Использование энергосберегающих источников света, 9 класс

Муниципальное образовательное учреждение

Иркутского районного муниципального образования

«Оёкская средняя общеобразовательная школа»

Научно-исследовательская работа по теме:

«Использование энергосберегающих источников света»

Выполнил:

Богрянцев Александр

Ученик 9 класса

МОУ ИРМО «Оёкская СОШ»

Руководитель:

Алейников Виктор

Александрович, учитель

физики МОУ ИРМО

«Оёкская СОШ»

2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3 стр.

Теоретическая часть

Глава 1. Устройство и механизм действия традиционного и инновационного источников света…………………………………………………………….5 стр.

Глава 2. Вопрос экономии …………………………………………………9 стр.

Глава 3. Вопрос экологии ……………………….......................................12 стр.

Выводы………………………………………………………………………14 стр.

Практическая часть………………………………………………………15 стр.

Заключение……………………………………………………………… ..16 стр.

Список литературы…………………………………………………….....18 стр.

Приложение

Введение

В течение последних десятилетий стало очевидно, что человеческая деятельность оказывает существенное негативное влияние на природу. Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы играет энергосбережение.

Проблема разумного использования энергии является одной из наиболее острых проблем человечества. Современная экономика основана на использовании ископаемых энергетических ресурсов, запасы которых истощаются, не возобновляясь. Современные способы производства энергии наносят непоправимый ущерб природе и человеку. Использование невозобновляемых источников энергии усугубляет уже заметное глобальное изменение климата. Необходимо что-то делать уже сейчас для предотвращения экологической катастрофы. Эффективное использование энергии — ключ к успешному решению этой проблемы!

Тенденция к энергосбережению, захватившая внимание всего мира, не обошла стороной и Россию. Отчасти этим можно объяснить возрастающую популярность использования энергосберегающих ламп в нашей стране. Много споров на сегодняшний день вызывает вопрос о запрете на оборот ламп накаливания в целях повышения энергоэффективности. Населению России предлагается полностью перейти на применение энергосберегающих источников света.

Очевидно, что экономия электроэнергии является важной характеристикой, которая отличает энергосберегающие лампы от традиционных ламп. Но существует и ряд проблем. Недавно Всемирная организация здравоохранения, со ссылкой на министерства здравоохранения Канады и Великобритании, заявила, что столь популярные энергосберегающие лампы вовсе не безопасны: в них содержится высокотоксичная ртуть, а радиационный фон и электромагнитное излучение равны тем, что возникают при свете ультрафиолета. В Европе, например, отработавшие своё энергосберегающие лампы собирают в специальные контейнеры для токсичных отходов. А у нас производители не считают своим долгом даже проинформировать покупателя о такой необходимости.

В связи с этим, в своем проекте мы попытаемся разобраться в неоднозначной ситуации, связанной с переходом на энергосберегающие источники света.

Какова цена вопроса? Что лучше: традиционная лампа накаливания или энергосберегающая лампа? Какие проблемы сопровождают массовое использование энергосберегающих источников света?

Нам предстоит узнать, как организовать свою деятельность и использовать доступные технологии для того, чтобы экономно расходовать энергию.

Цель этого проекта заключается в изучении круга проблем, связанных с переходом на энергосберегающие источники света.

Задачи:

Изучить научную литературу по теме проекта.
Определить круг проблем, связанных с переходом на энергосберегающие источники света.
Исследовать уровень осведомленности учащихся и учителей Оёкской СОШ о проблемах использования энергосберегающих источников света.
Разработать информационный буклет для населения по вопросам энергосбережения.

Теоретическая часть

Глава 1. Устройство и механизм действия традиционного и инновационного источников света

Человек 80% информации воспринимает глазами. Органы зрения позволяют воспринимать окружающий нас мир только при определенной освещенности. Свет- это важный элемент в жизни человека. Необходимость заставила человека искать решения в разработке более сильного (яркого) освещения. Как нам раньше казалось, с изобретением лампочки накаливания мы получили все. Лампочки создают комфорт, просты в обслуживании. Но прогресс не стоит на месте. Поиск более экономичных и комфортных с большим сроком службы осветительных приборов стал наиважнейшей задачей.
С приходом новых технологий и материалов появляются все более совершенные источники света.

