VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Энергоэффективное использование электробытовых приборов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мезенина М.С. 1

---

1МБОУ СОШ №6

Махонина М.П. 1

---

1МБОУ СОШ №6

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Каждый месяц папа с мамой платят за потребленную электрическую энергию. Стоимость услуги увеличивается с каждым годом, поэтому мы задумались о снижении этих расходов.

Многим кажется, что экономить на электроэнергии невозможно, ведь не будем же мы отказываться от горячего чая, молочной каши, любимых мультфильмов и переписки с друзьями в интернете. В современных квартирах установлено большое количество электрических приборов, таких как электрочайник, холодильник, микроволновка, утюг, телевизор, компьютер, пылесос… Все эти вещи помогают нам, но в то же время за эти блага мы расплачиваемся огромным потреблением электроэнергии.

Тарифы на услуги по передаче электроэнергии для жителей Свердловской области, проживающих в квартирах, оборудованных стационарными электроплитами в 2017 году составляют: для одноставочного тарифа – 2,31 руб./кВт, для тарифа по двум зонам суток - 2,38 руб./кВт (день), 1,13 руб./кВт (ночь). В 2018 году планируется увеличение тарифов на 15%. Поэтому снижение расходов, связанных с потреблением электрической энергии, для нашей семьи стало актуальной задачей.

В начале работы мы выдвинули гипотезу: можно ли снизить расходы, связанные с потреблением электроэнергии в квартире, не теряя в комфорте.

Цель работы: оптимизировать потребление электрической энергии бытовыми приборами в нашей квартире.

Задачи: найти и изучить материал по энергосбережению; разобрать и внедрить методы экономии электроэнергии; провести сравнительную характеристику осветительных приборов; собрать стенд, доказывающий энергоэффективность светодиодных ламп по сравнению с лампами накаливания; проанализировать и обобщить результаты; разработать памятку школьнику по энергоэффективному использованию электробытовых приборов.

Объект исследования: электробытовые приборы жилой квартиры

Предмет исследования: энергоэффективное использование электробытовых приборов жилой квартиры

Методы исследования: теоретический анализ и изучение литературы, наблюдение, проведение эксперимента по замеру электрического тока, анализ полученных данных.

Теоретическая часть

Энергоэффективность использования бытовых приборов

Электроэнергия - энергия, передаваемая электрическим током, физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества  электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть  или получаемой из сети потребителем. Основной единицей измерения выработки и потребления электрической энергии служит киловатт-час и кратные ему единицы. [1]

Более понятный термин для потребителей электрической энергии – это товар, который мы приобретаем у энергосбытовой компании (ОАО Энергосбыт Плюс для г.Верхняя Салда). Цена на такой товар выражается в рублях за килловатт-часы, которые для снижения денежных расходов необходимо рационально, эффективно использовать.

Энергоэффективность - эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. Достижение экономически оправданной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды. Эта отрасль знаний находится на стыке инженерии, экономики, юриспруденции и социологии. [2]

Энергосбережение (сбережение, сохранение энергии) от энергоэффективности отличается тем, что направлено в основном на уменьшение энергопотребления, полезность энергопотребления, эффективность расходования энергии. Для жителей многоквартирных домов - это сокращение коммунальных расходов, для нашей страны – это экономия энергетических ресурсов, снижение себестоимости продукции в промышленности и увеличение конкурентоспособности, для энергетических компаний – снижение затрат на топливо, для планеты в целом – ограничение выбросов парниковых газов в атмосферу.

Мероприятия по энергосбережению и эффективному использованию энергетических ресурсов подразделяются на два вида – организационные мероприятия и мероприятия технического характера.

Организационные мероприятия в основном не требуют материальных затрат и имеют короткие сроки исполнения.

Мероприятия технического характера (технические мероприятия) подразделяются по срокам исполнения на краткосрочные (сроком реализации – один год); среднесрочные (со сроком реализации от двух до пяти лет) и долгосрочные со сроком реализации свыше пяти лет. Мероприятия технического характера (технические мероприятия) подразделяются также на малозатратные (в стоимостном выражении) и мероприятия, требующие значительных материальных затрат.

