал и другое). По результатам анкетирования учителей, вахтеров , уборщиц и работников столовой было определено общее количество работы в часах для каждого вида ламп и приборов отдельно за неделю, и рассчитано среднее значение ежедневного энергопотребления каждого вида потребителя. По моим расчетам ежедневное потребление электроэнергии в нашей школе составляет 414,418 кВт*ч. Мои расчетные данные отличаются от реальных данных незначительно на 6 %, значит можно считать, что оценка ежедневного потребления электроэнергии проведена, верно. Тогда стало возможно выделить основные потребители: плиты в столовой, затем люминесцентные лампы, используемые для освещения кабинетов и коридоров школы, лампы накаливания. Гипотеза подтвердилась. Снизить электропотребление плит в столовой, без замены плит на новые, т. е. без серьезных вложений денег невозможно. Значит, чтобы снизить расходы школы на оплату электроэнергии необходимо снизить потребление электроэнергии на освещение кабинетов и коридоров школы.
Снизить потребление электроэнергии можно за счет изменения мощности ламп. Использовать это преимущество без снижения качества освещения можно несколькими способами. Во-первых, возможно несколько снизить световой поток (и, как результат, мощность) ламп в начальный период их эксплуатации, когда отдаваемый новыми лампами световой поток превосходит необходимое значение. Bo-вторых, нередко количество светильников превышает точно необходимое по светотехническим расчетам. Единственный способ избежать перерасхода энергии в таком случае - дополнительное снижение мощности освещения. потенциал экономии электроэнергии только в этих двух случаях может составлять от 15 до 25%. В-третьих, если принять во внимание наличие в помещениях естественного освещения в светлое время суток, даже сниженная за счет компенсации указанных избытков освещенности мощность светильников окажется завышенной по сравнению с необходимой. Рациональным использованием дневного освещения удается добиться наиболее значительной экономии энергии, так как во многие моменты времени суток светильники могут быть включены на минимальную мощность (1-10% от номинальной). Экономия электроэнергии при этом составит 25-40%.
Для диммирования люминесцентных ламп используют специальные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) с возможностью управления. ЭПРА при диммировании уменьшают величину подаваемого на электроды лампы напряжения, увеличивают его частоту (ее величина может достигать 100 кГц) и силу тока. В аналоговых устройствах на управляющий вход ЭПРА либо устанавливается потенциометр, с помощью которого можно изменять величину управляющего напряжения, либо подается постоянное напряжение управления (аналоговый сигнал) в интервале 1-10 В. Яркость лампы при этом изменяется от 1 до 100 %. Количество подключаемых к аналоговым ЭПРА ламп производители указывают в паспорте прибора. Цена комплекта используемых для регулирования устройств колеблется в пределах руб. Например, есть 700, 800, 1000 и 1500 Вт, значит, они рассчитаны на 38, 44, 55 и 83 люминесцентные лампы мощностью 18 Вт, таким образом, 1 диммера достаточно на коридор в школе.
Лампы накаливания целесообразнее всего заменить энергосберегающими лампами, три лампы свечки по 60 Вт, можно заменить одной энергосберегающей лампой 36 Вт, уровень освещенности при этом не изменится, экономия при этом составит 80%. Среднее время работы в день общего количества этих ламп уменьшится в три раза, так как ламп будет не 182, а 60. Энергопотребление составит 0,036*370/3= 4,44 кВт·ч за один день, это в 5 раз меньше.
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность: в условиях экономического кризиса, школе необходимо экономить все денежные средства, выделяемые на её содержание. В течение нескольких месяцев в школе наблюдается перерасход электроэнергии. В школе была принята программа экономии электроэнергии, вахтеры следили за светом в коридорах, на лестнице, подсобных помещениях, учителя за экономией электроэнергии у себя в кабинетах, однако существенного снижения потребления электроэнергии не произошло (всего 1,5 %). Экономия электроэнергии не помогает снизить её потребление! Значит нужно искать эффективные способы для снижения потребления электроэнергии , для этого необходимо выяснить, какие именно лампы или электроприборы, техника составляют большую долю потребления электроэнергии в школе.
Гипотеза: Большую долю потребления электроэнергии в школе составляют: плиты в столовой и люминесцентные лампы для освещения учебных кабинетов и коридоров школы, а также лампы накаливания в учебных кабинетах.
Цель: Эффективно снизить потребление электроэнергии в школе без привлечения дополнительных денежных средств.
- Подсчитать количество ламп, различной мощности и модификации, используемых для освещения в школы, а также электроприборов и технических средств (с указанием мощности). С помощью анкетирования и наблюдений подсчитать среднее время в течение, которого ежедневно горит каждая лампа, и работает техника. Рассчитать ежедневное среднее потребление электроэнергии в школе, рассчитать денежные затраты на электроэнергию и сравнить их с реальными затратами. Определить основные статьи расходов (большая доля электропотребления от общего по школе). Подобрать способы снижения электропотребления в школе без привлечения дополнительных денежных средств.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЖЕДНЕВНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В сентябре я посчитала общее количество всех ламп каждого вида, используемых для освещения в школе, записала их мощность, а также количество мониторов, системных блоков, и другой оргтехники и других используемых электроприборов (столовая, домоводство, мастерские музыкальный кабинет, актовый зал и другое). Составила анкеты для учителей и вахтеров, уборщиц школы, по которым можно было оценить в течении какого времени ежедневно используется тот или иное прибор, лампа освещения. Учителя для заполнения анкеты в течение недели записывали, сколько было проведено уроков со светом, выключали ли они свет во время перемен, открывали ли жалюзи в кабинете для поступления естественного света, в течение какого времени они использовали технические средства. Вахтеры и уборщицы и работники столовой были опрошены один раз по тем же вопросам только еще про коридоры, лестницы и подсобные помещения. Я сосчитала общее количество работы в часах для каждого вида ламп и приборов отдельно за неделю и разделила на шесть для нахождения среднего значения ежедневного энергопотребления каждого вида потребителя. (Воскресенье я решила не учитывать, т. к. энергопотребление в этот день недели незначительно).
