Исследовательский проект "Новый век, новые технологии, новые возможности"

Содержание

Введение

Паспорт проектной работы.………………………………………………………………..….3-4

Научно-исследовательская часть

Глава 1. Лампа накаливания

1. 1.1 История открытия …..….………..………………………………………………..……..5

1.2 Современные проблемы человечества…………………………………………..….…5-6

1. 1.3 Устройство и принцип действия…………………………………………………..…....6

2. 1.4 Преимущества и недостатки ………………………………………………………....6-7

3. 1.5 Ограничения импорта, закупок и производства……… ……………………………7-8

Глава 2. Компактная люминесцентная лампа

1. 2.1. История открытия………………………………………………………………….…..8

2. 2.2 Устройство и принцип действия……………………………………………………….8

3. 2.3 Преимущества и недостатки ………………………………………………………..9-10

Глава 3. Влияние на человека. Выводы ученых……………………….…………………10-11

Глава 4. Эффективность использования энергосберегающих ламп в

1. домашних условиях (эксперимент)………………………………………………………..11

Глава 5. Как выбрать КЛЛ?...................................................................................................11-12

Глава 6. Утилизация…………………………………………………………………………12-13

Глава 7. Что нам известно о КЛЛ? (социологический опрос)…………..…............................13

Заключение……………………………………………………………………………….…14-15

Список информационных источников…………………………………………………..….16

Приложения…………………………………………………………………………….…...17-24

Фотогалерея……………………………………………………………………..……………...25

Введение.

Паспорт проектной работы

Научно-исследовательская часть

Глава 1. Лампа накаливания

1.1 История открытия.

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 Эдисон. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу со временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл патрон, цоколь и выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

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 Эдисона могла использоваться достаточно продолжительное время.

1.2 Современные проблемы человечества.

Проблемы энергосбережения в современных условиях приобретают все большую актуальность. Мировое сообщество обеспокоено надвигающимся энергетическим кризисом и прилагает огромные усилия по изысканию новых технологических и технических решений, направленных на сокращение потребления энергии, а также планирует использование возобновляемых источников энергоснабжения.

Экономное использование электроэнергии позволит сократить объемы использования энергетических ресурсов, а значит снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемом. Электроэнергия считается самым чистым видом энергии, но её выработка все равно наносит вред экологии. Тем самым каждый из нас может внести свой посильный вклад в общее дело сохранения природы. Кроме того, увеличение эффективности использования электроэнергии – это и реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество.

Свою работу я решил посвятить проблеме сохранения электроэнергии за счет повсеместного применения новых энергосберегающих ламп. Тенденция к энергосбережению, захватившая внимание всего мира, не обошла стороной и нас. Отчасти этим можно объяснить возрастающую популярность использования энергосберегающих ламп в нашей стране.

Является ли экономия электроэнергии единственной характеристикой, которая отличает энергосберегающие лампы от традиционных ламп накаливания, и на что следует обращать внимание при покупке и эксплуатации энергосберегающих ламп?

Чтобы разобраться в данных вопросах, сначала стоит сказать о том, как устроены традиционная и энергосберегающая лампы.

1.3 Устройство и принцип действия.

Ла́мпа нака́ливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама. В лампе используется эффект нагревания проводника при протекании через него электрического тока. Температура тела накала резко возрастает после включения тока.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводимости 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. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

1.4 Преимущества и недостатки.

Преимущества:

• высокий индекс цветопередачи, Ra 100;

• налаженность в массовом производстве;

• низкая цена;

• небольшие размеры;

• отсутствие пускорегулирующей аппаратуры;

• нечувствительность к ионизирующей радиации;

• чисто активное электрическое сопротивление;

• мгновенное зажигание и перезажигание;

• невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения;

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

• возможность работы на любом роде тока;

• нечувствительность к полярности напряжения;

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

• отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях);

• отсутствие гудения при работе на переменном токе;

• непрерывный спектр излучения;

• приятный и привычный в быту спектр;

• устойчивость к электромагнитному импульсу;

• возможность использования регуляторов яркости;

• не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату.

Недостатки:

• низкая световая отдача;

• относительно малый срок службы;

• хрупкость, чувствительность к удару и вибрации;

• бросок тока при включении (примерно десятикратный);

• при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона;

• резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;

• лампы накаливания представляют пожарную опасность, нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

• световой КПД ламп накаливания весьма мал и не превышает 4 %.