Организационные мероприятия

Создание рабочей группы по разработке мероприятий по энергосбережению и эффективному использованию энергии

Создание системы контроля и мониторинга за внедрением мероприятий

Назначение ответственных за рациональное использование энергии

Технические мероприятия

Проведение энергетического обследования помещения

Использование энергоэффективных режимов работы приборов

Установка приборов учета потребленной энергии

Замена ламп накаливания в помещении на энергоэффективные лампы

Закупка бытовых приборов с высоким классом энергетической эффективности

Простейшие практические советы по экономии электроэнергии в быту от информационного портала "ЭНЕРГОСБЕРЕГАЙ.РФ"

Познакомьте домочадцев с имеющимися у Вас знаниями по экономии электроэнергии и попросите их придерживаться Ваших советов. Вырабатывайте у себя и у них экономное поведение. Экономьте электроэнергию даже в тех случаях, когда за нее платит кто-то другой, например, в гостях или гостиничном номере.

Не оставляйте бесполезно работающими электроприборы и освещение, не допускайте длительного освещения пустых помещений. Не оставляйте зарядное устройство для мобильного телефона, фотоаппарата, ноутбука и т.п. включенным в розетку, когда там нет заряжаемого аппарата. Зарядное устройство при этом всё равно потребляет электрическую энергию, но использует его не на зарядку, а на нагрев. Когда зарядное устройство подключено к розетке постоянно, до 95% энергии используется впустую.

Уезжая на долгое время (например, в отпуск)  обесточьте (вытащить вилки из розеток) все электроприборы. Эта мера не только гарантирует Вам энергосбережение, но и обеспечит меру пожарной безопасности.

Содержите осветительные приборы в чистоте, а также окна и стеклянные приборы, т.к. грязь и пыль снижает эффективность освещения на 10-30%;

Не мешайте проникновению естественного света в Ваше жилище, протирайте пыль на окнах: вполне возможно, что в некоторых ситуациях Вам не придется включать освещение - будет достаточно и дневного света.

В помещениях, в которых нет необходимости в излишнем освещении, Вы находитесь нечасто и не выполняете никакой работы, требующей яркого света (коридоры, туалеты, ванные комнаты, подсобные помещения) установите лампы накаливании малой мощности.  

При использовании бытовой техники соблюдайте режимы энергосбережения и помните о различных особенностях энергопотребления приборов:

Стиральная машина. Домашний рекордсмен среди приборов по потреблению электроэнергии - расходует около15% электричества в доме. Но аппетит стиральной машины можно снизить на 30%, запомнив следующее: покупайте стиральные машины не менее класса А; загружайте всегда только полную машину белья; только при очень грязном белье устанавливайте более высокую температуру стирки - не очень грязное белье выстирается и при 40 градусах.

Пылесос. Для энергоэффективной работы имеет большое значение замена или очистка пылесборника. Не забывайте также менять или чистить фильтры очистки выбрасываемого воздуха. Забитые пылью пылесборник и фильтры уменьшают тягу воздуха и увеличивают энергопотребление пылесоса.

Электроплита. При выборе посуды для приготовления пищи, которая не соответствует размерам конфорки электроплиты, теряется 5-10% энергии.

Электрочайник. При использовании важно своевременно удалять из него накипь. Накипь образуется в результате многократного нагревания и кипячения воды и обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно, а электроэнергии расходуется больше.

Холодильник. Ставьте в прохладное место, ни в коем случае не рядом с плитой. Если температура в комнате, где стоит холодильник, достигает 30ºC, то потребление им электроэнергии удваивается. Своевременно размораживайте морозильную камеру. Толстый слой льда ухудшает охлаждение замороженных продуктов и увеличивает потребление электроэнергии.

Работа кондиционера должна производиться при закрытых окнах и дверях. Иначе кондиционер будет охлаждать улицу или другие помещения, а там где необходима прохлада, будет жарко, в связи с чем потребуется большее время на охлаждение помещения, и большее потребление электроэнергии.