В течение октября месяца я проводила наблюдения за кабинетами в школе, приходила в школу пораньше и записывала время, в которое был включен свет в каждом кабинете, каждую перемену проходила по всем кабинетам и коридорам и фиксировала наличие света, чтобы скорректировать информацию, собранную от учителей и вахтеров методом анкетирования. Оказалось, что в действительность общая продолжительность горения света оказалась даже немного меньше, чем по оценке с помощью анкетирования, т. к. некоторые кабинеты используются непостоянно (учителя уходили на курсы, уроков в кабинете не было и другое). Сильных отличий в среднем значении времени работы обнаружено не было.
Для определения энергопотребления необходимо мощность прибора умножить на продолжительность его работы. Отдельно для каждого вида ламп и бытовых приборов я сосчитала общее время их работы, например всего в школе длинных люминесцентных ламп – 62 штуки, я сложила время рабы каждой лампы и получила общее время их работы. Общее время работы для удобства округлила до целого числа, причем во всех случаях до большего, чтобы не занизить результаты. Энергопотребление численно равно физической величине работе тока. В учебнике Пурышевой, Важеевской «Физика 8 класс » я нашла формулу, по которой можно рассчитать работу: А=P *t , где A – работа, P – мощность, t время. Чтобы сразу получить работу в КВт*ч, я мощность всех ламп и электроприборов перевела в кВт, для этого нужно значение в Вт разделить на 1000, а время сосчитала в часах. Для определения стоимости нужно количество потребленной энергии в кВт·ч умножить на цену за 1 кВт·ч. Все произведенные расчеты я свела в таблицу 1.
По моим расчетам ежедневное потребление электроэнергии в нашей школе составляет 414,418 кВт*ч. Можно ли считать, что этот результат достоверным? Да, если он совпадает с реальным значением потреблением электроэнергии в день.
Таблица 1.
Наименование | Мощность, кВт | Количество | Среднее время работы в день общего количества, ч | Энергопотребление, кВт·ч за один день | Цена 1 кВт·ч | Стоимость в день |
|
Лампы люминесцентные короткие | 0,018 | 1056 | 3896 | 70,128 | 2,26 | 158,48928 |
|
Лампы люминесцентные длинные | 2,26 | 20,792 |
|||||
Лампы люминесцентные 1 м | 0,08 | 24,32 | 2,26 | 54,9632 |
|||
лампы накаливания | 0,04 | 2,26 | 14,916 |
||||
настенные лампы плоские | 0,02 | 3,12 | 2,26 | 7,0512 |
|||
свечи в люстрах (лампы накаливания) | 0,06 | 22,2 | 2,26 | 50,172 |
|||
ксерокс | 0,25 | 0,25 | 2,26 | 0,565 |
|||
жарочный шкаф | 0,625 | 4,375 | 2,26 | 9,8875 |
|||
кипятильник | 2,26 | 22,6 |
|||||
плиты | 225,6 | 2,26 | 509,856 |
||||
холодильник | 0,15 | 2,26 | 16,272 |
||||
универсальный привод | 2,26 | 4,52 |
|||||
мясорубка | 2,26 | 2,712 |
|||||
кулер | 0,65 | 1,95 | 2,26 | 4,407 |
|||
магнитофон | 0,075 | 0,225 | 2,26 | 0,5085 |
|||
сканер | 0,25 | 2,26 | 1,13 |
||||
посудомоечная машина | 2,26 | 4,52 |
|||||
компьютер (системный блок +монитор) | 15,3 | 2,26 | 34,578 |
||||
принтер | 0,25 | 0,25 | 2,26 | 0,565 |
|||
чайник | 2,26 | 4,52 |
|||||
утюг | 2,26 | 3,39 |
|||||
2,26 | 10,17 |
||||||
Итого | 414,418 | 936,58468 |
Чтобы рассчитать реальное электропотребление в день я воспользовалась показаниями электросчетчика за четыре месяца, сложила их и разделила на количество рабочих дней за этот период. Все данные представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Показания счетчика, кВт·ч | Количество рабочих дней | Среднее значение энергопотребления в день | Стоимость | Стоимость в день |
||
Сентябрь | 882,1445 |
|||||
74982,28 |
Мои расчетные данные отличаются от реальных данных незначительно на 6 %, значит можно считать, что оценка ежедневного потребления электроэнергии проведена, верно. Тогда по таблице 1 видно, что основную долю потребления электроэнергии составляют плиты в столовой, затем люминесцентные лампы, используемые для освещения кабинетов и коридоров школы, лампы накаливания, работа которых в часах более чем в десять раз меньше, чем работа люминесцентных ламп, однако энергопотребление меньше лишь в три раза. Гипотеза подтвердилась. Снизить электропотребление плит в столовой, без замены плит на новые, т. е. без серьезных вложений денег невозможно.
Значит, чтобы снизить расходы школы на оплату электроэнергии необходимо снизить потребление электроэнергии на освещение кабинетов и коридоров школы. Решению этой задачи посвящена вторая глава моего исследования, в которой представлены способы снижения потребления электроэнергии на освещение, которые мне удалось найти в литературе.
