исследовательская работа "Учимся жить экономно"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЗАВЬЯЛОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1 »

ЗАВЬЯЛОВСЕОГО РАЙОНА АЛТАЙСКОГО КРАЯ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Учимся жить экономно»

                                                                                                          Работу выполнила ученица

   9 «г» класса

                                                                                                                Горошевская Татьяна

    Руководитель; Пожарицкая Т.Г.  

                 учитель физики

ЗАВЬЯЛОВО 2012

Содержание

I. Введение

1.Проблемное обоснование выбора исследовательской работы:  Как можно экономить электричество в квартире?  В период мирового финансового кризиса проблема энергосбережения носит актуальный характер для всего современного общества.

2.Актуальность:исследование по данной теме связана с отсутствием у людей четкого представления о цене единицы электроэнергии и энергии газа. Мы платим за коммунальные услуги и не задумываемся о том, какую энергию экономически выгоднее использовать в домашних условиях: электричество или газ, как можно сэкономить деньги за оплату электроэнергии.  Эта проблема особенно остро встает перед нами в период мирового финансового кризиса.

3. Гипотеза: используемая нами современная бытовая электротехника не всегда бывает экономически выгодная для потребителя.

4. Цель исследования:

1. Проанализировать способы экономии электроэнергии.

1. На основе нагревания воды выяснить:  какой вид энергии на сегодняшний день дешевле: электричество или природный газ?

5. Задачи:

1.Изучить литературу по данной теме.

2.Сравнить энегрозатраты при нагревании 1 литра воды с помощью электрического чайника, кипятильника и газовой плиты.

3.Провести опрос учащихся.

4.Сформулировать основные принципы экономии электроэнергии.

6. Объект, предмет исследования: энергорасчеты для электрического чайника, кипятильника, газовой плиты.

7.Методы исследования:

1.Аналитический;

2.Анкетирование;

3.Анализ и диагностика  полученных результатов;

4. Энергетические расчеты.

8. Практическая направленность работы: рассчитать энергетические затраты , выявить энергетически выгодные приборы.

9.Этапы  работы.

1 этап – сбор информации по выбранной теме;

2 этап – анкетирование учащихся;

3 этап – обработка данных;

4 этап – расчет энергетических затрат по полученным данным;

5 этап – анализ полученных результатов;

6 этап – практическое применения исследования.

10. Сроки работы.

Сентябрь – изучение литературы по выбранной тематике;

Октябрь - анкетирование учащихся, обработка данных;

Ноябрь - расчет энергетических затрат по полученным данным, анализ полученных результатов.

Декабрь - анализ полученных результатов, практическое применения исследования.

II.Основная часть

1.1Учимся быть экономными

Как можно экономить электричество в квартире? Тем более, что цены на электричество поднимаются год от года. Электроплита – самый расточительный из бытовых электроприборов. Если телевизор расходует за год около 300 кВт/ч, холодильник примерно 450 кВт/ч, то электроплита – больше 1000 кВт/ч.
Средний расход энергии 

  Мытье посуды - 3%

  Небольшие отопительные приборы - 3%

  ТВ/Аудио - 6%

  Стирка и сушка - 8%

  Освещение - 10%

  Приготовление пищи - 10%

  Горячая вода: кухня и ванна - 14%

  Охлаждение воздуха, холодильник - 21%

  Остальное - 25%

1) Начинаем экономить при покупке электроприборов. 

