Энергосбережение в домашних условиях.

Научно-практическая конференция младших школьников

«Я познаю мир»

Энергосбережение в домашних условиях

Секция: «Экология»

Автор:

Радченко Мария

4 «А» класс, БОУ СОШ №6

ст. Пластуновской, Динского района

Научный руководитель:

Чехонадская Лариса Григорьевна

Учитель начальных классов

ст. Пластуновская 2016г.

Содержание.

1. Введение.                                                                                                3

2. Современные энергосберегающие технологии.                                                4

2.1. Энергосбережение – главный способ сохранения жизни на Земле.                4

2.2. Сравнительный анализ искусственных источников освещения.                6

2.2. Альтернатива современному освещению.                                                6

3. Эффективность энергосберегающих технологий.                                                  10

3.1. Сравнение энергопотребления различных видов ламп опытным путем.     10

3.2. Энергосбережение и экономия средств.                                                  10

4. Заключение.                                                                                          13

5. Литература.                                                                                          14

6. Приложения.                                                                                          15

1. Введение

Однажды вечером я услышала разговор родителей о том, какие электрические лампы лучше приобрести для нашего нового дома. Мне стало интересно, чем электролампы отличаются друг от друга. Тогда папа мне объяснил, что отличие в том, насколько они экономичны. Ведь наша семья большая, и ламп для освещения дома потребуется немало. А экономия энергии важна не только для сохранения природы, но и для семейного бюджета. Поэтому лучше приобрести энергосберегающие лампы.

Но как энергосберегающая лампа в нашем доме может сохранить природу? В чем отличие лампы накаливания от энергосберегающих ламп? И при чем здесь семейный бюджет? На все эти вопросы мне захотелось найти ответы.

Из уроков окружающего мира я уже знала, что электроэнергия поступает в наши дома с электростанций различного типа, и для ее производства используется вода, уголь, нефть, газ. Еще тогда я и задумалась, сколько необходимо природных ресурсов, чтобы получить электрическую энергию? А ведь запасы этих ресурсов не безграничны. Сегодня наша планета стоит на пороге экологической катастрофы, и наиболее грозный предвестник ее – парниковый эффект. Он вызван увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, который образуется в огромных количествах при сжигании топлива. Того самого топлива, которое используется для обеспечения наших квартир светом, теплом и водой. Значит, судьба нашей планеты зависит того, сколько мы потребляем природных ресурсов и как экономим то, что даёт нам природа!

Актуальность темы состоит в необходимости эффективного использования энергии, ведь в современном мире с каждым днем увеличивается число бытовых предметов, которые потребляют много электроэнергии, в том числе лампы накаливания. 23 ноября 2009 года Д. А. Медведев подписал принятый ранее Госдумой закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». Согласно документу, с 1 января 2011 года на территории нашей страны не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. В последнее время в России вырос спрос на энергосберегающие технологии.

Поэтому я выдвинула гипотезу: раскрытие особенностей энергосберегающих технологий на примере электрических ламп позволит сформировать личностное мнение о необходимости их применения в быту.

Цель работы: выяснить преимущества энергосберегающих ламп.

Объект исследования: искусственные источники света.

Предмет исследования: энергосбережение в быту.

Задачи:

1. Собрать информацию по данной теме.
2. Провести сравнительный анализ источников освещения.
3. Провести опыт с электрическими лампами.
4. Сделать выводы.

Методы исследования: сбор информации, эксперимент, сравнительный анализ, систематизация материала в форме буклета.

2. Современные энергосберегающие технологии

2.1. Энергосбережение – главный способ сохранения жизни на Земле

«На протяжении тысячелетий человечество приспосабливалось к окружающей среде и приспосабливало ее к своим нуждам. Взаимоотношения человечества и биосферы чем-то напоминают взаимоотношения хозяина и паразита. Чрезвычайное использование паразитом ресурсов хозяина неизбежно приведет к гибели и хозяина – биосферы, и его паразита – человечества. Может быть, не к гибели биосферы, но к такому изменению ее характеристик, которое сделает дальнейшее существование человечества невозможным», - писал Н.Н.Моисеев.

Прогресс цивилизации сопровождается огромным потреблением энергии человечеством.

Основными направлениями использования энергии являются: транспорт, промышленность, температурный контроль (отопление и охлаждение помещений, горячее водоснабжение) и производство электроэнергии, необходимой для работы электромоторов, приводящих в действие самое различное оборудование, для бытовой и промышленной электроники, освещения.

