IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В БЫТУ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мазаева Т.В. 1

---

1

Мазаева Л.Н. 1

---

1

Работа в формате PDF

290.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

2017 год объявлен в России годом экологии. Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы 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.

Кроме этого актуальность данной проблемы обусловлена возрастающим интересом к вопросам энергосбережения, в связи с постоянным ростом тарифов на электроэнергию. Эти обстоятельства стали для нас поводом задуматься над тем, как сэкономить семейный бюджет, соблюдая элементарные правила культуры энергопотребления, не требующие больших затрат и специальных знаний.

Таким образом, экономить ресурсы в быту — это значит с умом расходовать электроэнергию. Причем в большинстве случаев такая экономия не связана с какими-либо неудобствами, а в результате — выгода для семейного бюджета. Мы решили изучить литературу по данному вопросу, провести некоторые наблюдения и эксперименты и на основании этого сделать соответствующие выводы.

Цель: определить способы рационального использования электроэнергии в домашних условиях.

Задачи:

собрать и проанализировать информационный материал по теме «Энергосбережение»;

привлечь внимание учащихся учреждения к проблеме энергосбережения;

провести анкетирование учащихся учреждения;

провести наблюдения и эксперименты, раскрывающие значимость проблемы сбережения электроэнергии;

проанализировать возможности экономии электроэнергии при использовании энергосберегающих мероприятий в быту;

приучаться следить, чтобы электричество дома не расходовалось зря.

Объектом исследования являются энергосберегающие технологии современного мира.

Предмет исследования- энергосбережение в быту.

Гипотеза: смогу ли я внести свою лепту в решение проблемы – энергосбережения, разумно используя электроэнергию в домашних условиях.

Методы исследования: изучение литературы, анкетирование, наблюдение, проведение опытов, обобщение и анализ результатов.

Исследовательская база – наша квартира.

1.Закон сохранения энергии и понятие энергосбережения

Самый простой способ уменьшить загрязнение окружающей среды — беречь энергию, или, другими словами, расходовать энергию более разумно. Одним словом это называется “энергосбережение”. Экономить энергию должно все человечество и каждый человек в отдельности. Используя меньше не возобновляемых источников энергии, мы уменьшаем количество вредных выбросов в атмосферу.

Потребление энергии человечеством непрерывно растет. Разница между человеком каменного века и современным человеком огромна, особенно в использовании энергии. Пещерный человек потреблял около 1% того количества энергии, которую потребляет современный житель Земли. Значит, на Земле стало больше энергии? Нет! Она стала более доступна, но её не стало больше, чем раньше. В седьмом классе мы познакомились с законом сохранения энергии. Количество энергии в природе постоянно. Она не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда. Она просто переходит из одной формы в другую. Никто еще не смог доказать это теоретически, но факт остается фактом, и мы должны это признать и придерживаться этого до тех пор, пока кто-нибудь не докажет обратное.

Но использование энергии в первобытном обществе было совершенно иным, чем сейчас. Нам легче сравнить себя с людьми 1960-х годов, когда использовались такие же источники энергии, и общество было почти таким же. Так вот, еще 40 лет назад человечество потребляло только половину той энергии, которую потребляет сегодня.

II.Основная часть. Учимся быть экономными2.1 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

2.2 Горящие индикаторыБольшинство 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.

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

2.4 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. 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

III. Практическая часть

3.1 Потребление электроэнергии в нашей семье

1. Расчет энергии, необходимой для того, чтобы вскипятить 1 литр воды

Количество теплоты, необходимое для нагревания данного тела, пропорционального его массе и изменению температуры.

Q=cm·Δt, где Q – количество теплоты; c – удельная теплоемкость; m- масса тела, Δt- изменение температуры происходящее в результате подвода к нему количества теплоты

Мы учли, что энергия будет затрачена также и на нагрев самого чайника, сделанного из пластика. В сети Интернет нашли удельную теплоемкость пластика.

С_воды =4200Дж/кг ⁰ С; m _воды = 1кг; t₂=100⁰; t₁= 11⁰ ,Q= cm(t₂ – t₁) = 4200Дж/кг ⁰ С * 1 кг *(100⁰ – 11⁰)= 373 800 Дж.

С _{пластика} = 1670 Дж/кг ⁰ c; m _{пластика} = 0,7; t₂=100⁰; t₁=24⁰, Q= cm(t₂ – t₁) =1670 Дж/кг ⁰ С * 0,7 кг *(100⁰ – 24⁰)=888,44 Дж.

Q = Q _воды +Q _{чайника} = 373 800 Дж + 888,44 Дж = 374688,44 Дж.