Часто при покупке любого бытового прибора, от фена до стиральной машины, обращается внимание на любые технические параметры и внешний вид, только не на то, сколько электричества потребляет данный прибор. Это повелось опять же с советских времен, когда цена электричества была копеечной. А ведь именно на это необходимо обратить внимание. В Европе для удобства покупателей производители обязаны показывать в специальной таблице уровень потребления электроэнергии от латинской A до G (со стрелами от темно зеленой на А, до темного коричневой на G). Естественно А – это самый экономный вариант по электричеству, а G – самый «прожорливый по электричеству.
Эта табличка часто прикрепляется сбоку или сзади крупной бытовой техники. Она же должна быть в паспорте на бытовую технику. Поэтому, перед покупкой попросите у продавца паспорт и обратите внимание на эту таблицу, можете записать для себя потребление электричества той или иной модели при разных режимах работы. Например, в энергосберегающих моделях стиральных машин автоматически определяется вес загруженной одежды и в соответствии с этим регулируется поступление воды. Благодаря этому воды расходуется меньше и соответственно на нагрев экономия электроэнергии составляет до 40%. При полной загрузке такая машина экономит 0,4 кВт в час. В зависимости от объемов стирки можно сберечь от 500 до 750 рублей в год.  При загрузке бака стиральной машины лишь наполовину 50% ее мощности расходуется вхолостую. Чрезмерное использование режима сушки также может стать фактором неэффективного использования электроэнергии. И кстати, стирка при температуре 30°С вместо привычных 40°С позволяет сэкономить 40% энергии. При этом качество стирки остается таким же, поскольку современные стиральные порошки рассчитаны на то, чтобы эффективнее стирать одежду при низких температурах. Некоторые электроприборы позволят вам экономить до 60-80% электроэнергии. Например люминесцентные лампочки.

1.2Энергосберегающие лампочки 

Все вы наверное знаете, что такое люминесцентные лампы или (как их еще называют), лампы дневного света. Они потребляют значительно меньше электроэнергии, чем традиционные лампы накаливания. Они появились еще в годы СССР, \в начале 80-х годов. Этакие длинные стеклянные матовые трубки по 50-80 см длиной. Однако при своих плюсах, такие лампы имели и недостатки. Они были довольно громоздки и требовали специальных панелей для крепления. Качество советских ламп тоже оставляло желать лучшего и постоянно мигающие лампы, наверное, действовали на нервы не одному поколению советских школьников и учителей. Кроме того, белый свет таких ламп некоторым не нравился и раздражал.

Но вот, буквально пару лет назад на рынке появились люминесцентные лампы, которые можно ввинчивать в обычный плафон. Вы их легко узнаете по спираливидной или вилочной форма (смотри фотографии). Они имеют различные оттенки света, от холодного до теплого. Теплый, как мне кажется, ничем не отличается от света обычной лампочки накаливания. Ресурс работы таких ламп – от 6000 до 16000 часов. Такие лампочки потребляют в среднем в 3-4 РАЗА меньше энергии, чем обычные лампочки накаливания, но отдают столько же света. Т.е., к примеру, лампа на 27 Ватт отдает света примерно столько же, сколько обычная лампочка на 100 Ватт. Экономия – 73 Ватт. Но это не все. Срок работы обычной лампочки – 1000 часов. Люминесцентная лампочка может работать до 16 000 часов. Обычная лампочка стоит около 10-15 рублей, а люминесцентная – около 60-120 рублей. Уже только по сроку службы вы сэкономите около 100-120 рублей. Но если посчитать еще сэкономленную электроэнергию за год, к примеру 5 часов в день, 365 дней в году, при стоимости электроэнергии 1,97 за кВт – это составит 3595 рублей около в год. Мелочи? Наверное. Но 5 лампочек – это уже 15000 рублей в год. А если заменить лампочки во всех российских квартирах и домах (я не считаю пока освещение в школах, офисах, на заводах), в среднем 5 лампочек на семью из трех человек, экономия в год может составить около 30 млрд руб(600 млн долларов) ! Намного лучше, чтобы эти деньги были бы  потрачены на детей, на оздоровление, хорошее питание. И все очень просто!

А есть ли какие-то минусы у таких лампочек – спросите вы? Неужели все так безоблачно? Минус первый – в некоторые узкие люстры такую лампочку трудно вкрутить. Поэтому предварительно убедитесь, что такую лампочку можно будет вкрутить в ваш плафон. Минус второй – после долгого (час и более) бездействия такая лампочка начинает светить немного меньше ее реальной мощности и ей требуется в среднем 1-2 минуты, чтобы выйти на максимальную мощность.

Где устанавливать такие лампочки? Если подойти к этому вопросу разумно, то вовсе не так уже необходимо сразу же менять все лампочки в квартире, особенно если вы ограничены в средствах. Лучше всего заменить лампочки там, где они используются более всего. Кухня, жилые комнаты. В коридоре, ванне или туалете выгода в электроэнергии будет совсем незаметна.