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Энергопотребление осветительной установки за некоторый период определяется мощностью осветительного оборудования и его суммарной наработкой за этот период. Значит, снизить потребление электроэнергии возможно двумя основными способами: снижением номинальной (либо текущей) мощности освещения и уменьшением времени работы. Причем это не должно приводить к снижению качества освещения.
Снижение номинальной (установленной) мощности освещения в первую очередь означает переход к более эффективным источникам света, дающим нужные световые потоки при существенно меньшем энергопотреблении. Однако снижение номинальной мощности освещения все же имеет ограниченный потенциал энергосбережения. Например, лучшие из источников света, применяемых в настоящее время для внутреннего освещения, по характеристикам световой отдачи практически достигли предела в 96-104 лм/Вт при одновременном снижении относительных потерь в пускорегулирующей аппаратуре до 10% и менее. Стабильность этого значения также высока и в конце срока службы ламп составляет 80-95% от начального. Это относится и к современным типам светильников, реальные значения, КПД которых составляют 70-80%, а их снижение во времени незначительно.
На долговременную же перспективу можно изыскать, более существенные возможности. Эти возможности связаны с внедрением современных систем управления, регулирования и контроля осветительных установок. Применение регулируемых люминесцентных светильников позволяет эксплуатировать их при сниженной (по сравнению с номинальной) мощности. А это значит, что при неизменной установленной мощности освещения снижается текущая (фактически потребляемая) мощность и энергопотребление.
Использовать это преимущество без снижения качества освещения можно несколькими способами.
Во-первых, возможно несколько снизить световой поток (и, как результат, мощность) ламп в начальный период их эксплуатации, когда отдаваемый новыми лампами световой поток превосходит необходимое значение. По мере старения ламп он может быть плавно увеличен, что, помимо экономии электроэнергии, обеспечивает и повышенную стабильность освещения во времени.
Bo-вторых, нередко количество светильников по строительно-конструктивным, архитектурным или другим соображениям превышает точно необходимое по светотехническим расчетам. Единственный способ избежать перерасхода энергии в таком случае - дополнительное снижение мощности освещения. По оценкам, приведенным в статье «Мероприятия по снижению электропотребления и рациональному использованию электроэнергии» Бедретдинов Рафик http://www. technolux. info/ Светотехника на портале ЭкспертЮнион , потенциал экономии электроэнергии только в этих двух случаях может составлять от 15 до 25%.
В-третьих, если принять во внимание наличие в помещениях естественного освещения в светлое время суток, даже сниженная за счет компенсации указанных избытков освещенности мощность светильников окажется завышенной по сравнению с необходимой. Рациональным использованием дневного освещения (переходом от искусственного освещения к комбинированному) удается добиться наиболее значительной экономии энергии, так как во многие моменты времени суток светильники могут быть вообще отключены либо включены на минимальную мощность (1-10% от номинальной). Экономия электроэнергии при этом составит 25-40%.
Итак, все перечисленное сводится к тому, что снизить потребление электроэнергии можно за счет изменения мощности ламп, а как регулировать мощность?
Диммером (от англ. dim - "затемнять") называют регулятор электрической мощности нагрузки, включаемый последовательно с ней. Диммер позволяет плавно или ступенчато изменять напряжение, подаваемое на осветительный прибор, регулируя тем самым яркость его свечения , Википедия.
Диммеры для люминесцентных ламп. Для диммирования люминесцентных ламп используют специальные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) с возможностью управления. Процесс управления люминесцентной лампой весьма непрост с технической точки зрения, и в его подробностях я еще не разобралась. Но поняла, что ЭПРА при диммировании уменьшают величину подаваемого на электроды лампы напряжения, увеличивают его частоту (ее величина может достигать 100 кГц) и силу тока. Лампа при этом плавно изменяет свою яркость, но срок ее службы не сокращается. Управляемые ЭПРА в соответствии с существующими в стандартами делятся на два класса: аналоговые и цифровые.
В аналоговых устройствах на управляющий вход ЭПРА либо устанавливается потенциометр, с помощью которого можно изменять величину управляющего напряжения, либо подается постоянное напряжение управления (аналоговый сигнал) в интервале 1-10 В. Яркость лампы при этом изменяется от 1 до 100 %. Количество подключаемых к аналоговым ЭПРА ламп производители указывают в паспорте прибора. Цена комплекта используемых для регулирования устройств колеблется в пределах руб. Например, есть 700, 800, 1000 и 1500 Вт, значит, они рассчитаны на 38, 44, 55 и 83 люминесцентные лампы мощностью 18 Вт, таким образом, 1 диммера достаточно на коридор.
Экономия электроэнергии доходит до 25% в стандартом включении, т. е. тратится меньше электричества для создания определенного уровня освещенности. А по мере увеличения естественного света можно уменьшать яркость люминесцентных ламп и тем самым потреблять гораздо меньше электроэнергии.
В литературе я обнаружила еще одно достоинство использования ЭПРА - обеспечивается стабильный световой поток при пульсациях напряжения питания, устраняя тем самым эффект "усталости глаз" при работе за компьютером. Согласно гигиеническим нормам уровень пульсаций светового потока должен быть
- в помещениях, оборудованных компьютерами не более 5%
(СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03)
- в учреждениях общего образования, начального, среднего и высшего специального образования – 10%
(СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03). Таким образом, использование диммеров в школе приводит к выполнению требований СанПиН.
