I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Субботина М.В. 1

---

1

Субботина Е.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

I.Введение………………………………………………………………………….3

II.Основная часть

Глава 1. Лампа накаливания

1.  

   1. 1.1 Устройство. Принцип действия………………………………………….. 4

   2. 1.2 Преимущества и недостатки ламп накаливания………………………....5

Глава 2.Компактная люминесцентная лампа

2.1 Устройство и принцип действия…………………………………………..6

2.2 Преимущества и недостатки энергосберегающих ламп………………...6

Глава 3. Cоциологический опрос …………………………………………………7

Глава 4. Эффективность использования энергосберегающих ламп в

домашних условиях

4.1 Практическое исследование ………………………………………………..8

4.2 Теоретическое исследование …………………………...............................9

III.Заключение………………………………………………………….………..…10

IV.Терминологический словарь ………………………………………………..…11

V. Список использованной литературы…………………………………………..12

V. Приложения

Приложение 1 ….………………………………………………………….…...13

Приложение 2 …………………………………………………………….…….14

Приложение 3 …………………………………………………………………..15

Приложение 4 …………………………………………………………………..16

Приложение 5 …………………………………………………………………..17

Приложение 6 …………………………………………………………………..18

Приложение 7 …………………………………………………………………..19

«В будущем единой мировой валютой будет киловатт – час»Писатель – фантаст Артур Кларк

1. Введение

В современной жизни остро стоит вопрос экономии электроэнергии, и, как следствие, сохранение окружающей среды и снижении расходов на электричество, к примеру, в коммунальных услугах.

Тенденция к энергосбережению, захватившая внимание всего мира, не обошла стороной и нашу Мурманскую область, что особенно актуально для нашего региона.

Для жизни и работы людям просто необходимо освещение с применением ламп. По данным статистики средняя российская семья тратит на оплату жилищно-коммунальных услуг около 15 % своих доходов. Немалую долю этих затрат составляет оплата за электроэнергию.

Как известно, в ноябре 2009 года вышел закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», исходя из которого, с 2014 года Россия должна полностью отказаться от обычных лампочек и перейти на энергосберегающие лампы. [1]

Свою работу я решила посвятить проблеме сохранения электроэнергии за счет повсеместного применения новых энергосберегающих ламп.

Актуальность темы обусловлена тем, что использование компактных люминесцентных энергосберегающих ламп (КЛЛ) в быту – это увеличение эффективности освещения в доме, а значит реальный способ помощи природе, сэкономить энергию и собственные деньги.

Практическая значимость исследования:

Результаты исследования могут быть использованы при проведении уроков физики, технологии. Полученные результаты и практические рекомендации позволяют дать объективную оценку уровня энергосбережения и эффективности применения энергосберегающих ламп.

Объект исследования: искусственные источники света.

Предмет исследования: эффективность использования энергосберегающих ламп.

Гипотеза: если использовать энергосберегающие лампы в быту, то можно получить значительную экономию денежных и природных ресурсов.

Объект, предмет и гипотеза исследования обусловили постановку основной цели и задач.

Цель исследования: обосновать практическую эффективность внедрения энергосберегающих ламп.

Для достижения цели был решён ряд задач:

1. выявить основные преимущества и недостатки ламп накаливания и энергосберегающих ламп и дать их сравнительную характеристику;

2. изучить мнение населения об использовании энергосберегающих ламп;

3. провести практическое исследование и оценить эффективность использования энергосберегающих ламп;

4. обосновать практическую эффективность внедрения энергосберегающих ламп.

Методы исследования:

• анализ литературы;

• наблюдение;

• социологический опрос;

• практическое исследование;

• анализ полученных данных.

В данной работе проводилось исследование эффективности современных ламп освещения. Я провела ряд экспериментов, выполнила анализ результатов для каждой лампы, сделала соответствующие выводы¹.