Энергия вырабатывается сжиганием топлива. Ископаемое топливо не бесконечно, и мы обязаны думать о сохранении природных богатств для будущих поколений.

Что же следует предпринять? Прежде всего, надо по мере возможности сократить потребление энергоресурсов.

Энергосбережение – это разработка систем, более эффективно использующих энергию, т.е. обеспечивающих такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления и т.д. при меньших энергозатратах.

Даже просто улучшив термоизоляцию помещений, можно снизить энергорасходы на отопление и охлаждение и сэкономить, по меньшей мере, миллиард баррелей нефти.

Заменяя традиционные электролампы энергосберегающими, можно сэкономить  ещё 30% топлива. Но решающей мерой может стать изменение образа жизни населения. Быт современных людей весьма расточителен в смысле энергозатрат. Некоторые его изменения (использование эффективных энергосберегающих технологий, вторичного сырья и т.д.) смогут обеспечить энергосбережение.

Энергосбережение – главный способ сбережения ресурсов.

Прискорбно, но факт: наша страна – одна из самых расточительных в мире. Россияне переплачивают за тепло 60 миллиардов рублей в год. Значительное количество потерь энергии в быту происходит из-за пренебрежительного отношения к экономии тепла и электричества со стороны потребителей.

В России на обогрев 1 квадратного метра площади тратится 74 кг условного топлива в год, тогда как в Скандинавии тратится только 18 кг.

Энергоэффективность – чрезвычайно модный тренд на Западе. О том, как проектировать и строить энергосберегающие здания, там впервые задумались еще в середине 1970-х, после мирового энергетического кризиса, когда вдруг всем стало понятно, что энергия так же конечна, как вода, древесина и озоновый слой. Обычные лампы накаливания заменяют на светодиоды, здания оборудуют солнечными батареями, а всеми инженерными системами зданий стали управлять компьютеры, учитывающие с точностью до градуса температуру уличного воздуха, время суток и интенсивность дневного света.

Интересно, что, оказываясь в каком-нибудь европейском доме в холодное время года, россиянин отчаянно стучит зубами и непонимающе смотрит на термометр, показывающий от силы +18. К слову, именно при такой температуре не выживают вирусы ОРВИ и гриппа, и по статистике иммунитет европейских детей в несколько раз выше, чем у их российских сверстников.

Это, конечно, вопрос уже не энергоэффективности, а менталитета, но ведь именно он является тем краеугольным камнем, на котором держится успех любой реформы. И Европа вряд ли смогла бы добиться столь впечатляющих результатов в энергосбережении, если бы ее население не вырабатывало из поколения в поколение привычку экономить – свет, тепло, воду.

Считают, что наиболее насущной проблемой в России является бытовое энергосбережение. Препятствием к ее решению является отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения. В больших городах ежедневно забывают или ленятся гасить сотни тысяч осветительных приборов. И за день набегают уже не килограммы, а десятки тонн потраченного напрасно топлива. За счет простой экономии количество потребляемой в России энергии можно уменьшить на 40%. Другими словами, впустую у нас расходуется почти половина потребляемой электроэнергии.

Снижая потребление энергии, мы снижаем и долю вредных выбросов в атмосферу. Каждая сэкономленная тонна топлива – это почти две тонны углекислого газа, который, как известно, вызывает парниковый эффект. По мнению Международной комиссии ООН по проблемам климата повышение энергоэффективности позволит сокращать вредные выбросы на миллиард тонн ежегодно. А сокращение парниковых выбросов – гарантия предотвращения изменения климата на планете.

2.2. Сравнительный анализ искусственных источников освещения

Основное внимание в своей работе я уделяю источникам света, ведь именно на освещение расходуется 1/5 часть электроэнергии в каждой семье и не меньшая часть в учреждениях и на предприятиях.

Лампа накаливания, появившаяся на свет 125 лет назад благодаря работам наших соотечественников А.Н. Лодыгина, П.Н. Яблочкова и американца Т. Эдисона, расходует электроэнергию крайне неэффективно: значительная ее часть тратится на нагрев и излучается в виде тепловой энергии. С той поры она не испытала никакой серьезной модернизации, поглощает все больше произведенной в мире электроэнергии, оставаясь невероятно неэффективной, ибо преобразует в свет лишь 5% потребляемой энергии.        Энергосберегающими лампами принято называть люминесцентные лампы, которые входят в обширную категорию газоразрядных источников света. Газоразрядные лампы в отличие от ламп накаливания излучают свет благодаря электрическому разряду, проходящему через газ, заполняющий пространство лампы: ультрафиолетовое свечение газового разряда преобразуется в видимый нам свет.