Лампы накаливания целесообразнее всего заменить энергосберегающими лампами, три лампы свечки по 60 Вт, можно заменить одной энергосберегающей лампой 36 Вт, уровень освещенности при этом не изменится, экономия при этом составит 80%.
Среднее время работы в день общего количества этих ламп уменьшится в три раза, так как ламп будет не 182, а 60. Энергопотребление составит 0,036*370/3= 4,44 кВт·ч за один день , это в 5 раз меньше.
ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ПРИМЕНЕНИЕ ВЫБРАННЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Необходимо приобрести 60 энергосберегающих ламп примерной стоимостью 120 рублей, что составит 7200 рублей, и снизит ежедневные расходы по этой статье с 50 рублей до 10 рублей. Таким образом, ежедневная экономия составляет 40 рублей, значит, все эти лампы окупятся за 180 дней. Учитывая, что в учебном году 210 дней, можно утверждать, что замена ламп накаливания на энергосберегающие лампы не повлечет дополнительных расходов, зато на следующий год позволит сэкономить 210*40=8400 рублей, которые можно использовать на приобретение диммеров. Необходимо приобрести 14 диммеров по приблизительной стоимости 800 рублей, у нас уже будут 8400 рублей сэкономленных, и мы затратим еще 2900 рублей на приобретение диммеров (всего 11300 рублей). Экономия электроэнергии по статье люминесцентные лампы при этом составит 25-40% , т. е. 40-60 рублей в день, а это рублей. Таким образом, без дополнительных вложений, за два года можно заменить лампы накаливания на энергосберегающие лампы, установить диммеры, и на третий год сэкономить рублей на оплате электроэнергии. А это значит, что можно будет задуматься о замене электроплит в столовой, которые являются основным потребителем электроэнергии на более современные мощность которых менее 1 кВт. Ежедневное потребление электроэнергии за два года снизится примерно на 30 кВт*ч, что составляет почти 70 рублей в день.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Применение выбранных способов снижения потребления электроэнергии позволит снизить потребление электроэнергии, на 8 %, что составит около 10 % экономии денежных средств. Из выше сказанного можно сделать вывод, что цель работы достигнута. Работа имеет практическую значимость, результаты исследования могут быть использованы для снижения потребления электроэнергии для других школ, детских садов, промышленных предприятий.
Оглавление
Введение …………………………………………………………..2
Энергосбережение ………………………………………………3
Основные методы энергосбережения……………… ..…………3
1.Освещение
2.
3.
4.
Экономия электроэнергии за счет ЭСЛ……………………..…...5
Сравнение количественных характеристик ЭСЛ и лампы накаливания.
Заключение……………………………………………………..….6
Используемые источники…………………………………………7
Приложения……………………………………………..………….8
Введение
Обоснование актуальности проблемы.
Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы на Земле играет энергосбережение. Проблема разумного использования энергии является одной из наиболее острых проблем человечества. Современная экономика основана на использовании энергетических ресурсов, запасы которых истощаются и не возобновляются. Но даже не это главное. Современные способы производства энергии наносят непоправимый ущерб природе и человеку. Медики считают, что здоровье людей на 20% зависит от состояния окружающей среды. Загрязнение атмосферы при использовании невозобновляемых источников энергии ведет к всеобщему потеплению, таянию полярных льдов и повышению уровня мирового океана в течение последующих веков. Мы не знаем, когда именно скажутся эти изменения, но комиссия ООН по климату утверждает, что всеобщее потепление уже началось, и значит делать что-то для предотвращения глобальной экологической катастрофы необходимо уже сегодня и сейчас.
Второй аспект проблемы – постоянное удоражание энергетических ресурсов, следовательно и электроэнергии. Уменьшение потребления электроэнергии поможет сэкономить как семейный бюджет, так и бюджет школы.
В нашей стране проблема энергосбережения решается на самом высоком уровне - государственном.
Цель проекта: привлечение всех обучающихся, учителей, родителей к действиям по сокращению потребления электроэнергии.
Задачи проекта:
Узнать о различных способах экономии энергоресурсов;
Познакомиться с современными технологиями сбережения электроэнергии;
Провести экономические расчеты способов уменьшения затрат на использование электрической энергии в школе и дома;
Методы реализации проекта:
Теоретические (изучение, анализ и оценка успешности работы по энергосбережению);
Сравнительные (обращение к опыту других, сопоставление, сравнение, анализ);
Эмпирические (наблюдение, анкетирование, изучение документации и т.д);
Математические (статистические расчеты мониторинг энергозатрат школы и семьи).
Предполагаемый результат:
Внедрение идеи и способов энергосбережения в семье и в школе; убеждение в необходимости экономии всех видов энергии у школьников, родителей, учителей.
Объект исследования: объем энергопотребления в быту и возможности по его экономии.
Энергосбережение
Энергосбережение (экономия энергии) - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов.
В России и других странах бывшего СССР в настоящее время наиболее насущным является бытовое энергосбережение (энергосбережение в быту), а также энергосбережение в сфере ЖКХ. Препятствием к эффективным способам электросбережения является отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения.
Основные направления и способы энергосбережения
1.Освещение
Наиболее распространенный способ экономии электроэнергии - это сокращение потребления электроэнергии на освещение. Основными способами экономии электроэнергии на освещение являются:
максимальное использование дневного света (повышение прозрачности и увеличение площади окон, дополнительные окна);
повышение отражающей способности (белые стены и потолок);
оптимальное размещение световых источников (местное освещение, направленное освещение);
использование осветительных приборов только по необходимости;
повышение светоотдачи существующих источников (замена люстр, плафонов, удаление грязи с плафонов, применение более эффективных отражателей);
замена ламп накаливания на энергосберегающие (люминесцентные, компактные люминесцентные, светодиодные);
применение устройств управления освещением (датчики движения и акустические датчики, датчики освещенности, таймеры, системы дистанционного управления);
внедрение автоматизированной системы диспетчерского управления наружным освещением (АСДУ НО);
установка интеллектуальных распределённых систем управления освещением (минимизирующих затраты на освещение).