Современные компьютеры имеют несколько режимов, в т.ч. специальный режим энергосбережения. При правильной его настройке можно достичь до 50% экономии электроэнергии. При этом сначала монитор автоматически переходит в режим ожидания. Этот режим намного экономичнее полного рабочего режима работы.

Установите многотарифный прибор, учитывающий электроэнергию по времени суток, что предоставляет возможность платить за электричество в ночные часы (с 23:00 до 7:00) по тарифу, который в два раза дешевле обычного, то есть позволяет существенно экономить на оплате электрической энергии. Ведь один только холодильник потребляет около четверти всей электроэнергии, но при наличии многотарифного прибора учета его работа будет стоить значительно дешевле в ночное время.

Планируя приобретение бытовой техники, обращайте внимание на класс ее энергоэффективности. Получить данную информацию можно, найдя на приборе этикетку энергоэффективности или проконсультировавшись со специалистом торговой сети. Наиболее энергоэффективным является класс- А++, А+, А; далее по убыванию – B, C, D, E, F, G.[3]

2. Практическая часть

2.1. Проведение энергетического обследования квартиры

Изучив мероприятия по энергосбережению и эффективному использованию бытовых приборов, приняли решение создать рабочую группу по энергосбережению и эффективному использованию электробытовых приборов и провести энергетическое обследование нашей квартиры.

В качестве ответственного за разработку мероприятий по энергосбережению для нашей квартиры был назначен папа, ответственным за разработку и внедрение экономических мероприятий по энергоэффективности – мама, а ответственным за рациональное использование электрической энергии – ученица 4б класса, школы №6 Мария Мезенина.

Провели энергетическое обследование и для каждого электрического прибора определили нарушения, которые мешают его эффективному использованию:

Холодильник (радиатор прибора находится близко к стенке и плохо охлаждается)

Электроплита (используется неэффективно – на больших конфорках используется маленькая посуда, часто применяется для разогрева пищи)

Чайник (имеет накипь)

Пылесос (загрязнен пылесборник)

Люстра (грязный плафон)

Освещение комнат и коридора (приборы часто работают в пустой комнате, применяются только лампы накаливания)

Компьютер (работает постоянно, не переключается в энергосберегающий режим)

Телевизор (часто работает в фоновом режиме, выключается только с пульта и переходит в «спящий» режим)

Стиральная машина (часто работает недогруженная при температуре 90℃)

Зарядные устройства телефона и ноутбука (постоянно находятся включенными в розетку)

Прибор учета электрической энергии (прибор однотарифный, имеет низкий класс точности)

Для проведения эффективного контроля и мониторинга за внедрением мероприятий по энергосбережению в нашей квартире, воспользуемся сайтом ОАО Свердловэнергосбыт Плюс (http://old.sesb.ru/personal/).

Рис.1 Личный кабинет абонента компании Свердловэнергосбыт Плюс

2.2 Внедрение энергосберегающих мероприятий

Холодильник

Примерно 30% потребляемой в квартире электроэнергии приходится на холодильник. [4] Можно ставить холодильник к стене, но не вплотную к ней, чтобы не снизить теплообмен. Лучше держать холодильник полностью заполненным, уложив там продукты, которые могут храниться и при комнатной температуре. В таком заполненном холодильнике, благодаря большой теплоемкости находящихся в нем продуктов, сохраняется более ровная температура и реже включается холодильный агрегат. Температуру в холодильнике необходимо поддерживать на уровне +3+5°С, а в морозильной камере -18°С. Этой температуры достаточно для обеспечения сохранности продуктов. При дальнейшем понижении температуры всего на 1°С потребление электроэнергии увеличивается на 5%. [5] Во многих странах холодильники подразделяются на 7 классов энергоэффективности (табл.№1). Холодильники класса А являются высокоэффективными, а холодильники класса G – имеют низкую эффективность.