1.5 Ограничения импорта, закупок и производства

Юлиан Айзенберг, доктор технических наук, профессор утверждает, что за час работы лампа накаливания 100 Вт использует 100 Вт электроэнергии, а энергосберегающая - 20 Вт и при этом даёт больше света. За срок службы она генерирует в 60-80 раз больше световой энергии, чем «обычная лампочка». Не говоря уже о том, что за время службы одной КЛЛ перегорят 10 ламп накаливания. По данным Ю. Айзенберга, мы существенно отстаём от остального мира. Если сегодня в Китае на 100 жителей уже приходится 80 энергосберегающих ламп, а в Европе - 35-40, то на 100 россиян - всего 2-3.
23 ноября 2009 года Д. А. Медведев подписал принятый ранее Государственной думой и утверждённый Советом федерации закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Согласно документу, с 1 января 2011 года на территории страны не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более, а также запрещается размещение заказов на поставку ламп накаливания любой мощности для государственных и муниципальных нужд.

Глава 2. Компактная люминесцентная лампа.

2.1 История создания КЛЛ.

История люминесцентных ламп началась ещё в тридцатые годы 20-го века, а активно они стали использоваться примерно через два-три десятилетия. Официально первая лампа была создана инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюитом. Также их разработка связана с именем русского ученого С. И. Вавилова. Именно под его руководством был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое.

1906 г - изобретение ртутной дуговой лампы высокого давления.

1958 г - создание первых галогеновых ламп накаливания.

1961 г – создание первых натриевых ламп высокого давления.

1983 г - рождение КЛЛ.

2.2 Устройство и принцип действия.

Энергосберегающая лампа 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. ЭПРА преобразует сетевое напряжение 220В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. Благодаря ЭПРА энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам. Люминесцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а ее внутренние стенки покрыты люминофорным покрытием. 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.

2.3 Преимущества и недостатки.

Энергосберегающие лампы – это источники света, которые имеют преимущества перед лампами накаливания.

Преимущества энергосберегающих ламп:

- высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в несколько раз;

- люминесцентные энергосберегающие лампы расходую электроэнергии во много раз меньше (экономия электричества примерно 80%);

- энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, запитанной на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90% электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.

• большой срок службы;

• низкое потребление электроэнергии;

• заводская гарантия на люминесцентные лампы;

• расположенная в цоколе аппаратура устраняется стробоскопический эффект и обеспечивается стабильный световой поток при пульсациях напряжения питания, устраняя тем самым эффект усталости глаз при работе за компьютером;

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

Отрицательные стороны:

- фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость;

- их стоимость выше, чем у привычных нам лампочек;

- в энергосберегающих лампах применяются пары ртути, при повреждении такой лампы они тут же выходят наружу;

- конструкция самого стекла, она выполнена в виде спирали, и не всегда уместна в различных люстрах.

- не всем приемлем свет такой лампы – он ярче и белее, и не зря, как исследовали ученые, такой свет может быть вредным для страдающих кожными заболеваниями, из-за своей активности света.

- у энергосберегающих ламп встречается мерцание.

- человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 см.

Глава 3. Влияние на человека. Спорные выводы ученых.

 Новое всегда с трудом пробивает дорогу, не стали исключением из этого правила и энергосберегающие лампы. Немецкий врач Александер Вунш на основании проведенных исследований влияния электрических источников света на здоровье человека пришел к выводу, что лампы накаливания являются наиболее приближенными к естественному свету, а энергосберегающие лампы могут нанести серьезный вред здоровью и привести к гормональным изменениям в организме.

"При несоблюдении правил обращения с энергосберегающими лампами у человека может развиться любое заболевание, в том числе сахарный диабет, остеопороз, нарушения работы сердечной и иммунной системы" - предупреждает Александер Вунш. Кроме того, энергосберегающие лампы повышают риск заболевания раком груди и простаты, — уверен специалист.

Использование ртути в таких лампах также повышает уровень связанного с ними риска. «Мне непонятно, почему политики и даже экологические организации продолжают настаивать на широком использовании содержащего ртути продукта, каким являются энергосберегающие лампы», — подчеркнул Вунш. По его мнению, энергосберегающие лампы повышают риск развития простаты и рака груди, а использование ртути в этих лампах повышает их уровень вредности для здоровья во много раз.

Исследования ученых ассоциации Британских дерматологов также подтвердили опасность для здоровья энергосберегающих ламп. От модных лампочек могут пострадать люди с повышенной чувствительностью кожи, так как энергосберегающие лампы излучают более интенсивный свет, чем лампы накаливания. У людей с фоточувствительной кожей от освещения энергосберегающих ламп могут обостриться уже имеющие кожные заболевания, а также наблюдаться частые головные боли и головокружения у больных эпилепсией. Уровень ультрафиолетового излучения, вырабатываемого энергосберегающими лампами, может также оказывать негативное влияние на здоровье, как и воздействие солнца на улице. Чтобы исключить это воздействие, ученые советуют использовать энергосберегающие лампы с защитными от ультрафиолета экранами.