2. Электрообогрев и электроплиты.
Основные способы рационального использования энергии:
подбор оптимальной мощности электрообогревательных устройств;
оптимальное размещение устройств электрообогрева для снижения времени и требуемой мощности их использования;
повышение теплообмена, в том числе очистка от грязи поверхностей устройств электрообогрева и конфорок электроплит;
местный (локальный) обогрев, направленный обогрев рефлекторами;
использование масляных обогревателей с вентилятором для ускорения теплообмена в квартире;
использование устройств регулировки температуры, в том числе устройств автоматического включения и отключения, снижения мощности в зависимости от температуры, временных таймеров;
использование тепловых аккумуляторов;
замена электрообогрева на обогрев с использованием тепловых насосов;
замена электрообогрева на обогрев газом или подключение к централизованному отоплению, в случаях, когда такая замена выгодна с учётом требуемых инвестиций;
использование посуды с широким плоским дном.
3. Холодильные установки и кондиционеры.
Для холодильных установок и бытовых холодильников основными способами снижения потребления электроэнергии являются:
оптимальный подбор мощности холодильной установки;
качественная изоляция корпуса (стенок), двери холодильной установки, холодильника, прозрачная крышка в холодильнике для продуктов, с качественной изоляцией;
приобретение современных энергосберегающих холодильников;
не допускать образования наледи, инея в холодильнике, вовремя размораживать;
проанализировать возможность отказа от холодильника;
качественный отвод тепла - не рекомендуется ставить бытовой холодильник к батарее или рядом с газовой плитой.
4. Потребление бытовых и прочих устройств.
при выборе новой аудио, видео, компьютерной и др. техники отдавайте предпочтение, при прочих равных характеристиках, устройству с меньшим энергопотреблением, как в рабочем режиме, так и в дежурном режиме (большинство современных бытовых устройств потребляют электроэнергию даже в выключенном состоянии, т.к. не выключаются полностью, а переводятся в «спящий» режим "stand-by/off");
пользуйтесь энергосберегающим «спящим» режимом, если он есть в приборе или устройстве;
не наливайте полный чайник, если вам нужен кипяток всего для одной чашки напитка;
не оставляйте без необходимости включенными в сеть зарядные устройства для мобильных приборов (очень актуально из-за возрастающего объема таких приборов);
старайтесь избегать использования удлинителей, а если это необходимо, то пользуйтесь качественными удлинителями с проводом большого сечения (при малом сечении провод начинает греться и электроэнергия уходит не на полезную работу электроприбора, а на нагрев провода удлинителя).
Экономия электроэнергии за счет энергосберегающих ламп.
Энергосберегающая лампа - электрическая лампа, обладающая существенно большей светоотдачей (соотношением между световым потоком и потребляемой мощностью), например в сравнении с наиболее распространенными сейчас в обиходе лампами накаливания. Благодаря этому замена ламп накаливания на энергосберегающие способствуют экономии электроэнергии. Колба такой лампы изнутри покрыта специальным веществом-люминофором, благодаря которому невидимое ультрафиолетовое излучение от электрического разряда, становится видимым. А разряд появляется от прохождения электрического тока через ртутно-аргоновую среду, которая находится в колбе. Мощность разряда регулируется встроенным в лампу стартером.
Преимущества энергосберегающей лампы:
Дают большую отдачу света при меньшем потреблении энергии.
Более длительный срок службы энергосберегающей лампы, который составляет до 15 тысяч часов работы.
Можно выбрать тип свечения: теплый, холодный, нейтральный.
Незначительное нагревание лампы.
Отсутствует мерцание лампы.
Недостатки энергосберегающей лампы:
Имеют большую чувствительность к скачкам напряжения в электросети, поэтому могут быстро перегореть.
В излучении лампы отсутствует часть спектра. При работе этих ламп небольшое количество ультрафиолетового излучения выходит наружу лампы через стеклянную колбу, что может потенциально представлять опасность для людей с кожей, слишком чувствительной к этому излучению.
Со временем происходит диффузия паров ртути в окружающее помещение.
Требует несколько минут(2-3)до полного разогрева лампы.
Возможно мерцание лампы при истощении ее ресурса от частого включения.
Чувствительность к температуре.
Неоднозначное поведение лампы при повышенной влажности.
Высокая цена энергосберегающих ламп.
Проблемы утилизации ртуть содержащих ламп. Люминесцентные лампы содержат в своём составе в небольшом количестве пары ртути, в связи с чем их нельзя выбрасывать как обычный бытовой мусор, а требуется сдавать на утилизацию в специализированные организации.
Содержащиеся в них пары ртути являются крайне ядовитыми – первый класс опасности, наравне с цианидами или полонием. ПДК ртути для жилых помещений составляет всего 0,3 мкг/м3, а в одной лампе ртути содержится 2-5 мг. Случайно разбив КЛЛ, вы рискуете локально «заразить» территорию своей комнаты сильнейшим ядом, и довести содержание ртути в ней до 100-160 ПДК! Такие концентрации «меркурианской смерти» способны нанести сильнейший вред организму человека.
Сравнение количественных характеристик энергосберегающей лампы и лампы накаливания.