Таблица №1

Классы энергоэффективности холодильников

Старый холодильник Индезит В15 имел два компрессора и класс энергоэффективности - В, поэтому расходовал большое количество электрической энергии. Кроме того, холодильник стоял очень близко к стене и плохо охлаждался, что и стало причиной его выхода из строя. После поломки старого холодильника, появилось предложение приобрести холодильник класса энергоэффективности А или А+, на что ответственный за разработку и внедрение экономических мероприятий по энергоэффективности дал свое разрешение. Холодильник Bosh KGN со светодиодной подсветкой, который мы приобрели через интернет магазин, был А+ класса. Папа установил его на некотором расстоянии от стены, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха и хорошее охлаждение радиатора.

Рис.2 Холодильник класса А+ со светодиодной подсветкой

2.2.2 Электроплита

Наш дом оборудован стационарными электроплитами, поэтому внедрение энергосберегающих мероприятий по отношению к этому прибору является особенно актуальным. Электроплиту необходимо использовать только для приготовления пищи. Разогревать пищу можно в микроволновке, а воду кипятить в электрочайнике с автоматическим отключением. В этом случае экономится до 15 % электрической энергии. После приготовления пищи одна или две конфорки остаются горячими, поэтому можно поставить на них холодную воду, перед тем как залить ее в чайник.

Сейчас, зная энергоэффективные правила, готовлю яичницу, выбирая конфорку, соответствующую размеру сковороды, а когда разогреваю пищу - пользуюсь микроволновкой.

Диаметр конфорки большой Выбираем меньшую конфорку

Рис.3 Правильно готовим на электроплите

2.2.3 Чайник

Воду кипятить лучше в электрическом чайнике с автоматическим отключением. Во-первых, он отключается сразу после закипания воды, во-вторых, нагрев воды осуществляется быстрее, чем на электроплите. Для рационального использования этого прибора необходимо следить, чтобы нагревательный элемент не имел накипи. Накипь образуется в результате многократного нагревания воды и обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно, а энергии расходуется больше. 

Рис.4 Чайник до удаления накипи и после

Чтобы убрать накипь можно использовать специальные порошки, которые продаются в хозяйственных магазинах или раствор лимонной кислоты.

2.2.4 Пылесос

При использовании пылесоса на треть заполненный пылесборник ухудшает всасывание на 40%, соответственно, на эту же величину возрастает потребление электроэнергии. После использования пылесоса необходимо чистить пылесборник.

Рис.5 Чистим пылесборник

2.2.5 Энергоэффективное освещение

Сочетание хорошего естественного освещения, оптимальных размеров оконных проемов и регулируемого искусственного освещения может обеспечить энергосбережение до 50%.[4] Потребность в искусственном освещении уменьшается при светлых интерьерах в помещениях, которые создают ощущение более светлого пространства. Поэтому, делая ремонт в комнате, клеим светлые обои.

Рис.6 Оклеиваем комнату светлыми обоями

Загрязненные плафоны люстры снижают освещенность на 10-30%, поэтому протираем плафоны и лампы.

Рис.7 Протираем плафоны

Мыть окна нужно не реже двух раз в год, особенно это актуально перед зимним периодом, когда естественного освещения становиться мало.

Рис.8 Моем окна

Рис.9 Сравнительная характеристика ламп

Сравнивая характеристики источников света, пришли к выводу, что необходимо заменить лампы накаливания на светодиодные лампы.

В качестве доказательства низкого потребления электроэнергии светодиодными лампами проведем опыт. Возьмем две лампы: накаливания и светодиодную, подключим их к одному источнику питания и измерим ток в цепи. Ток измеряется амперметром, который подключается последовательно с нагрузкой. Для определения потребленной энергии воспользуемся формулой W=U*I*t, где U – напряжение, I – ток в цепи, t – время работы приемника.

Рис.10 Подключение прибора для измерения тока

Соберем простейший стенд, где в качестве источника электрической энергии будет несколько гальванических элементов (соединены последовательно). В качестве нагрузки используем лампу накаливания и светодиод. Сделаем разрыв в цепи, для подключения амперметра.