2.3 Горящими индикаторами.

Большинство электроприборов работает в среднем 1-2 часа в сутки (кроме телевизоров и компьютеров). Тем не менее, они постоянно включены в сеть и потребляют некоторое, в принципе небольшое количество электроэнергии (так называемый режим stand-by, ожидание включения), для световой индикации и готовности прибора к работе. А так как она работает постоянно, то даже 23 часа ожидания в режиме stand-by при постоянно включенных в сеть 7-12 приборах дадут вам немаленькое потребление электроэнергии. Как с этим бороться? Можно конечно подключать все через тройник с кнопкой выключения и выключать его тогда, когда вы уходите на работу, вечером, когда ложитесь спать. Это правильно не только с точки зрения экономии электроэнергии, но с точки зрения защиты электроприборов от перепада напряжения, которое случается не так уж редко. Однако, скорее всего очень скоро вам надоест постоянно включать и выключать тройник. Есть другое решение. Специальный прибор, который можно настроить на включение и выключение дистанционным управлением. Т.е. к примеру, у Вас подключены телевизор, DVD-player, музыкальный центр. Каждый из них имеет пульт управления. Все они подключаются через прибор и не потребляют электроэнергию в режиме stand-by (ожидания включения).
Даже в режиме ожидания бытовые приборы поглощают энергию.

Часы на DVD-проигрывателе обойдутся в 96 рублей, а на музыкальном центре – в 204 рубля. Маленькая «безобидная» зарядка для сотового телефона, оставленная в розетке после того, как телефон зарядился, съедает 144 рубля в год. Прибавьте к этому компьютер и микроволновку – получится еще 720 рублей. Таким образом, жизнь ваших электроприборов в режиме stand by обойдется вам минимум в 1390 рублей в год.

Представим себе «среднестатистическую» квартиру, в которой три телевизора, два компьютера, 2 постоянно включенных в розетку зарядных устройства, один DVD-проигрыватель и микроволновка, и еще раз посчитаем. Получилось – лишних 2350 рублей в год.

2.4 Обычная экономия 

Ничего сверхъестественного. Выключаем лампочки там, где они не нужны. Разумно потребляем электроэнергию. Например, если хотим выпить чашку чая, вовсе не обязательно кипятить в электрочайнике 1 литр воды, хватит и 0,3 литра.

Стиральная машина: 

1) Старайтесь стирать с полной загрузкой. При частичной загрузке машина потребляет почти столько же электроэнергии, сколько и при полной.

2) Старайтесь стирать с меньшей температурой. При температуре стирки +90 С потребление электроэнергии на 30-40% выше, чем при температуре стирки +60 С. Иногда для стирки достаточно температуры +30/+40 С.

3) Используйте энергосберегающие программы. Если время стирки удлинить, то можно снизить температуру воды. А так как основное потребление электроэнергии идет на нагрев воды, но экономия электроэнергии достигнет 45%!

4) Отстирывая вручную особо грязные пятна и замачивая грязное белье, вы сможете избегать потребности в стирке при высокой температуре воды и больших потреблений электроэнергии.

СВХ-печь 

1) Использовать СВЧ-печь выгодно при разогреве небольшого количества еды (250-500 грамм, не более). В других случаях дешевле разогреть еду на электроплитке или газовой конфорке.

Холодильник 

Холодильник – один из главных потребителей электроэнергии в наших домах. Он «любит» прохладные помещения. Если хотите сэкономить на электроэнергии, не ставьте его возле батареи или плиты. Холодильник будет расходовать меньше энергии, если поставить его возле наружной стены, но не вплотную к ней. Чем больше воздушный зазор между задней стенкой холодильника и стеной – тем ниже температура теплообменника и эффективнее его работа.

1) Всегда проверяйте уплотнение холодильника. Небольшая разгерметизация приводит к повышенному потреблению электроэнергии холодильником.