Световая отдача энергосберегающих ламп в 5 раз выше, чем у обычных ламп накаливания, поэтому выбирать мощность энергосберегающей лампы нужно исходя из пропорции примерно 1 к 5.
Таблица соответствия энергосберегающих ламп с лампами накаливания.
Срок службы обычной лампы накаливания составляет 1000 часов горения, а энергосберегающей – 8000 час.
В Приложении 1 приведены обоснованные расчеты применения обычной лампы мощность 100Вт, и энергосберегающей, соответствующей такой же освещенности, но с мощностью 20 Вт. Из расчетов видно, что только за год энергосберегающая лампочка, заменяющая обычную 100-ваттную, дает экономию 350 руб. для семейноо бюджета.
Должен потребители заменить все лампочки в доме и вокруг дома на энергосберегающие?
Скорее всего, нет. В любом доме есть светильники, которые включаются на очень короткое время, например, в день на 2-3 минуты (светильники в кладовках, подвалах, чердаках). Ежегодная экономия электроэнергии при замене ламп накаливания в таких светильниках на энергосберегающие лампы будет очень мизерная. Можно заменить те светильники, которые, работают 2-3 часа каждый день. В этом случае вложенные в новые источники света деньги окупятся очень быстро.
Экономия электроэнергии за счет сокращения времени освещения.
Задача.
ПДК ртути для жилых помещений составляет всего 0,3 мкг/м3, а в одной лампе ртути содержится в среднем мг ртути. Будет ли превышена ПДК в классе при разбивании 1 лампы?
МБОУ «Краснопольская основная общеобразовательная школа»
по физике
«Экономия электроэнергии в школе и дома».
учащиеся 8 класса
Ермачков Андрейи и Киржаев Василий
Руководитель:
учитель физики Зюзина Т.А.
Введение.
Проблема энергосбережения стала на сегодняшний день одной из самых актуальных проблем во всем мире. Многие государства начали приводить меры по экономии электроэнергии. В Российской Федерации тоже принято решение о переходе на энергосберегающие технологии.
Сегодня экономией электроэнергии занимаются государство, коммерческие организации, частные лица. Постепенно эта работа становится неотъемлемой частью жизни человека, т. к. источники энергии иссякают, а новые источники электроэнергии еще не используются в полную меру.
На наш взгляд задуматься об экономии электроэнергии необходимо на школьной скамье. Совсем недавно на уроке физики мы узнали об источниках освещения, способах получения электроэнергии. Мы решили глубже изучить эту тему и определить цель своего исследования – нахождение путей экономии электроэнергии в селе, школе, дома.
Задачами работы стали:
Изучение по различным источникам информации историю применения электроэнергии для улучшения условий жизни человека
Анализ положения дел с экономией электроэнергии в стране, селе, школе и дома.
Подготовка предложений по экономии электроэнергии через внедрение ресурсосберегающих технологий.
Пропаганда экономии электроэнергии через средства информации в нашей школе.
Мы считаем нашу работу актуальной, так как с помощью исследования мы хотим помочь жителям села, ученикам школ, своим семьям сэкономить электричество.
Методами исследования стали:
Изучение законодательной базы по данному вопросу
Изучение газетных публикаций по теме исследования
Изучение истории применения электричества во всем мире и в России
Источником информации были сайты интернета, беседа с членами наших семей.
Мы считаем тему исследования очень интересной и важной, особенно в современных условиях.
Основная часть
История источников освещения
Приступая к исследовательской работе, мы решили изучить историю источников освещения. Познакомившись с учебной литературой, сайтами в интернете мы узнали, что первая лампочка накаливания появилась в 1878 году. Ее изобрел Томас Эдисон.
Томас Эдисон жил и работал в Соединенных Штатах Америки всю свою жизнь. Он был самым продуктивным изобретателем из всех. За свою жизнь он запатентовал 1093 разнообразных изобретений, включая электрическую лампу накаливания. В 1876г. он открыл первую в мире научно-исследовательскую лабораторию и назвал ее "фабрикой изобретений". Однако некоторые изобретатели обвиняли его в том, что он присваивал их открытия. В 1877г. Эдисон создал фонограф - одно из знаменитых своих изобретений. Этот аппарат записывал и воспроизводил звук. Поначалу фонограф продавали как забавную игрушку. Но затем Эдисон и другие изобретатели так его усовершенствовали, что появилась возможность записывать даже музыку.
В 1878г. английский ученый Джозеф Сван (1828-1914) изобрел электрическую лампочку. Это была стеклянная колба, внутри которой находилась угольная нить накаливания. Чтобы нить не перегорала, Сван удалил из колбы воздух. В следующем году знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон (1847-1931) также изобрел лампочку. После опытов с нитями из различных веществ он остановил свой выбор на обугленных волокнах бамбука. В 1880г. Эдисон начал выпуск безопасных лампочек, продавая их по 2,5 доллара. В последствии, Эдисон и Сван создали совместную компанию "Эдисон энд Сван Юнайтед Электрик Лайт компани".
2. Лампа накаливания
После изобретения лампы накаливания прошло много лет. Современная лампа – это новые технологии и изобретатели. Лампа накаливания – это источник искусственного свет, преобразовывающий электрическую энергию в световую за счет нагревания металлической спирали, так называемого тела накала. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе. Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции, лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы. Срок службы лампы накаливания составляет примерно 1000 часов. При увеличение напряжения срок службы снижается. Старая добрая «лампочка-груша» с ее теплым приятным светом и сегодня для многих продолжает оставаться символом искусственного света. Такие ее качества, как простота, доступность и универсальность объясняют ее большую популярность.