1. Основная часть

Глава 1. Лампа накаливания

1.1. Устройство. Принцип действия.

Наиболее привычный для нас способ освещения своих домов - это использование ламп накаливания. Они широко распространены и очень дешевы.

Лампы накаливания представляют собой колбу, предварительно запаянную и заполненную вакуумом или инертным газом. В колбе находится вольфрамовая спираль, которая под воздействием электрического тока сильно накаливается до высоких температур (от 2600 до 3000 К). В результате накаливания лампа излучает свет и тепло².

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только

малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Идеальная температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При практически достижимых температурах 2300-2900 °C излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто-красным», чем дневной свет.

1.2. Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Преимущества ламп накаливания:

• малая стоимость

• небольшие размеры

• при включении они зажигаются практически мгновенно

• отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

• возможность работы, как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном

• возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

• отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

• непрерывный спектр излучения

• возможность использования регуляторов яркости

• нормальная работа при низкой температуре окружающей среды

Недостатки ламп накаливания:

• низкая световая отдача

• относительно малый срок службы

• световая температура лежит только в пределах 2300—2900 °C , что придаёт свету желтоватый оттенок

• лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт — 145°C, 75 Вт — 250°C, 100 Вт — 290°C, 200 Вт — 330°C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

• потребляют большое количество электроэнергии

Глава 2 Компактная люминесцентная лампа

2.1 Устройство КЛЛ. Принцип действия

Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной порами ртути и аргоном, и пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор.

Принцип действия КЛЛ: под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет.

Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета светового потока.³

2.2. Преимущества и недостатки энергосберегающих ламп

Преимущества энергосберегающих ламп:

• Большой срок службы.

• Низкое потребление электроэнергии.

• Заводская гарантия на люминесцентные лампы.

• Допускается использование энергосберегающих ламп там, где есть ограничения температуры, так как эти лампы практически не нагреваются.

Недостатки энергосберегающих ламп:

• Высокая стоимость: цена одной энергосберегающей лампы колеблется от 50-80 рублей за экземпляры китайского и российского производства, и до 150-200 рублей за качественные импортные изделия.

• В трубке содержатся пары ртути.

• Риск негативных последствий для здоровья при использовании энергосберегающих ламп [3, с.7]

Сравнительные характеристики ламп накаливания и энергосберегающих компактных люминесцентных ламп приведены в таблице 1⁴.

Из таблицы видно, что наиболее серьезный недостаток КЛЛ – это использование ртути в их производстве. Ртуть – токсичное вещество, поэтому содержащие ее приборы требуют специальной утилизации. Компактные люминесцентные лампы содержат около 3-5 мг ртути. Разрушенная или повреждённая колба лампы может высвободить пары ртути и вызвать отравление организма. Необходимо специальное место для утилизации КЛЛ.

Глава 3. Социологический опрос

Прежде чем приступить к своей работе, я провела социологический опрос среди жителей посёлка Никель.

Было опрошено 100 респондентов, среди которых были мужчины и женщины, учащиеся и работники школы.

Вопрос №1. Какие лампы для освещения своих квартир вы предпочитаете?

• 57 % опрошенных выбирают привычные лампы накаливания

• 43% - энергосберегающие лампы⁵

Вопрос №2. Основные причины выбора?

• Лампа накаливания, потому что у них: низкая стоимость, безопасная утилизация, безвредны для здоровья

• Компактные люминесцентные лампы, потому что у них: яркое освещение, больший срок службы экономия электроэнергии.

Вопрос № 3. Необходимо ли специальная утилизация для КЛЛ? Почему?

• 43 % опрошенных ответили – да, содержание ртути

• 49 % опрошенных ответили – не знаю

• 8 % опрошенных сказали – нет⁶

Вопрос № 4. Как вы считаете, нужно ли обычные лампы накаливания менять на энергосберегающие лампы?