А окулист из Мюнхена Бернхард Лахенмайр назвал запрет на использование ламп накаливания «полнейшей чепухой». По его словам, при использовании энергосберегающих ламп могут пострадать люди с искусственным хрусталиком старого типа, у которого нет защиты от ультрафиолетового излучения.

Глава 4. Эффективность использования энергосберегающих ламп в домашних условиях (эксперимент).

Проведем теоретическое исследование и узнаем, какие лампы более эффективны.

Исследования эффективности ламп накаливания (100Вт) и энергосберегающих ламп (20 Вт). (Приложение 1)

Расчет ведется исходя из того, что лампа включена 6 часов в день. Также считается, что 1 энергосберегающая лампа в 20 Вт по светоотдаче лампе накаливания в 100 Вт

Таким образом, три энергосберегающие лампы дают экономию 12277,92 рублей за 3,5 года и окупаются за восемь месяцев их использования. (Приложение 2)

Провели эксперимент. Мы заменили в жилом доме обычные лампы накаливания на энергосберегающие лампы.

Таким образом, эффективность использования энергосберегающих ламп составила – 53,2%. (Приложение 3)

Используя энергосберегающие лампы, мы экономим электроэнергию. Следовательно, для ее получения необходимо перерабатывать меньше нефти, газа и угля. А это, в свою очередь, позволит уменьшить объем выбросов вредных веществ в атмосферу.

Глава 5. Как выбрать КЛЛ?

Каких бы выводов не делали ученые, в скором времени мы будем вынуждены заменить все лампы накаливания на энергосберегающие лампы. Как же их выбрать и эксплуатировать, чтобы они причиняли наименьший вред нашему здоровью?

Определившись с отличиями энергосберегающих ламп от традиционных ламп накаливания, перейду к ответу на вопрос о том, на что важно обращать внимание при покупке энергосберегающих ламп:

• габаритные размеры,

• форму лампы,

• мощность лампы,

• тип цоколя,

• цветовую температуру,

• срок службы лампы.

(Приложение 4,5)

Как же максимально обезопасить себя и свое здоровье, и стоят ли пресловутые сэкономленные киловатты тех рисков, что связаны с эксплуатацией КЛЛ?

К сожалению, полностью отказаться от использования КЛЛ для многих из нас, при существующих тарифах на электроэнергию, представляется нелегким делом. Но перед покупкой необходимо детально рассмотреть все критерии, следуя которым возможно будет приобрести и использовать максимально безопасные в быту энергосберегающие лампы. Вот самые главные из них.

1. Бренд. При выборе лампы следует внимательнейшим образом смотреть на ее производителя. Чем дороже стоит лампа и чем известнее бренд, тем больше шансов что она проработает долго и качественно.

2. Условия эксплуатации. КЛЛ боятся частых включений и выключений. Поэтому, чтобы лампа проработала как можно дольше, в идеале она должна выключаться как можно реже.

3. Люминисцентные лампы и дети. Многие специалисты настойчиво рекомендуют вообще отказаться от использования таких ламп в детских комнатах. До 13-14 лет психика и зрительная система ребенка только формируются. Их главная опасность все те же пресловутые пульсации.

Глава 6. Утилизация КЛЛ

Очень важна задача организации утилизации перегоревших ламп. Пунктов сбора чрезвычайно мало, а у населения нет привычки тратить время на их перевозку.

Особенно серьезна проблема в многоквартирных домах с мусоропроводом. Пары ртути довольно тяжелые и плохо рассеиваются, но зато хорошо переносятся воздушными потоками и могут распространиться на несколько этажей, появившись в самых неожиданных местах.

В с. Серафимовском пункта приема вышедших из строя КЛЛ нет.

Ближайший пункт сбора находится в с. Арзгир – МУП КХ Арзгирского района. В дальнейшем эти лампы отправляются в г. Невинномысск на завод по их переработке.

Глава 7. Что нам известно о КЛЛ? (социологический опрос)

Проводя социологический опрос среди 100 респондентов, которые являлись работниками и учащимися нашей школы, я получил следующие результаты.

Вопрос 1. Что Вам известно об энергосберегающих лампах? (Приложение 6)

• 2% респондентов сказали, что в них содержатся пары ртути;

• 10% респондентов сказали, что ничего не знают об энергосберегающих лампах;

• 88% респондентов сказали, что КЛЛ берегут энергию.

Вопрос 2. Какой вред здоровью они наносят? (Приложение 7)

• 43% респондентов сказали, что затрудняются ответить на вопрос;

• 55% респондентов сказали, что они не вредят здоровью;

• 2% респондентов сказали, что содержащиеся пары ртути очень опасны.