Проанализировав имеющуюся информацию, мы выделили преимущества и недостатки ламп накаливания.
Преимущества лампы накаливания:
Налаженность в массовом производстве
Доступная стоимость
Небольшие размеры
Быстрый вход на рабочий режим
Отсутствие токсичных компонентов, и как следует отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
Непрерывный спектр излучения
Приятный и привычный в быту спектр
Морозостойкость.
Недостатки лампы накаливания:
Низкая световая отдача
Относительно малый срок службы
Хрупкость и чувствительность к удару
Представляют пожарную опасность.
Энергосберегающие лампы
Мы продолжили исследование и познакомились с другими источниками освещения – энергосберегающими лампами.
Для тех, кто хочет сэкономить деньги на электричестве и не хочет мириться с расточительством ламп накаливания, была придумана так называемая люминесцентная (или энергосберегающая) лампа – КЛЛ.
Как и в обычной люминесцентной лампе, в КЛЛ есть газоразрядная трубка, заполненная аргоном, и пускорегулирующее устройство (стартер). Вся эта конструкция усажена в стандартный цоколь диаметром 27 или 14 мм, что позволяет вкручивать ее в патрон любой люстры, бра или светильника.
Сама лампа, как и следует из названия, выглядит довольно компактной и аккуратной. Из-за того, что между U-образной (или спиралевидной) колбой и цоколем находится электронный стартер, высота лампы немного больше обычной. Но чаще всего она не превышает 15 – 16 см.
Если в лампе накаливания светит раскаленная вольфрамовая нить, в КЛЛ свет образуется совершенно иначе. Вначале внутри лампы появляется невидимое ультрафиолетовое излучение. Нанесенные же на внутренние стенки колбы специальные вещества – люминофоры – преобразуют ультрафиолет в видимый свет.
До недавнего времени люминесцентные лампы мало использовались в жилых комнатах, поскольку были только трубчатыми и давали холодный бестеневой свет. Сегодня же благодаря изобретению компактных ламп и новых люминофоров появился боле широкий выбор ламп.
Энергосберегающие лампы при одинаковой яркости цвета потребляют в 5-6 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Другими словами, обычная элекролампочка в 60Вт соответствует по яркости КЛЛ мощностью 11 Вт. Экономия электричества при такой замене составит более 80%. Кроме этого, они намного более долговечны. Если ресурс ламп накаливания в среднем не превышает 800-1.000 часов, то у их энергосберегающих конкурентов он колеблется от 6.000 (у самых дешевых образцов) до 15.000 часов.
Мы нашли сравнительную таблицу КЛЛ и ламп накаливания.
КЛЛ, Вт
Лампа накаливания, Вт
5
25
7
35
9
45
11
60
14
75
16
85
20
100
Данные таблицы убедительно показывает преимущество энергосберегающих ламп.
Президентская комиссия по модернизации намерена обсудить в Ханты-Мансийске переход России с ламп накаливания на светодиодные лампы.
От внедрения энергосберегающих ламп комиссия отказалась по той причине, что эта технология не будет развиваться дальше. Правильнее будет перейти на более перспективные технологии, которыми и являются светодиоды.
На данный момент светодиодные лампы – самые дорогие и эффективные из существующих источников домашнего освещения. Продолжительность горения светодиодной лампы в 30 раз выше, чем у лампы накаливания, а потребление электроэнергии в 10 раз ниже. При этом стоимость "лампочки Ильича" составляет 15-20 рублей, тогда как светодиодная лампа может обойтись в 1500 рублей.
История электрификации России
Узнав историю появления источников освещения, мы решили узнать историю электрификации нашей страны.
Первые электрические лампочки появились в России в конце XIX века. К началу XX века в России уже существовало электроэнергетическое хозяйство, которое позволяло вырабатывать незначительное количество электроэнергии для крупных городов. В годы I Мировой войны (1914 – 1918) и Гражданской войны (1918 – 1920) электросистема страны была практически разрушена. В декабре 1918 – июне 1918 электростанции, существовавшие в нашей стране, были восстановлены и из частных рук были переданы государству. Одновременно началось строительство ГЭС в районах ТЭС.
Годы
Производство электроэнергии, млрд. квт·ч
Установленная мощность, ГВт
всего
в том числе на ТЭС
всего
в том числе на ТЭС
1921
0,5
0,5
1,2
1,2
1930
8,4
7,8
2,9
2,7
1940
48,6
43,2
11,2
8,6
1950
91,2
78,5
19,6
16,4
1960
292,3
241,4
66,7
51,9
1970
740,9
616,5
166,2
134,8
1977
1150,0
968,2
237,8
185,5
В послевоенные годы Электрификация страны развивалась быстрыми темпами. К 1947 СССР вышел на 2-е место в мире (после США) по производству электроэнергии, а в 1975 производил электроэнергии больше, чем ФРГ, Великобритания, Италия, Швеция и Австрия вместе взятые. Увеличился среднегодовой прирост производства электроэнергии. Если в 1966-70 он составлял в среднем за год 46,9 млрд. кВт ·ч, то в 1971-77 - 58,4 млрд. кВт ·ч. Установленная мощность электростанций выросла за 1966-77 почти в 2 раза, а доля СССР в мировом производстве электроэнергии в 1977 увеличилась до 16% против 9,2% в 1950. Данные о динамике производства электроэнергии в СССР приведены в таблице, которую мы составили, используя данные интернета.
Изучив, имеющуюся информацию, мы убедились, что выработка электроэнергии способствует хозяйственной деятельности страны, улучшает бытовые условия населения. Но на сегодняшний день речь идет не только о выработке электроэнергии, но и о её экономии.