Рис.11 Стенд для проведения опыта по замеру электрического тока

Результаты опыта занесем в таблицу №2. Таблица №2

Вывод: светодиодная лампа потребляет заметно меньше электрической энергии, при одинаковом напряжении, времени работы и том же световом потоке, поэтому ее выгоднее использовать, чем лампу накаливания.

Светодиодные лампы достаточно дороги, поэтому меняли лампы постепенно. После выхода из строя галогеновой лампы или лампы накаливания сразу покупали светодиодную лампу. В течение 2-х лет в нашей квартире заменены почти все лампы на энергоэффективные – светодиодные.

Рис.12 Замена ламп накаливания на светодиодные в коридоре

Стараемся разумно потреблять электрическую энергию, выключая лампочки там, где они не нужны. Для чтения книг применяем местное, а не общее освещение.

Рис.13 Выключаем общее освещение в пустой комнате

2.2.6 Компьютер, телевизор

В нашей квартире домашний компьютер включен постоянно. Необходимо выключать его или переводить в спящий режим, если нет необходимости в его постоянной работе. При непрерывной круглосуточной работе компьютер потребляет в месяц 70-120 кВт*ч в месяц. Если непрерывная работа нужна, то эффективнее для таких целей использовать ноутбук или компьютер с пониженным энергопотреблением.

Рис.14 Настраиваем спящий режим компьютера

Для наглядной демонстрации того, что расход электроэнергии в режиме ожидания у телевизоров соизмерим с потреблением энергии в рабочем режиме, решим задачу. Задача.

Дано: мощность телевизора в рабочем режиме – 80 Вт, в режиме «stand-by» - 10 Вт; время работы в рабочем режиме – 3 часа, в режиме «stand-by»  - 21 час.

Рассчитать процент потребления электроэнергии телевизором в рабочем режиме и в режиме «stand-by» .

Решение: Потребление энергии в рабочем режиме W=3*80=240 (Вт*ч). Потребление энергии в режиме «stand-by» W=21*10=210 (Вт*ч).

Ответ: 53% и 47%.

Вывод: потребление энергии за сутки в режиме «stand-by» соизмеримо с потреблением энергии в рабочем режиме.

Зарядные устройства телефонов и ноутбуков тоже расходуют электроэнергию.

Рис.15 Выключаем телевизор и зарядные устройства из розетки

2.2.7 Стиральная машина

Далеко не все машины выбирают оптимальное количество воды при неполной загрузке. Чем больше воды и чем больше температура стирки, тем больше энергии израсходует машина. При неполной загрузке машина перерасходует до 15% энергии, при неверной программе стирки до 30 процентов. Кроме того, машину нельзя перегружать, т.е. укладывать больше белья, чем указано в инструкции. Электрический двигатель стиральной машины в таком режиме будет потреблять на столько процентов больше энергии, на сколько перегружена машина.

Рис.16 Тщательно взвешиваем белье перед загрузкой в стиральную машину

2.2.8 Счетчик электрической энергии

Электросчетчик является расчетным прибором, по показаниям которого осуществляется расчет за потребленную электроэнергию. В связи с этим данный прибор подлежит метрологической аттестации или государственной поверке. Согласно ГОСТу 6570-96 «Счетчики активной и реактивной энергии индукционные» срок эксплуатации однофазных счетчиков электроэнергии класса точности 2,5 (установленных в большинстве квартир) истек. Для учета электроэнергии гражданами-потребителями должны использоваться приборы только класса точности 2,0 и выше (например, 1,0).

Заменим устаревший однотарифный индукционный счетчик (класс точности 2.5) на современный двухтарифный электронный (класс точности 1). Замена счетчика позволит экономить. В качестве самого простого примера можно привести стирку в стиральной машине. Нужно выбрать режим с возможностью отложить начало стирки на ночное время, и наши затраты значительно снизятся. Можно заряжать бытовые приборы с аккумулятором в ночное время. Не стоит забывать и о приборах, которые работают в квартире круглосуточно, за них мы теперь также будем платить меньше. Кроме того, ночной тариф распространяется на праздничные и выходные дни.

