Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 13»
городского округа город Октябрьский Республики Башкортостан
Энергосберегающие лампы: за и против
|
Выполнила:
Габитова Алина Ильнуровна обучающаяся 11 класса А МБОУ «СОШ № 13» Научный руководитель:
Давлетшина Гульнара Минефаритовна
учитель физики МБОУ «СОШ № 13»
|
г. Октябрьский
2012 год
Оглавление
Введение: актуальность проблемы……………………………………..3
История возникновения ламп…………………………………………..4
Сравнительная характеристика ламп…………………….…………....7
Достоинства и недостатки ламп………………………………………11
Практическая часть……………………………………………………14
Заключение………………………………………………………….…15
Литература…………………………………………………………..…18
Приложения……………………………………………………………19
Введение: актуальность проблемы
Президент России Д.А. Медведев 23 ноября 2009 года подписал принятый ранее Госдумой закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», сокращенно: Федеральный Закон об энергосбережении 261-ФЗ. Согласно этому документу, с 1 января 2011 года на территории страны не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более; с 1 января 2013 года – электроламп мощностью 75 Вт и более, а с 1 января 2014 года – ламп мощностью 25 Вт и более. Это планируется реализовать в связи с выдвинутыми Президентом требованиями о снижении на 40 % энергоемкости отечественной экономики до 2020 года.
Во всем развитом мире происходит отказ от традиционных лампочек накаливания. И не только отказ, но и законодательное запрещение применения этих источников света. С 2009 по 2012 год по таким законам традиционные лампы накаливания запрещены в Великобритании, Евросоюзе, Австралии и США.
В России с каждым годом все больше не хватает электроэнергии. По прогнозам энергетиков, удвоение генерации электроэнергии произойдет не ранее, чем через 15 лет. Поэтому цены на электроэнергию постоянно растут и будут стремиться достигнуть среднеевропейских – 9 руб/кВтч. Но есть простой путь как добиться экономии электроэнергии и снизить затраты на ее покупку. Эксперты установили, что если в одной Москве и только в квартирах заменить обычные лампы на энергосберегающие, то можно получить экономию электроэнергии, равную 30 % мощности крупнейшей в России Саяно-Шушенской ГЭС.
Источников света появилось так много, что перед людьми встал вопрос, какой же выбрать источник света, так как у каждого есть свои плюсы и минусы. Готовы ли мы сегодня отказаться от традиционных ламп накаливания и перейти на энергосберегающие лампы?
Изучив различные источники, проведя социологический опрос и наблюдения в собственной квартире и школе, я решила обобщить изученное, выделить плюсы и минусы энергосберегающих ламп, и понять, на самом ли деле энергосберегающие лампы экономичны, полезны ли они или от них больше вреда.
Цель работы: показать на сколько экономичны энергосберегающие лампы, выявить все достоинства и недостатки таких ламп, научить правильно утилизировать непригодные к использованию лампы.
Для осуществления цели были поставлены следующие задачи:
Изучить историю изобретения ламп;
Действительно ли преимущества люминесцентных ламп так велики, что можно решить все их недостатки;
Исследовать информационные источники о достоинствах и недостатках энергосберегающих лапм;
Провести социологический опрос обучающихся МБОУ «СОШ № 13» по проблеме грядущей замене ламп накаливания на энергосберегающие.
В ходе исследования, поставленные задачи были выполнены. Для этого использовались методы:
Сбор информации;
Анализ собранной информации (литературы) по данному вопросу;
Изучение строение энергосберегающей лампы;
Сравнительная характеристика различных ламп;
Исследование как утилизировать использованные лампы и куда их потом сдавать.
История возникновения ламп
Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается, что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 год. Генрих Гайсслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. 23 июня 1891 года Никола Тесла запатентовал систему электрического освещения газоразрядными лампами (патент № 454,622), которая состояла из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядных аргоновых ламп запатентованных им ранее (патент № 355,787 от 9 февраля 1886 г. выдан United States Patent Office). Аргоновые лампы используются и в настоящее время. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М.Ф.Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный свет. В 1901 году Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет сине-зеленого цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Но ее конструкция была очень близка к современной и имела намного более высокую эффективность , чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1026 году Эдмунд Гермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбужденной плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Гермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Гермера, и под руководством Джорджа Э.Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. В СССР считается изобретателем лампы академик С.И.Вавилов. Под его руководством был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году Сергей Вавилов вместе с рядом других ученых за разработку люминесцентных ламп был удостоен Государственной премии СССР.