Вопрос 3. Как вы считаете, нужно ли обычные лампы накаливания менять на энергосберегающие лампы? Будете ли вы это делать? (Приложение 8)

• 5% респондентов сказали, что не будут менять лампы накаливания на энергосберегающие из-за высокой стоимости последних;

• 23% - респондентов сказали, что согласны с тем, что нужно менять лампы накаливания на энергосберегающие;

• 72% - респондентов сказали, что нужно менять лампы накаливания на энергосберегающие и лампы уже заменили.

По результатам опроса я сделал вывод: население не осведомленно о том, что КЛЛ опасны для здоровья из-за содержащейся в них ртути и большинство респондентов (72 %) уже применяют энергосберегающие лампы.

Заключение.

Подводя итоги сравнения энергосберегающих ламп с традиционными лампами накаливания и результаты социологического опроса, можно отметить, что энергосберегающие лампы имеют следующие выгодные отличия:

• Незначительное тепловыделение, что позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках, люстрах;

• Экономия электроэнергии до 80% при такой же световой отдаче;

• Длительный срок службы, который превышает срок использования лампы накаливания в 6–15 раз;

• Мягкое, более равномерное распределение света;

• Возможность создавать свет различного спектрального состава: теплый, дневной, холодный.

Если посмотреть на все вышеперечисленное, то лично мне кажется, что лучше один раз потратиться, зато потом и платить меньше, и отвлекаться реже. Но помните, что если у вас повышенная светочувствительность кожи, то может и не стоит экономить, а пользоваться обычными лампами накаливания, по крайней мере пока ученые точно не дадут ответов или же каких- либо советов и предостережений.

Таким образом, я выяснил в своей работе основные преимущества и недостатки лампы накаливания и энергосберегающей лампы.

Энергосберегающая лампа окупает себя через восемь месяцев её использования. А плата за электричество снижается сразу.

Выгода использования энергосберегающих ламп очевидна, если лампа прослужит заявленный на ней срок. Экономия в наших расчетах около 12277,92 рублей за время работы шести энергосберегающих ламп (3,5 года).

Также, энергосберегающие лампы перегорают гораздо реже ламп накаливания.

При замене ламп накаливания на энергосберегающие в жилом доме экономия электроэнергии составила 53,2%.

Следовательно, я убедился в выгодности для семейного бюджета использования энергосберегающих или 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. Поэтому для повсеместного применения энергосберегающих ламп надо сначала создать пункты приёма отработанных ламп в каждом городе и посёлке.

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. Поэтому старый «советский» призыв «Экономьте электроэнергию!» стал ещё более актуальным, и внедрять практические меры энергоэффективности — задача сегодняшнего дня.

С обучающимися нашей школы разработали план экономии электроэнергии:

- Поэтапная замена ламп в прожекторах и светильниках на энергосберегающие.

- Выключение компьютерной техники от источника питания по мере ненадобности.

- Выключение света днём на переменах и во внеурочное время.

Список информационных источников

1. Электротехническая энциклопедия. Том 2. / Глав. ред. А.Ф.Дымов. – М.: МЭИ, 2008 г. - 429 с.

2. Что такое. Кто такой. Том 3. / Глав. ред. А.Г.Банников. – М.: Педагогика, 1978 г. – 269 с.

3. Томилин А.Н. Рассказы об электричестве. – М.: Дет. Лит., 1987 г. – 302 с.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Лампа_накаливания.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Компактная_люминесцентная лампа

6. http://www.advicehome.ru/page9.php

7. http://economit.ru/

8. http://www.advicehome.ru/page9.php

9. http://www.homearchive.ru/house/ho0066.html

10. http://library.stroit.ru/articles/sberlamp/index.html

11. Таубкин С. И. Пожар и взрыв, особенности их экспертизы — М., 1999 с. 104

12. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

13. http://interelectro.com.ua/htm/hist/elektro.html

14. http://electrik.info/

15.http://www.km.ru/zdorove/2013/07/30/istochniki-vrednogo-vozdeistviya-na-zdorove/716895-kakuyu-opasnost-tayat-v-sebe-e

16. http://meduniver.com/Medical/profilaktika/vibor_bezopasnoi_lampochki.html

17. http://medpnz.ru/page.php?id=752

Приложение 1

Таблица 1 Сравнительные характеристики ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп.

Приложение 2

Таблица 2. Расчет экономии электроэнергии и денежных затрат при использовании энергосберегающих ламп.

Приложение 3

Таблица 3. Экономия денежных средств при замене ламп накаливания на энергосберегающие.

Приложение 4

Устройство энергосберегающей лампы.

Приложение 5

Конструкция современной лампы накаливания.

На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.

Приложение 6

Результаты социологического опроса

Приложение 7

Результаты социологического опроса

Приложение 8

Результаты социологического опроса

Фотогалерея

34