Лампа накаливания

12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическую свечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.

Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.

Энергосберегающая лампа

Разработка и производство люминесцентных ламп связано с именем Сергея Ивановича Вавилова, под руководством которого был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А. Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов были награждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был также одним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУ прочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическом воздействии на человека.

Компактная люминесцентная лампа или энергосберегающая лампа (ЭСЛЛ) состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока.

Цоколь предназначен для подключения лампы к сети.
Электронный блок (ЭПРА: электронный пускорегулирующий аппарат) обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение люминесцентной лампы. ЭПРУ – это электронный преобразователь напряжения. Благодаря ЭПРА энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам.

Сама люминесцентная лампа представляет собой колбу с рабочим газом. Люминисцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а её внутренние стенки покрыты люминофорным покрытием. Внутренние стенки колбы покрыты люминофором, который светится при прохождении тока через газ. В колбу вмонтировано два электрода, представляющие собой нити накала.

ЭСЛЛ различаются:

по мощности: 15—55 ватт (эквивалентно 60—220 ватт);
по оттенку: более теплый оттенок — более холодный;
по цоколю: обычный цоколь или миниатюрный;
по фигуре колбы: линейная — спиралевидная;
по размерам: чем мощнее — тем больше.

Срок эксплуатации. Лампа накаливания.

Лампа накаливания, работает на принципе теплового излучения. В лампах накаливания телом накала является вольфрамовая нить, свитая в спираль и нагреваемая до высокой температуры электрическим током. При продолжительной работе лампы, нить накала, постепенно испаряясь, уменьшается в диаметре, пока не перегорит. Наиболее частая причина выхода из строя лампы накаливания – перегорание нити накала.

Срок эксплуатации. Энергосберегающая лампа.

Электронный блок лампы преобразует сетевое напряжение 220В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. 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. Более теплый или более холодный оттенок света определяется видом люминофора.

Механизм работы энергосберегающей лампы позволяет избежать проблемы перегорания нити накала, благодаря чему она имеет более длительный срок службы. Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12000 часов (как правило, длительность срока службы указывается производителем на упаковке товара) и превышает срок использования лампы накаливания в 6 - 15 раз.

Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания.

Глава 2. Вопросы экономии

Вопросы экономии мы рассмотрим с двух позиций: первая - экономия электроэнергии как таковой и вторая позиция – экономия материальных затрат населения.

Лампа накаливания

Известно, что лампы накаливания лишь 10% энергии преобразуют в свет, остальные 90% превращаются в тепло и «пускаются на ветер».

Вывод:

Более экономичны лампы, баллоны которых наполнены инертным газом (криптоном, аргоном в смеси с азотом, ксеноном, в среде которых вольфрамовая нить не окисляется).
Чем короче и большего диаметра нить, тем выше температура её нагрева, а, следовательно, и экономичность..

При использовании ламп накаливания экономию энергии могут дать такие мероприятия:

Замена двух ламп меньшей мощности на одну сравнительно большей мощности;
Периодическая чистка ламп, плафонов и осветительной арматуры от пыли и грязи; снижение уровня освещенности в подсобных помещениях, коридорах и т. п.;
Применение светорегуляторов, позволяющих в широких пределах плавно изменять уровень освещенности;
Использование автоматических выключателей и таймеров.

Энергосберегающая лампа

Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удаётся добиться снижения потребления электроэнергии на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке. ЭСЛЛ потребляют в 3-10 раз меньше энергии. То есть, в свет преобразуется более 70% потребляемой электроэнергии.

Один из самых важных вопросов, вытекающих из постоянного повышения тарифов на коммунальные услуги: свет, газ, воду, обслуживание зданий, следующий: а нельзя ли как-то снизить величину затрат на оказываемые коммунальные услуги?