Внешний вид и форма трубок у такой лампы не обязательно спиральная или дугообразная. Компактные люминесцентные лампы могут быть представлены в традиционных формах груши, свечи, шара или цилиндра. Единственное, что выдаёт их – это увеличенный в размерах цоколь. Цоколь увеличен не просто так, в него инженеры вместили стартер, который используется в лампах дневного света, только уменьшенный в размерах.

2.3. Альтернатива современному освещению

Компактные люминесцентные лампы. 

Преимущества. Главным преимуществом энергосберегающих ламп считается их высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в несколько раз. Энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, поступающий на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90% электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.

Другим несомненным преимуществом энергосберегающих ламп является их срок службы, который определяется промежутком времени от 6 до 15 тысяч часов непрерывного горения. Эта цифра превышает срок службы обычных ламп накаливания приблизительно в 20 раз! Наиболее частая причина выхода из строя лампы накаливания – перегорание нити накала. Механизм работы энергосберегающей лампы позволяет избежать этой проблемы, благодаря чему они имеют более длительный срок службы.

Третьим достоинством энергосберегающих ламп можно назвать возможность выбора цвета свечения. Он может быть трех видов: дневным, естественным и теплым. Чем ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному, чем выше – тем ближе к синему.

Еще одним преимуществом энергосберегающих ламп является незначительное тепловыделение, которое позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах. Использовать в них лампы накаливания с высокой температурой нагрева нельзя, так как может оплавиться пластмассовая часть патрона, либо провод.

Следующее преимущество энергосберегающих ламп в том, что их свет распределяется мягче, равномернее, чем у ламп накаливания. Это объясняется тем, что в лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали, а энергосберегающая лампа светится по всей своей площади.

Недостатки. Энергосберегающие лампы имеют также и недостатки: фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость. Также у энергосберегающих ламп встречается мерцание.

Другим недостатком энергосберегающих ламп является то, что человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи. Однако если человек находится на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров от ламп, вред ему не наносится. Также не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт, т.к. это тоже может негативно отразиться на людях, чья кожа очень чувствительна.

Еще одним недостатком является то, что энергосберегающие лампы неприспособленны к функционированию в низком диапазоне температур (-15-20ºC), а при повышенной температуре снижается интенсивность их светового излучения.

Срок службы энергосберегающих ламп ощутимо зависит от режима эксплуатации, в частности, они "не любят" частого включения и выключения. Конструкция энергосберегающих ламп не позволяет использовать их в светильниках, где есть регуляторы уровня освещенности. При снижении напряжения в сети более чем на 10% энергосберегающие лампы просто не зажигаются.

К недостаткам можно также отнести содержание ртути и фосфора, которые, хоть и в очень малых количествах, присутствуют внутри энергосберегающих ламп. Это не имеет никакого значения при работе лампы, но может оказаться опасным, если ее разбить. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации (их нельзя выбрасывать в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры).

Еще один недостаток энергосберегающих люминесцентных ламп - это низкая надежность при работе с пониженным или повышенным напряжением питающей сети. Специалисты не рекомендуют использовать их в сетях с частыми скачками напряжения.

Одной из проблем является то, что к концу своей службы лампочки начинают хуже светить. Это связано с выгоранием люминофора, который нанесен на стенки трубок. Избежать этого пока что невозможно.

Еще одним недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с традиционными лампами накаливания является их высокая цена.

Одной из главных проблемой, связанных с люминесцентными лампами, является их утилизация. Из-за использования ртути, такие лампы требую специальной утилизации.

В обществе ведётся дискуссия о том, что, возможно, лучше создать индустрию утилизации люминесцентных ламп. Но, если задуматься, что при переходе на такие лампы мы сталкиваемся с рядом других проблем:

1. Придется перерабатывать миллионы содержащих ртуть ламп…

2. Технология их производства достигла предела эффективности, и будет правильнее сразу перейти на более перспективные технологии.

3. На предприятиях РФ сейчас вообще не производятся компактные люминесцентные лампы из отечественных комплектующих. Подавляющее большинство таких российских предприятий, являются сборочными. В Китае на каждого жителя изготовлено и находится в продаже 60-80 штук таких ламп. У нас в стране несоизмеримо мало – только 3 - 4 штуки.

Светодиодные лампы.

Для всего мира люминесцентные светильники – уже такой же нонсенс, как и лампы накаливания, везде используют светодиодные. Существует мнение, что будущее все-таки за светодиодами. Выбор мы осуществим осознанно, если больше узнаем о светодиодных лампах.