Зная, что 1кВт = 3600000Дж стоит 2,9 руб., определяем, сколько стоит один раз согреть чайник. Получилось примерно 30 копеек

Будем кипятить 1 литр воды в чайнике SKARLET, на электроплите «BEKO». Рассчитаем электроэнергию, исходя из мощности приборов и времени, затраченного на нагревание до температуры кипения. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Таблица 3. Расчет электроэнергии на нагревание до кипения

Расчеты количества теплоты для нагревания одного литра воды до кипения по формуле Q=cm·Δt и по формуле Q=Р·Δt, где Р – мощность электроприбора, а Δt – время нагревания, дали примерно одинаковые результаты.

Отключили все бытовые электроприборы и зафиксировали изменения показаний счетчика и время закипания для чайника и плиты.

При нагревании чайником: Работа составила 0,1 кВт*ч умножаем на 2,9 р получаем 30 копеек, примерно столько же мы получили при расчете по формулам.

Нагревание на электроплите: Работа приблизительно 0,3 кВт*ч умножаем на 2,9 р получаем 87 копеек.

Выводы: Кипятить воду выгоднее в электрочайнике, чем на плите.

1.  
   Сравнение параметров энергосберегающих ламп и ламп накаливания

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. Энергосберегающая лампа представляет собой электронный прибор, состоящий из колбы с рабочим газом (пары ртути и аргона) и балласта - электронного пускорегулирующего устройства. Внутренние стенки колбы покрыты люминофором, который светится при прохождении тока через газ. В колбу вмонтированы два электрода, представляющие собой нити накала. Электронное пускорегулирующее устройство представляет собой электронный преобразователь напряжения.

Принцип действия энергосберегающей лампы.

На электроды подаётся напряжение. Через нити накала протекает пусковой ток. Это приводит к возникновению «тлеющего разряда в газе». При этом газ начинает выделять невидимое ультрафиолетовое излучение. Нанесённый на внутренние стенки стекла люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Более тёплый или более холодный оттенок света определяется видом люминофора. Мы сравнили параметры, характеризующие работу ламп, и отразили результаты в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение параметров, характеризующих работу ламп

Вывод:

Люминесцентные лампы имеют длительный срок службы, который превышает срок использования лампы накаливания в 6–15 раз; мягкое, более равномерное распределение света; возможность создавать свет различного спектрального состава. Сравнивая параметры, характеризующие работу ламп двух типов, видим, что люминесцентные лампы использовать лучше, но до сих пор в России не решен вопрос с их утилизацией, что является огромным минусом.

Таблица 2. Расчет потребления электроэнергии электрическими лампами

Вывод:

По нашим расчетам электроэнергия, потребляемая за год люминесцентной лампой 43,8 к Вт∙ч, а лампой накаливания 219 кВт∙ч, что в денежном эквиваленте составляет 127 руб. против 635 руб. Сравнение денежных затрат на использование ламп одного и второго типов в течение 3,7 года показывает, что компактные люминесцентные лампы выгоднее использовать в 4,3 раза ( 590 руб. против 2550 руб.). Таким образом при использовании компактных люминесцентных ламп наблюдается большая экономия электроэнергии и денежных средств потребителя.

Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удается добиться снижения потребления электроэнергии ~ на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке.

Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания. Незначительное тепловыделение позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах, в которых от ламп накаливания с высокой температурой нагрева может оплавляться пластмассовая часть патрона, либо сам провод. Но более внимательно изучая этот вопрос мы выяснили, что на практике часто КЛЛ выходят из строя задолго до истечения обещанных производителями сроков из-за прерывистого цикла эксплуатации (вкл.-выкл) и при нестабильном напряжении сети в России.

Спектр такой лампы линейчатый (например для лампы OSRAM состоит из 5 полос в видимой области). Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз. (Визуально сравнить спектр ламп можно в радужных отблесках света лампы от компакт-диска.)

Встроенный электронный балласт выделяет электросмог, поэтому рекомендуют соблюдать минимальное расстояние в 50 см между лампой и головой. Не рекомендуется использовать КЛЛ для настольных ламп и в детских комнатах.

При включении люминесцентной лампы наблюдается повышенное кратковременное (0,1 сек) потребление электроэнергии, потребляемая при этом энергия равняется пятисекундной работе лампы в обычном режиме. Таким образом, применение таких ламп в режиме кратковременно включения нецелесообразно.

Светодиодные лампы

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 9 % рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают многими преимуществами:

экономично используют электроэнергию по сравнению с традиционными лампами накаливания (данные из интернета; в нашей работе мы не проводили собственные исследования в этой области);

срок службы в 30 раз больше по сравнению с лампами накаливания;

возможность получать различные спектральные характеристики, без потери в световых фильтрах;

безопасность использования;

малые размеры;

отсутствие ртутных паров (в сравнении с люминесцентными лампами);

отсутствие ультрафиолетового излучения и малое инфракрасное излучение;

незначительное тепловыделение.