Выдвигаемая гипотеза: Если заменить хотя бы часть ламп накаливания и люминесцентных ламп, используемых для освещения дома, на ЭСЛЛ (энергосберегающие люминесцентные лампы), то, возможно, эти действия позволят снизить величину затрат на оказываемые услуги.

Используя ЭСЛЛ, вы экономите свои деньги. Заменив все лампочки в квартире на ЭСЛЛ, вы платите за освещение в 5 раз меньше. Например, за электроэнергию, то есть за все электроприборы (в том числе чайник, утюг т.д.), можно платить в 2 раза меньше. Платили 300, теперь — 150 руб. С учетом экономии 150 руб. в месяц все лампы окупятся за два года. После чего они в течение более шести лет станут приносить эти 150 руб. как чистую прибыль. Между тем лампы накаливания уже через год придется менять. При повышении цен на энергию срок окупаемости сокращается.

Приведем еще один простой расчет. Ресурс энергосберегающей лампы в 10 раз превышает ресурс обыкновенных лампочек, цена которых составляет около 20 руб. за 1 шт. Таким образом, только на покупке ламп можно выиграть 200 руб. Кроме того, за срок своей службы 11-ваттная экономичная лампа сэкономит 490 кВт-ч электроэнергии, что по современному тарифу для бытовых потребителей (0,60 руб. за 1 кВт-ч) составит 784 руб. Итого, суммарные «предотвращенные затраты» на каждую лампочку ценой в 100 руб. составят около 800 руб.! Если же принять во внимание неизбежный дальнейший рост тарифов на электроэнергию, то экономия будет возрастать пропорционально ему. При ежедневном «нагаре» в 5 часов энергосберегающая лампа мощностью 11 Вт окупит себя менее чем за 2 года.

Глава 3. Вопрос экологии

Лампа накаливания

Материалы, применяемые при ее изготовлении в основной массе натуральные, природные (стекло и металлы). При правильной утилизации эти лампы не наносят вреда окружающей среде. Однако! Способы получения энергии, для того, что бы зажечь эту лампу наносят вред природе. Известно, что для получения электрической энергии тоннами сжигается ископаемое топливо. Не секрет, что изменение климата на нашей планете многие ученые связывают с выбросом в атмосферу огромного количества углекислого газа, создающего парниковый эффект. Урон, наносимый окружающей среде современной энергетикой, столь велик, что угрожает прекратить существование человеческой цивилизации гораздо раньше, чем будут исчерпаны запасы ископаемого топлива.

Энергосберегающая лампа

При ее эксплуатации используется меньшее количество электрической энергии, а значит и меньшее количество ископаемого топлива для его получения. Используя меньше ископаемого топлива для получения энергии, мы уменьшаем количество вредных выбросов в атмосферу. Сэкономленную энергию можно использовать взамен вновь производимой, и за счет этого тоже снизить загрязнение окружающей среды. Однако! Компактные люминесцентные лампы содержат 3-5 мг ртути. Разрушенная или повреждённая колба лампы может высвободить пары ртути, что может вызвать отравление ртутью. В Москве перегоревшие люминесцентные лампы бесплатно принимаются для дальнейшей переработки в районных ДЕЗ или РЭУ, где установлены специальные контейнеры. Но как обстоит дело в других регионах, в частности, у нас в Иркутске – это вопрос? Зачастую на проблему утилизации компактных люминесцентных ламп обычно не обращают внимания, и лампы часто выбрасываются вместе с обычным мусором.

Выводы

Вывод №1.

Из приведенного выше анализа следует что, ЭСЛЛ намного лучше ламп накаливания.

Еще раз обозначим эти преимущества:

Экономия электроэнергии.
Экономя электроэнергию, мы уменьшаем потребность в топливе.
Экономия материалов и металлов по сравнению с лампами накаливания: экономия ресурсов планеты.
Мгновенное зажигание, что является существенным достоинством по сравнению с лампами накаливания.
Компактность и наличие стандартного цоколя позволяют легко и быстро заменить в квартире обычные лампы накаливания на ЭСЛЛ.
Используя ЭСЛЛ, вы экономите свои деньги.