Светодиод это – крошечные, иногда размером в несколько миллиметров, светящиеся точки. Самое трудное – вырастить этот кристалл. Светодиоды совсем недавно использовали в подсветке, дополнительном освещении, фонариках. Они же мигают разноцветными огоньками на корпусах всевозможных гаджетов, компьютеров, подсвечивают дисплеи в дорогих ноутбуках и т.п. Если их собрать много в одном месте, получится светодиодная лампа. В одном патроне – от 13-ти светодиодов и потому такие лампы стоят дорого.

Преимущества. Одним из преимуществ, светодиодных источников освещения является их экологическая безопасность — они не содержат ртути, свинца и стекла. Спектр излучения светодиодов максимально приближен к дневному спектру солнца и поэтому обеспечивает лучшее самочувствие потребителей, работоспособность и устойчивость к стрессам.

Действительно, первоначальные вложения в диоды сегодня выше, чем в другие источники света, но это вложения, которые ведут к экономии. Окупаемость диодных осветительных систем 1,5 – 6 лет, а срок их службы более 10 лет. Кроме того, стоимость диодов быстро снижается. Излучение светодиодов максимально точно воспроизводит дневной солнечный спектр и в отличие от люминесцентных ламп не содержит ультрафиолетовых линий, тем самым оказывает положительное эмоциональное воздействие.

Для получения металлических контактов в диодах используется золото, однако, его количество несущественно. Один светодиод содержит менее 50 нанограмм золота. Золотые проволочки, через которые диоды соединены электрически, весят менее 100 микрограмм на один чип, соответственно в самом мощном светильнике модельного ряда «Оптоган» (1000 диодов) общая сумма золота не превышает 0.1 грамма золота.

Для светодиодов характерна максимальная энергоэффективность (освещенность на Ватт потребляемой мощности):

• в 2 раза выше люминесцентных ламп;

• в 8 раз выше ламп накаливания.

Максимальный срок службы (50 000 – 100 000 часов):

• в 8 раз выше, чем у люминесцентных ламп;

• в 50 раз выше, чем у ламп накаливания.

Малые размеры;

Отсутствие ультрафиолетового излучения и малое инфракрасное излучение;

Незначительное тепловыделение.

Недостатки. Светодиодные лампы – самые эффективные из всех существующих, их свет ближе всех к солнечному свету, но пока что они и самые дорогие, что при массовом производстве будет меняться.

3. Эффективность энергосберегающих технологий

1.  Сравнение энергопотребления различных видов ламп опытным путем

При проведении опыта я решила наглядно убедиться в эффективности современных энергосберегающих технологий. Я решила сравнить энергопотребление различных видов ламп: лампы накаливания, люминесцентной лампы и диодного источника освещения. Папа мне подсказал, что для объективного сравнения необходимо брать лампы с одинаковым световым потоком, который измеряется в люменах. Лю́мен (lm) — единица измерения светового потока в Международной системе единиц.

Мы с папой собрали стенд из обрезка ДСП, который является диэлектрическим материалом.

1. Прикрепили рейку для установки счетчика.
2. С одной стороны, к выключателю подключили шнур с вилкой, а с другой стороны счетчик. Получилось, что выключатель разрывает цепь электропитания, подводимого к счетчику.
3. Патрон для экспериментальной лампы подключили к счетчику. Установили патрон с помощью металлической пластины, чтобы избежать нагревания окружающих предметов.

Стенд готов! (Приложение I.)

Опыт проводила в течение трое суток. В одно и то же время на протяжении трех дней включала одну из трех ламп в патрон стенда поочередно и производила фиксацию показаний счетчика. Каждая из ламп  работала ровно сутки. (Приложение II.)

Показания счетчика (Приложение III.) я занесла в таблицу 1.

Таблица 1. Энергопотребление ламп разных видов.

Вывод: наиболее экономичная – светодиодная лампа.

2.  Энергосбережение и экономия средств.

По исследованиям UNDP на освещение одного дома, состоящего из: кухни, гостиной, двух спален, санузла, коридора и гаража тратится 59,4 часа. (UNDP – организация при ООН по оказанию помощи странам-участницам в области развития, которая оказывает помощь правительствам в проведении изысканий и исследований природных ресурсов, в создании учебных заведений, в развитии энергетических ресурсов, предоставляет консультационные и экспертные услуги, обучает специалистов, поставляет оборудование и т.д.)