• 7 % опрошенных считают, что переход на энергосберегающие лампы не целесообразен;

• 23% опрошенных респондентов сказали, что нужны и энергосберегающие лампы и лампы накаливания и затруднились дать точного ответа;

• 30% - опрошенных респондентов сказали, что согласны с тем, что нужно менять лампы накаливания на энергосберегающие;

• 40% - опрошенных респондентов сказали, что полностью перешли на использование энергосберегающие лампы⁷.

По результатам опроса можно сделать вывод: население не полностью осведомленно о эффективности использования КЛЛ, содержании ртути и специальном методе утилизации.

Глава 4. Эффективность использования энергосберегающих ламп в

домашних условиях

4.1 Практическое исследование

Для исследования практической эффективности ламп освещения была проведена серия экспериментов. Исследовалась потребляемая мощность, освещенность и температура нагрева поверхности. Тестировалось лампа накаливания (75 Вт) и КЛЛ (15 Вт).

1. Для исследования потребляемой лампами освещения мощности (P) была собрана схема.

Л1Л2

220 В

Результаты измерений указаны в таблице⁸

(P₀ – заявленная производителями ламп освещения мощность).

Вывод: ни одна из ламп не показала значений мощности, равных заявленным, почти все значения потребляемой мощности оказались ниже.

1. Для исследования температуры нагрева поверхности, я использовала прибор «ПИРОМЕТР ВС - 89»

Результаты измерений указаны в таблице⁹

Вывод: Лампы накаливания имеет более высокую температуру нагрева поверхности.

4.2 Теоретическое исследование

1. Проведем теоретическое исследование и узнаем, какие лампы более эффективны.

Опыт 1

Расчет ведется исходя из того, что тестируемые лампы работают непрерывно в течение одного года. Также считается, что одна энергосберегающая лампа в 15 Вт по светоотдаче соответствует лампе накаливания в 75 Вт [4]

Вывод: Экономия денежных средств семейного бюджета в течение одного года составляет 1244,16 рубля.

Стоимость энергосберегающей лампы компенсируется ресурсом работы¹⁰.

Опыт 2

Провели эксперимент. Мы заменили в жилом доме обычные лампы накаливания на энергосберегающие лампы. Результаты эксперимента представлены в таблице 2¹¹.

Вывод: Эффективность использования энергосберегающих ламп составила –

207 рублей (40,4 %) с учетом потребления электрических приборов (холодильника, телевизора и т.д.)

2. Для исследования освещенности ламп я воспользовалась данными, взятыми из литературных источников [5].

Для сравнения освещенности ламп воспользуемся следующей формулой:

E = L×P, где

E [лк] – освещенность

L [лм/Вт] – эффективность, световая отдача

P [Вт] – потребляемая мощность

Вывод: КЛЛ показали меньшую освещенность, чем лампы накаливания, но при этом используя в 5 раз большую мощность. Такой результат обусловлен и формой ламп.

Заключение

Таким образом, мы выяснили в своей работе основные преимущества и недостатки лампы накаливания и энергосберегающей лампы.

Выгода использования энергосберегающих ламп очевидна, если лампа прослужит заявленный на ней срок. Экономия в наших расчетах составляет 1244 рубля за время непрерывной работы в течение одного года.

Так же энергосберегающие лампы перегорают гораздо реже ламп накаливания.

При замене ламп накаливания на энергосберегающие в жилом доме экономия электроэнергии в среднем составляет 40 %.

Следовательно, мы убедились в выгодности для семейного бюджета и сохранения природных ресурсов использование энергосберегающих компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).

Но надо твердо запомнить, что НЕЛЬЗЯ выбрасывать энергосберегающие лампы в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры, так как в них содержатся пары ртути. [6]

Простота и доступность электроэнергии породили у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство необходимости её экономии. Между тем, мы стоим на пороге энергетического и экологического кризиса.