Вывод №2.

На сегодняшний день население России массово не готово перейти на применение ЭСЛЛ.

Зависимость срока службы от колебаний частоты в электросети приводит к тому, что в России он может равняться или даже быть меньше срока службы ламп накаливания. Основными причинами, снижающими срок службы лампы являются нестабильность напряжения в сети, частое включение-выключение лампы. Заявляемые производителями сроки службы, измеряемые до десяти тысяч часов не соответствуют действительности в прерывистом цикле эксплуатации (вкл.-выкл.). Использование широко распространенных выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп, что значительно снижает срок их эксплуатации.

Практическая часть

В данной практической части мы проанализировали уровень осведомленности учащихся и учителей Оёкской СОШ по заявленной в теме проекта проблеме.

В ходе анкетирования были заданы следующие вопросы:

Какие источники света Вы знаете?
Объясните принцип действия источников света.
Знаете ли Вы преимущества и недостатки энергосберегающих ламп и обычных ламп накаливания?
Использование энергосберегающих источников света;

В анкетировании приняло участие 48 человек, в том числе 6 учителей, 16 учеников старших классов, 26 учащихся средних классов.

Полученные результаты оформлены в виде диаграмм.

Диаграмма №1.

Диаграмма №2.

Выводы:

Недостаточная осведомленность в вопросах энергосбережения у учителей и учащихся Оёкской СОШ.
Приоритет выбора энергосберегающих ламп несет личную материальную выгоду и в малой степени связан с глобальными экологическими проблемами.

Заключение

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. Мы все должны научиться использовать новые технологии и знания, чтобы использовать энергию более эффективно, чтобы сделать больше работы, получить больше услуг, полностью удовлетворить свои потребности, но при этом потребить как можно меньше энергии. В решении таких глобальных проблем, как предотвращение всемирной экологической катастрофы, ни один человек не может сделать всё, но каждый может сделать хотя бы что-то. Используйте наши рекомендации, и это будет ваш личный вклад в решение глобальной проблемы. Результат своей деятельности вы ощутите именно на местном уровне, у себя дома или в школе, и сможете его оценить по достоинству. Обращаем ваше внимание на то, что население России в большинстве своём, пока не оплачивает полную стоимость потреблённой энергии, однако все мы должны быть готовы к тому, что вскоре оплата приблизится к стопроцентной, а это значит – стремительно возрастёт, и тогда оплата энергии станет самой настоящей головной болью для потребителей. Именно по этому применение энергосберегающих технологий во всех секторах экономики и у вас дома оградит нас всех от слишком больших финансовых затрат в будущем. Проверено и доказано, что энергосбережение на всех уровнях гарантирует положительный эффект.

Перспективы.

Технический прогресс не стоит на месте. Одним из новых источников света, которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное), являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящего времени световая отдача увеличена от 0,2 лм/Вт до 100 лм/Вт. Сегодня уже выпускаются серийно не только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (для некоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы (десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт). Совершенно очевидно, что в скором времени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания, но и люминесцентным лампам.

Список литературы

http://ru.wikipedia.org/wiki/.
Дягилев Ф.М. "Из истории физики и жизни ее творцов", М. Просвещение, 1996г.
Данилов Н.И., Тимофеева Ю.Н., Щелоков Я.М. «Энергосбережение для начинающих» Екатеринбург,2004г. стр54-63
Максаковский В. П. Учебник географии 10 кл.- Москва: Просвещение, 2006г.
Малинин Г. Изобретатель "русского света". – Саратов: Приволжское кн.изд-во, 1999г.
Незнанов Г. П., Янсон Ю. А., Незнанова Е. В. «Энергосбережение в школе, дом, на работе» Кемерово 2006г., стр. 14-25
Перышкин А. В. Учебник физики 7-9 кл.- Москва: Просвещение, 2007
Сергеев С. К., Измайлов В. В. Учебное пособие «Энергосбережение».- Тверь: «Альфа- Пресс», 2004г.