Сравнительная характеристика ламп
На сегодняшний день рынок светотехнической техники предлагает огромный выбор ламп.
Перед нами возникает вопрос: какую лампу выбрать. Рассмотрим два вида ламп – лампу накаливания и люминесцентную (энергосберегающую) лампу, сравним их энергоэффективность, возможность энергосбережения и безопасность.
Лампа накаливания – это самый распространенный вид источника света. Они широко применяются в освещении различных типов помещений. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение. Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов (5770 К). В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления: вольфрам (3010 °С), осмий (3045 °С). Самый распространенный вид ламп накаливания имеет цоколь Е27. До 2015 года, по решению правительства Российской Федерации, массовое производство ламп накаливания будет ступенчато прекращено.
Энергосберегающие лампы – это обычные неоновые лампы. Раньше они применялись на всех заводах и фабриках в подвесных светильниках. Современные лампы стали более компактными, подходят для любого типа светильников, включаются быстрее, не моргают и не гудят, как старые. Цвет ламп характеризуются цветовой температурой, измеряемой в градусах Кельвина. Энергосберегающие лампы состоят из: колбы, наполненной парами ртути и аргоном, пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор. 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. Цветность этого света зависит от состава люминофора. Можно сказать, что от качества люминофора зависит эффективность лампы, т.к. именно люминофор определяет ее светотехнические параметры. При производстве компактных люминесцентных ламп используются трех и пятислойные люминофоры из редкоземельных элементов. Такие люминофоры примерно в 30 – 40 раз дороже тех, что используются в обычных линейных люминесцентных лампах. Они могут работать при более высоких поверхностных плотностях облучения. За счет этого получилось уменьшить диаметр разрядной трубки лампы. Для сокращения длины лампы разрядную трубку разделили на несколько соединенных между собой коротких участков.
Модельный ряд люминесцентных ламп представлен широко. Но наиболее распространенными типами энергосберегающих ламп являются два типа: первый тип имеет вид трех дуг, укрепленных в мощном корпусе; второй тип представляет люминесцентную трубку, свернутую в спираль.
Сравним некоторые характеристики ламп:
Параметр
|
Лампа накаливания
|
Компактная люминесцентная лампа
|
Цветовая температура
|
2700
|
От 2700до 6000
|
Цветопередача
|
100
|
От 60 до 100
|
Ресурс (суммарное время работы лампы), часы
|
1000
|
От 3000 до 10000
|
Ресурс при эксплуатации по 3 ч в сутки, годы
|
1
|
От 3 до 9
|
Частота включения/выключения
|
Практически не влияет
|
Существенное снижение ресурса
|
Влияние повышенного напряжения в сети (до 260 В)
|
Существенное сокращение срока службы
|
Выход из строя некоторых типов ламп
|
Влияние пониженного напряжения в сети (до 170 В)
|
Снижение яркости
|
Практически не влияет
|
Низкая температура воздуха (ниже -15 °С)
|
Не влияет
|
Многие лампы не включаются, снижение яркости
|
Скорость включения
|
Практически мгновенно
|
Некоторые лампы разгораются постепенно в течение 1-2 минут, или включаются с задержкой примерно около 2 секунд
|
Содержание ртути
|
Не содержит
|
Содержат ртуть
|
Прочность
|
Стеклянная колба при падении разбивается
|
Стеклянная трубка при падении разбивается, вызывая ртутное загрязнение
|
Мощность
|
От 25 Вт до 100 Вт
|
От 5 Вт до 18 Вт
|
Спектр излучения
|
Непрерывный
|
Линейчатый
|
Достоинства и недостатки ламп
|
Лампа накаливания
|
Компактная люминесцентная лампа
|
Достоинства
|
Малая стоимость
Отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
Небольшие размеры
Нет пускорегулирующей аппаратуры
При включении они зажигаются практически мгновенно
Возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном
Отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе
Возможность использования регуляторов яркости - диммера
Нормальная работа при низкой температуре окружающей среды
|
Светоотдача ( превосходит светоотдачу ламп накаливания в 5 раз)
Минимальная нагрузка на электропроводку
Длительный срок службы: примерно в 5-15 раз дольше
Низкая теплоотдача: пожаробезопасность
Экономия энергии и денег до 70 %
Возможность ремонта вышедшей из строя лампы
Распределение света. Свет намного мягче, равномернее распределяется в помещении, отсутствуют резкие тени на стенах, как при использовании ламп накаливания
Возможность создать свет различного спектра
|
Недостатки
|
Низкая световая отдача
Малый срок службы
Лампы накаливания представляют пожарную опасность
Резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
Цветовая температура лежит только в пределах 2300--2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок
Световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4%
Лампы вышедшие из строя не подлежат ремонту
|
Высокая стоимость
Необходимость утилизации, т.к. лампы содержат ртуть
Паразитные излучения
Длительность разогрева
Большинство энергосберегающих ламп не предназначены для эксплуатации их при температуре ниже -15°С
Жёсткие требования к напряжению в сети. В случае снижения питающего напряжения энергосберегающих ламп более чем на 10% они попросту не зажигаются.