Энергосбережение необходимо, иначе мы очень скоро – примерно через несколько десятков лет исчерпаем весь мировой запас угля и нефти, которые используются для выработки электроэнергии. А также мы тратим впустую свои деньги, оставляя свет, бытовые приборы, технику, бестолково включенными. Мы должны серьезно задуматься об энергосбережении, а не то скоро вместо лампочек, мы будем разжигать дома костры для освещения и готовки пищи, так как электричество может скоропостижно закончиться из-за нехватки ресурсов.

Энергосбережение – это не только экономия денег, но и забота о планете. Каждый из нас является частью планеты, поэтому любое наше действие или

бездействие способно повлиять на развитие событий! Энергосбережение – это ВАЖНО!

Терминологический словарь

КЛЛ – компактные люминесцентные лампы.

КПД – коэффициент полезного действия.

ЛЛ – люминесцентные лампы.

Люминофоры – (от лат. lumen — свет и греч. phoros — несущий), вещества, способность которых светиться под действием внешних факторов, используется для практических целей. Люминофоры применяют для преобразования различных видов энергии в световую.

Цоколь – в электро- и радиотехнике — конструктивная часть лампы (накаливания, электронной); служит для ее установки (в патроне, ламповой панели) и обеспечения гальванической связи ее внутренних элементов (нити накала, электродов) с внешней электрической цепью.

Список использованной литературы:

1. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261 - ФЗ , статья 10. Обеспечение энергетической эффективности при обороте товаров, п.8

2. http://www.energosber18.ru/

3. http://medpnz.ru/page

Статья по теме:«Энергосберегающие лампы опасны для здоровья?»,с.7

4. h ttp://ru.wikipedia.org/

Статья по теме: «Энергосберегающие лампы – помощь природе и экономия семейного бюджета», с.13

5. http://profpodsvetka.ru/content/vidilamp

Статья Виды и эффективность современных источников света

6. http://www.stopstamp.ru online – газета для семейного чтения, статья «Почему нельзя выбросить люминесцентную лампу в мусоропровод?»

http://www.tepsvet.ru/

7. Беренков А. Энергосберегающие лампы: экономия на освещении http://mirsovetov.ru/a/housing/cleaning-agents/energy-saving-lamp.html

Приложение 1

Электронный дистанционный термометр ВС-89

Измерение силы тока

Измерение напряжения

Приложение 2

Строение лампы накаливания

Приложение 3

Строение энергосберегающей лампы

Приложение 4

Таблица 1 Сравнительные характеристики ламп накаливания и компактных

люминесцентных ламп.

Приложение 5

Диаграмма 1. Вопрос: Какие лампы для освещения своих квартир вы предпочитаете?

Диаграмма 2. Вопрос: Необходимо ли специальная утилизация для КЛЛ? Почему?

Диаграмма 3. Вопрос: Как вы считаете, нужно ли обычные лампы накаливания менять на энергосберегающие лампы?

Приложение 6

Таблица 1 Сравнение потребляемой мощности лампами освещения

Таблица 2 Сравнение температуры нагрева поверхности ламп

Приложение 7

Таблица 1. Расчет экономии электроэнергии и денежных затрат при использовании

энергосберегающих ламп.

Таблица 2. Экономия денежных средств, при замене ламп накаливания на КЛЛ

1 (см. Приложение 1)

2 (см. Приложение 2)

3 (см. Приложение 3)

4 (см.Приложение 4)

5 (см. прилодение 5 – диаграмма 1)

6 (см. приложение 5 – диаграмма 2)

7 (см. Приложение 5 – диаграмма 3)

8 (см. Приложение 6 – таблица 1)

9 (см. Приложение 6– таблица 2)

10 (см. Приложение 7 – таблица 1)

11 (см. Приложение 7 – таблица 2)

12 Световая отдача – ключевой параметр эффективности источника света. Показывает, сколько света вырабатывает лампа на каждый ватт израсходованной энергии. Измеряется в лм/Вт (люмен/ватт).