Недостатки светодиодных ламп:

высокая цена. Цена у сверхярких светодиодов в 50 - 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания;

напряжение строго нормировано для каждого вида ламп, светодиоду необходим номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, называемые источниками тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. В самом простом случае, когда ток невелик, возможно, подключение светодиода к источнику постоянного напряжения, но с использованием резистора;

На сегодняшний день большинство стран Европы склоняются к мнению использования светодиодных источников света.

3.3 Таблица 3 Потребление электроэнергии в нашей семье с 21.03.17 по 25.03.17

Вывод:

С 21 марта по 25 марта я отмечала потребление электроэнергии нашей семьей, и расход электроэнергии не контролировался, т.е. некоторое время оставались не выключенными лампы в прихожей, ванне, на кухне. При уходе из комнаты иногда оставался работающим телевизор. Кипятили лишнюю воду в чайнике, затрачивая на ее кипячение электроэнергию. В среднем у нас ежемесячно получается 300 кВт. Среднее значение за 1 сутки составляет 10 кВт∙ч; в год 3650 кВт, оплата составляет более 10000 рублей. Я планирую в течении ближайшего времени попробовать все рекомендации и проанализировать, сколько можно сэкономить.

3.4. Анкетирование: В рамках нашего проекта мы провели статистический опрос среди учеников 7 классов нашей школы. В опросе приняли участие 46 человек, результаты представлены в таблице

Таблица4. Результаты опроса

Вывод: преимущества того или иного вида ламп известны не всем, поэтому мы решили выпустить буклет «Беречь электроэнергию или нет?», в котором отразить наши предложения по энергосбережению и преимущества (недостатки) применения различных видов электроламп.

Наши предложения по энергосбережению

При покупке бытовых приборов обращайте внимание на наклейку с классом энергоэкономичности. Класс «А» означает, что прибор очень экономичный.

Стеклокерамические плиты для приготовления пищи экономичнее электроплит с обычными конфорками. Еще экономичнее новые индукционные стеклокерамические плиты.

Для приготовления чая используйте электрический чайник, нагревая только лишь необходимое для чаепития количество воды.

Выключайте плиту после приготовления еды.

Выключайте свет, выходя из комнаты.

Не оставляйте телевизоры в режиме ожидания.

Используйте энергоэффективные лампочки (светодиодные и компактные люминесцентные).

При работе за письменным столом используйте целенаправленное местное освещение – настольную лампу, которая, несмотря на меньшую мощность, обеспечит лучшую освещенность стола и не даст тени.

Давайте доступ в квартиру дневному свету, раздвигайте занавески.

По возможности выбирайте светлый тон стен. Светлые стены отражают 70 – 80 % света, в то время как темные только 10 – 15 %.

Устраните утечки теплого воздуха из квартиры.

Сократите, по возможности, использование горячей воды.

Заключение

В результате проделанной нами работы мы много узнали об энергосбережении. На основании данных, полученных в ходе исследования, выдвинутая нами гипотеза была доказана.

Проведенное нами исследование показало, что многие учащиеся нашего учреждения образования не знали о проблеме энергосбережения, и поэтому не задумывались о ее экономии.

Доказано, что проведение даже самых простых мероприятий дома ведёт к экономии электрической энергии и к снижению денежных затрат при её использовании. Каждый из нас должен осознать свою ответственность за будущее планеты.

В ходе исследования, мы установили, что в быту удобно и выгодно использовать энергосберегающие лампы, отключать приборы, работающие в режиме ожидания. По результатам исследования мы разработали памятку, которую рекомендовали учащимся нашего учреждения.

Литература

http://readmas.ru/hitech/appliances/elektricheskaya-plita-gotovim-pishhu-bez-vreda-dlya-zdorovya.html Электрические плиты

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%ED%E5%F0%E3%EE%F1%E1%E5%F0%E5%E3%E0%FE%F9%E0%FF_%EB%E0%EC%EF%E0 Информация о компактных люминесцентных лампах

Инструкция электроплиты

http://www.led-ufa.ru/2009-11-05-04-31-45/388-lampa-vsyo-o-lampax-vidy-lamp.html Информация о лампах накаливания

Галактионова Юлия Павловна, 9-й класс, руководитель Кригер Александр Владимирович, учитель физики, ОБЖ, технологии «Энергосберегающие лампочки: всё за и против» http://portfolio.1september.ru/work.php?id=589899

Я, будущее и энергия: методическое пособие по курсу предпрофильной подготовки учащихся основной школы / Г.М. чан, О.Г. Пермякова, Л.Г. кондрашова и др. – Владивосток: Дальнаука, 2010.