2) Не обязательно опускать температуру в холодильнике до самой низкой отметки. Для хранения обычных продуктов достаточно + 7 С, для морозильной камеры достаточно -18 С.

3) По возможности, лучше всего устанавливать холодильник вдали от батарей отопления, можно даже в неотапливаемом помещении.

2.5 Советы экономным

Приготовление пищи

1.Готовьте еду на медленном огне

Для большинства кулинарных операций мощный нагрев не нужен. Обычно жидкость надо лишь довести до кипения, а затем доваривать еду на медленном огне. Используйте остаточное тепло конфорок: выключайте плиту немного раньше, чем еда будет готова.

2.Пользуйтесь посудой с дном, которое равно или чуть превосходит диаметр конфорки электроплиты

Электроплита – самый расточительный из бытовых электроприборов. Если телевизор расходует за год около 300 кВт/ч, холодильник примерно 450 кВт/ч, то электроплита – больше 1000 кВт/ч.

Поэтому правильное обращение с электроплитой – один из главных способов экономии электроэнергии.

Накрывайте посуду на плите крышкой. Так вы тоже экономите при приготовлении пищи.

Посуда с неровным дном может привести к перерасходу электроэнергии до 40–60%.

3.Почистите чайник от накипи

Для разумного использования энергии при кипячении чайника следует наливать ровно столько воды, сколько вам необходимо именно сейчас.

Накипь в чайнике проводит тепло почти в тридцать раз хуже, чем металл, поэтому существенно увеличивает количество энергии для кипячения воды.

Мытье посуды. 

Вовсе не обязательно мыть тарелки под проточной водой. В Европе обычно очищают тарелки от остатков еду и собирают их в раковине. Затем закрывают пробкой слив, заливают раковину водой, добавляют моющее средство и моют тарелки, а также чашки, ложки, вилки, ножи. Затем споласкивают все это в отдельной посудине с чистой водой. Экономия воды – в 3-5 раз.

Душ вместо ванны. 

Один из древних философов заметил – «мы едим для того, чтобы жить, а не живем для того, чтобы есть». Это же относиться и к различным умывальным процедурам. Для того, чтобы помыться, совсем не обязательно принимать для этого ванну. Достаточно принять душ. При принятии душа расходуется в среднем в 5-7 раз меньше воды, нежели при принятии ванны. Для того, чтобы сократить расходы воды вообще до минимума, можно запомнить простые правила принятия душа. Постойте под душем 20-30 секунд, выключите воду, намыльтесь, затем включите воды и смойте мыло в течение 30-40 секунд.

Если следовать этим простым советам, то в месяц можно сэкономить более 20% электроэнергии, однако не многие знают об этом. В ходе работы было проведено анкетирование среди учащихся 11 класса, которое показало, что 75% принявших участие в опросе не знают основ экономии электроэнергии. Однако каждый уважающий себя человек должен уметь быть экономным.

2. Практическая часть

Так как большую часть энергии мы используем для нагревания воды, я решила провести серию измерений по определению коэффициента полезного действия разных нагревательных приборов и цены затраченной энергии. Для эксперимента я взял воду в объеме 1 литра и нагрела это количество воды с помощью газовой плиты, электрочайника и кипятильника до температуры кипения. Формулы курса физика 8 класса позволяют с большой точностью определять все параметры данного теплового процесса.

Количество теплоты, требуемое для нагрева 1кг (литра) воды до температуры кипения

Начальная температура воды:  t1= 18 °С,

Температура кипения воды: t2= 100 °С,

Масса воды: mв = 1кг

Удельная теплоемкость воды: с = 4200 Дж/кг

Количество теплоты

Q = с·m·(t2- t1)

Q = 4200·1·(100-18) = 344400 Дж

21.1 Расчеты по нагреванию воды электрочайником

Нахождение реальной мощности электрочайника

Мощность электрочайника заводская: P = 2000 Вт,

Сила тока в цепи: I = 9 А

Напряжение: U = 220 В

Реальная мощность:

P = I · U

P = 220 В · 9 А = 1980 Вт

Количество теплоты, выделенное спиралью  чайника

Время нагрева  t = 255 c.