Рассчитаем сначала энергопотребление лампы каждого вида в кВт на один дом за месяц: часы горения лампы в сутки × ее энергопотребление в кВт/ч × 30

А затем за год. (Таблица 2.)

Таблица 2. Энергопотребление ламп разных видов за месяц и год.

Если провести замену ламп (Таблица 3.), то экономия составит:

Таблица 3. Экономия энергии при использовании энергосберегающих технологий.

У нас, в станице Пластуновской, по данным главы администрации сельского поселения, находится примерно 3800 домов. Рассчитаем экономию в кВт на станицу Пластуновскую (Таблица 4.):

Таблица 4. Расчетная экономия электроэнергии в станице Пластуновской при использовании энергосберегающих технологий .

Вывод: если в каждом из домов заменить лампы на более экономные с точки зрения энергопотребления, то суммарно мы могли бы сэкономить совершенно невероятное количество энергии!

А теперь я хочу выяснить, сколько же можно сэкономить денег на освещении одного дома?

Экономию в рублях на один дом я рассчитывала так:

часы горения лампы в сутки × на ее потребление × тариф на 01.06.15 × на 30 дней.

Сначала высчитала расход в рублях на каждую из ламп в месяц и за год, а потом провела сравнение этих результатов между различными видами ламп. (Таблица 5.) Это позволило мне высчитать конкретную выгоду от использования той или иной лампы.

Таблица 5. Расход средств (в рублях) при использовании ламп разных видов.

Если провести замену ламп (Таблица 6.), то экономия составит:

Таблица 6. Экономия средств при использовании энергосберегающих технологий в масштабах одного условного дома.

Такая колоссальная экономия получается только из расчетов на один средний дом. А сколько же можно сэкономить в масштабах нашей станицы? Я умножила получившиеся данные на 3800 домов.  (Таблица 7.)

Таблица 7. Экономия средств при использовании энергосберегающих технологий в масштабах ст. Пластуновской.

Вывод: если в каждом из домов установить энергосберегающие лампы, то мы могли бы сэкономить невероятно огромную сумму денег!

4. Заключение

Полученный результат настолько был неожиданным и убедительным, что при покупке осветительных ламп в наш новый дом, родители приобрели во все помещения только диодные лампы. Это уже успех. Значит, моя работа была проделана не зря! Я рассказала о своей работе и о ее результатах родственникам, что заставило их задуматься и о проблеме энергосбережения в целом, и о замене различного вида ламп на диодные источники освещения.

Работа над проектом показала, что каждая семья может и должна экономить электроэнергию, чтобы сохранить природные ресурсы, уменьшить выброс парниковых газов в атмосферу и сэкономить семейный бюджет.

В ходе исследовательской деятельности я убедилась, что энергосбережение возможно и целесообразно. Мне удалось определить способы рационального использования электроэнергии в домашних условиях. Я раскрыла особенности энергосберегающих источников освещения, что позволило сформировать личное мнение о необходимости их применения в быту.

Некоторые люди считают, что высокий уровень потребления энергии является необходимым условием высокого уровня жизни. Я считаю, что энергия тратится не всегда эффективно, мало внедряются энергосберегающие технологии. Часто люди тратят энергию впустую из - за своей забывчивости, плохих привычек или по незнанию.

Для распространения информации о приёмах энергосбережения, о способах сокращения выбросов парниковых газов, влияющих на глобальное потепление, необходимо проводить беседы, выпускать и распространять буклеты.

Таким образом, проводя исследование по теме энергосбережения, я сделала вывод, что результаты моих наблюдений и измерений очень важны. Стоит рассказать о них другим школьникам. Предполагаю, что моя работа поможет, окружающим увидеть, что они сами могут что-то сделать для экономии энергии.

Для привлечения внимание к проблеме разумного использования энергии в быту, я выпустила буклет, в котором кратко оформила выводы по моему проекту. Буклет распространили среди учащихся школы № 6 ст. Пластуновской.

Если каждая семья начнет разумно использовать энергию, то это выгодно отразится не только на её кошельке. Мы своими руками продлим жизнь нашему общему дому - Земле.

Литература:

1. http://ru.wikipedia. Парниковый эффект.
2. http://ru.wikipedia. Информация о компактных люминесцентных лампах.
3. http://www.led-ufa.ru Информация о лампах накаливания
4. http://www.undp.ru
5. Галактионова Юлия Павловна, 9-й класс, руководитель Кригер Александр Владимирович, учитель физики, ОБЖ, технологии «Энергосберегающие лампочки: все за и против»