Проблемы экономии электроэнергии.
Познакомившись с публикациями в районной газете, мы узнали, что в нашем районе обсуждалась проблема экономии электроэнергии. Согласно Федеральному закону «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности, внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в Торбеевском районе была разработана муниципальная программа энергосбережения. Программа включает в себя план информирования населения о проводимой работе, план работы с ресурсосберегающими и снабжающими организациями. Разработчики программы считают, что для экономии электроэнергии в подъездах можно установить лампы с датчиками движения. В муниципальных учреждениях произвести замену обычных ламп на энергосберегающие.
Эта работа в районе уже проводится. Например, в подъездах некоторых домов установлены лампочка с датчиками движения. При входе в подъезд лампочки выключаются после того, как закроется входная дверь.
Организация экономии электроэнергии в школе.
В нашей школе проводятся роботы по экономии электроэнергии. Так, например мы, ученики 8 класса, занимаемся реализацией социального проекта «Бережем каждый киловатт». Мы с одноклассниками изучили вопрос экономии электроэнергии в школе и пытаются экономить ее, выключается свет в тех помещениях, где нет в нем необходимости.
Мы проводим агитационную работу среди учителей и учеников нашей школы, предлагаем выключать свет в кабинетах, когда естественная освещенность в пределах нормы. Нами разработали информационный плакат об экономии электроэнергии, который размещен во всех классах.
В беседе с директором школы Сайгашевым М.И. мы выяснили, что в 2013 году школа израсходовала 31755 кВт, а в 2014 – 29930 кВт. В результате бережного отношения к потреблению электричества школа сэкономила 1825 кВт энергии. Работа по экономии электроэнергии продолжается и в этом году.
Экономия электричества в семье
Способы сокращения расхода электроэнергии в домашних условиях:
Возьмите за правило выключать свет, когда выходите из комнаты даже на несколько минут;
При покупке электротоваров обращайте внимание на класс энергосбережения, предпочтение отдайте классу А, самым неэкономичным считается класс G .;
Телевизоры и прочие приборы, работающие в режиме ожидания, лучше выключать из розетки;
Не оставляйте в розетке и зарядное устройство, даже без телефона оно продолжает «вытягивать» энергию;
Используйте режим энергосбережения компьютера. Такая экономия сохранит до 50 % энергии, потребляемой компьютером;
Не забывайте чистить фильтры и мешки для мусора в пылесосе. Загрязненные, они уменьшают тягу воздуха и увеличивают потребление энергии;
Избегайте неполной загрузки стиральной машины и не перегружайте барабан. Правильно выбирайте программу. Перед стиркой белье можно замочить, а затем постирать без предварительной стирки, при которой тратится до 30 % энергии;
Не ставьте холодильник рядом с плитой или батареей - при температуре воздуха около 30° агрегат увеличивает количество затрачиваемой на охлаждение энергии. По этой причине не помещайте в холодильник теплые блюда;
Чистота окон тоже помогает сэкономить - грязные стекла пропускают меньше света. Пыль на плафонах отнимает еще 10 - 20% света;
Светлые материалы в отделке квартиры отражают до 70 - 80% света, а темные лишь 10 - 15%;
Если вы пользуетесь электрической плитой, готовьте на конфорке, соответствующей диаметру сковороды или кастрюли;
Готовить еду лучше под крышкой, что позволит сэкономить до 20% времени, а значит, и энергии;
Своевременно очищайте и накипь в электрическом чайнике. Из-за уменьшения теплопроводности увеличивается время нагрева воды.
Думаем, что эта информация пригодится каждой семье. На основании материалов газеты мы разработали памятку и раздали ее всем ученикам нашего класса, разместили на информационном стенде.
Работая над исследованием, мы провели расчет количества, потребляемой электроэнергии на освещение 2-х комнатной квартиры, в которой проживает 4 человека.
1) определим мощность ламп в помещениях и время их включения:
Коридор Р=100 Вт – 5ч;
Туалет Р=80 Вт – 2 ч;
Ванная Р=120 Вт – 5 ч;
Кухня Р=160 Вт – 6ч;
Комната Р=180Вт – 5 ч;
Комната Р=340 Вт – 5 ч.
2) вычислим работу, которую совершают лампы:
А=Р кВт × t ч
А= 0,1 кВт × 5 ч + 0,08 кВт × 2 ч + 0,12 кВт × 3 ч + 0,16 кВт × 6 ч + 0,18 кВт × 5 ч + 340 кВт × 5 ч = 137,4 кВт ч
3) определим стоимость потребляемой электроэнергии:
Стоимость руб. = А кВтч х тариф
Тариф = 2,04 руб./кВт ч.
Стоимость = 137,4 кВтч × 2.04 руб./кВт ч = 280,30 руб.
При применении энергосберегающих ламп расход семьи значительно снижается.
Заключение
Наше исследование завершено. Мы попытались найти пути экономии электроэнергии в школе, дома. На наш взгляд, они эффективны и могут привести к значительной экономии средств школьного и семейного бюджета.
Думаем, что каждый ученик, семья должны определить свою программу экономии, во всяком случае, серьезно задуматься об этом. Чем серьезнее подойти к этому вопросу, тем весомее будет результат. В условиях повышения государственных затрат на выработку энергии, каждый из нас должен внести свою часть в экономию государственных средств.
Наше исследование помогло нам понять значимость темы, определить жизненную позицию. Мы согласны, что сегодня необходимо беречь каждый киловатт. Это личная, семейная и государственная задача.