 Мощность электрочайника  Р = 1980 Вт

Количество теплоты:

Q = P · t,

Q = 1980Вт ·225 с = 445500 Дж

Нахождение КПД электрочайника

Затраченное количество теплоты:

Qз = 445500 Дж

Полезное количество энергии:

Qп =344400   Дж

Находим КПД электрочайника:

η  = (344400 /445500)·100%  =  77,3 %

Нахождение цены затраченной электроэнергии (для чайника)

1 кВт·ч = 3 600 000 Дж

1 кВт·ч = 1.97  руб.

445500 Дж - 0,12375 кВт·ч

Цена = Тариф · Работу тока

Цена = 1.97 руб. · 0,12375 кВт·ч = 0,2438руб.

2.2 Расчеты по нагреванию воды кипятильником

Количество теплоты выделенное спиралью кипятильника

Время нагрева  t = 440c

Мощность кипятильника Р = 1000Вт

Количество теплоты:

Q = P · t

Q = 1000 Вт ·440 с = 440000 Дж

Нахождение КПД кипятильника

Затраченное количество теплоты:

Qз = 440000Дж

Полезное количество энергии:

Qп =  344400Дж

Находим КПД кипятильника:

η  = (344400/440000)·100%  =  78,2%

Нахождение цены затраченной электроэнергии (для кипятильника)

1 кВт·ч = 3 600 000 Дж

1 кВт·ч – 1.97 руб.

1.35 руб. = 3 600 000 Дж

440000 Дж – 0,1222 кВт·ч

Цена = Тариф · Работу тока

Цена = 1.97 руб. · 0,1222 кВт·ч = 0,24734 руб

Характеристика природного газа

Объём сгоревшего газа:

Vгаза = 0.0181 м3 

Удельная теплота сгорания природного газа

q = 4.4 · 107 Дж/кг

Плотность газа:

ρ = 0.85 кг/м3

2.3 Расчеты по нагреванию воды газовой плитой

Нахождение количества теплоты, выделенное сгоранием газа

Находим массу сгоревшего газа:

m = V · ρ

m = 0.0181 м3 · 0.85 кг/м3 = 0.01235кг

Удельная теплота сгорания газа

q = 4.4 · 107 Дж/кг

Количество теплоты, выделенное газом:

Q = m · q

Q = 0,01235кг · 4,4 · 107 Дж/кг = 543400 Дж

Нахождение КПД газовой плиты

Затраченное количество теплоты:

Qз = 543400 Дж

Полезное количество энергии:

Qп = 386400 Дж

Находим КПД электрочайника:

η = (386400/543400)·100% = 71%

Нахождение цены сгоревшего газа

Цена = Тариф · Объём газа

Цена = 4,5 руб · 0,0181м3 

Цена = 0,08145 руб

2.4 Итоговая таблица значений

ВЫВОДЫ:

Из моих расчетов следует, что энергия газа примерно в 3 раза выгоднее, чем электроэнергия.

Выгода = Цена электроэнергии / цена энергии топлива (газа) = 24.38 / 8,15 = 3 раза.

Это не смотря на то, что многие люди считают, что именно электроэнергия является более экономичным решением для их быта. Мне кажется, что данную информацию должен знать каждый уважающий себя человек. В три раз переплачивать за электроэнергию в наше непростое время это нецелесообразно. Поэтому чтобы сберечь свои финансы необходимо:

- отказаться от электрического чайника

- использовать газовые водонагреватели

- вместо микроволновой печи использовать духовку газовой плиты

- использовать в быту приборы экономичного класса.

IV. Приложение

к исследовательской

работе

«Учимся жить экономно»

1. фотографии
2. анкета
3. таблицы

V.Литература

1. учебник «Физика 8» под редакцией Перышкина
2. http://passivhaus-info.org
3. сайт администрации Кемеровской области (анкета)
4. http://patlah.ru/etm/etm-10/energia/teh_sekret/teh_sekret.htm
5. http://www.novate.ru/blogs/110511/17597/
6. Кабардин Спарочник по физике
7. Рымкевич Сборник задач по физике (таблицы)

На нача ло исследования                                                                         Коне ц исследования

процесс исследования