Рис.17 Меняем счетчик электрической энергии на электронный

Выводы

Наша работа по внедрению энергосберегающих мероприятий в квартире длится уже 2 года. По данным сайта ОАО «Свердловэнергосбыт Плюс» можно построить график расхода электрической энергии за несколько лет.

Рис.18 График расхода электрической энергии с 2012 по 2015гг (в кВт*час)

Из графика видно, что расход электрической энергии в нашей квартире с 2013 года сократился на 28% (синий график), а за 7 месяцев (июнь-декабрь) с 2012 года на 37,5% (красный график). Работа по энергосбережению ведется до сих пор, но уже сейчас я могу сделать следующий вывод: снизить расходы, связанные с потреблением электрической энергии в квартире, не теряя при этом в комфорте, можно. Моя гипотеза подтвердилась.

Заключение

Энергоэффективность в квартире – это рациональное использование электрической энергии. Использование меньшего количества энергии для обеспечения прежнего уровня комфортности.

Изучив литературу и интернет источники по энергосбережению и энергоэффективности, использовали советы по экономии электроэнергии в квартире.

В ходе работы выполнены следующие задачи: найден и изучен материал по энергосбережению и энергоэффективному использованию бытовых приборов, разработаны и внедрены способы экономии электроэнергии требующие и не требующие материальных затрат, приведены сравнительные характеристики осветительных приборов, собран стенд, доказывающий энергоэффективность светодиодных ламп по сравнению с лампами накаливания. Решена задача, демонстрирующая то, что расход электрической энергии в режиме ожидания у телевизоров соизмерим с потреблением энергии в рабочем режиме, сделаны и обобщены результаты, подготовлена памятка школьника по энергоэффективному использованию электробытовых приборов (Приложение №1).

При выполнении работы научились осуществлять поиск информации в технической литературе и интернете, решать технические задачи, проводить опыты, анализировать и внедрять полученные в ходе работы результаты.

Приложение №1

Памятка школьника

Энергоэффективное использование электробытовых приборов

Холодильник

Температура холодильника должна быть +3+5°С

Температура морозильной камеры должна быть -18°С

Заполни холодильник продуктами

Используй холодильник класса энергоэффективности «B» и выше

Ставь холодильник в самом холодном месте кухни, далеко от радиаторов отопления и плиты

Своевременно размораживай морозильную камеру

Не ставь холодильник близко к стене

Электроплита

Используй электроплиту только для приготовления пищи

Выбирай конфорку соответствующую диаметру посуды

Электрочайник

Используй чайник с автоматическим отключением

Своевременно удаляй накипь

Пылесос

После использования пылесоса чисти пылесборник

Осветительные приборы

Мой окна не реже двух раз в год, особенно перед зимним периодом

Делая ремонт, клей светлые обои

Чаще мой плафоны осветительных приборов

Когда это возможно используй местное, а не общее освещение

Выключай освещение в пустой комнате

Используйте энергоэффективные световые приборы, например, светодиодные лампы

Компьютер

Если компьютер не используется, выключай его или переводи в спящий режим

Телевизор, музыкальный центр, блоки питания сотовых телефонов

Выключайте приборы из розетки

Стиральная машина

Загружай стиральную машину в соответствии с инструкцией

Используй щадящие режимы работы

Применяй режим отложенной стирки

Счетчик электрической энергии

Используй счетчик класса 2 и выше

Применяй двухтарифный счетчик

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

Википедия. Электроэнергия. [Электронный ресурс]/[сайт]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/электроэнергия

Википедия. Энергоэффективность. [Электронный ресурс]/[сайт]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/энергоэффективность

Информационный портал Энергосберегай.рф. Практические советы по экономии электроэнергии в быту. [Электронный ресурс]/[сайт]. URL: http://энергосберегай.рф/index.php?option=com_content&view=article&catid=78&id=123

Кравченя Э.М.. Охрана труда и основы энергосбережения: уч.пособие/ Э.М.Кравчесня, Р.Н.Козел, И.П.Свирид. – Минск: Тетра Системс, 2004.-288 с.:ил.

Данилов Н.И. Энергосбережение.- Екатеринбург, Энерго-Пресс,1999.