Использование выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп (дискомфорт)
Компактные люминесцентные лампы несовместимы с диммерами
|
Главными недостатками энергосберегающих ламп, на мой взгляд, являются - их высокая стоимость: цена одной энергосберегающей лампы колеблется в пределах от 80 до 250 рублей в зависимости от производства ( китайское, российское или качественные импортные изделия);
- Неэкологичность: в трубке содержатся пары ртути. Разбивать такую лампу категорически не рекомендуется: есть опасность отравления ртутью из разбитой колбы, а также опасность загрязнения интерьера – ртуть легко адсорбируется различными материалами. Одна разбитая лампа способна заразить несколько тысяч кубометров воздуха. Но эту проблему ведущие производители решают с помощью амальгамной технологии. В колбу вместо жидкой ртути вводится металлический сплав, ртуть из которого при атмосферном давлении и комнатной температуре почти не испаряется. Кроме того, шарик сплава находится в специальном отростке и не выпадает из разбитой лампы. Благодаря этому не требуется трудоемкая демеркуризация, достаточно собрать осколки и проветрить помещение.
- Проблемы с утилизацией. При покупке клиенту не сообщают, что делать с люминесцентными лампами, вышедшими из строя, и куда их потом девать. Основные претензии состоят в том, что «в России отсутствует система утилизации ртутьсодержащих ламп», поэтому их широкое применение опасно. Сразу отмечу, что это не так. Система утилизации опасных отходов (в том числе и люминесцентных ламп) в стране есть и вполне исправно действует. В нашем городе - это ООО «Грин», но они принимают лампы только от предприятий, магазинов в большом количестве и по цене за одну лампу от 10 до 16 руб. За прошлый год собрали 40 800 шт. Принятые лампы помещают в специальные контейнеры и перевозят в город Чебоксары, где на специальном предприятии их перерабатывают. Пока нет в нашем городе системы приема перегоревших ламп у населения.
Практическая часть
Но не смотря на все недостатки у энергосберегающих ламп есть одно большое достоинство – это экономия электроэнергии.
Для проверки своей выдвинутой гипотезы, я решила рассчитать, какая выходит экономия электроэнергии при использовании энергосберегающих ламп.
Исходные данные:
- Цены на электроэнергию сегодня 1, 91 руб. за кВт∙ч. Кроме того учтем, что каждый следующий год цена будет расти примерно на 15% (из-за инфляции).
- Среднее время работы энергосберегающей лампы 4000 – 6000 часов. Для расчета возьмем 5000 часов.
- Среднее время работы лампы накаливания 1000 часов.
- Ежедневно лампы горят около 3 часов. Следовательно, в год лампа горит 1000 часов, таким образом, энергосберегающей лампы хватит в среднем на 5 лет. За 5 лет у нас сгорит 25 обычных ламп.
Рассмотрим экономию электроэнергии на примере люстры с 5 лампами.
Кол-во ламп
|
Лампа накаливания
|
Энергосберегающая
|
5
|
5
|
Установленная мощность
|
5 ламп по 60 Вт = 0,3 кВт
|
5 лампы по 20 Вт = 0,1 кВт
|
Затраты на лампы
|
5 ламп по 10 рублей - 1 год плюс каждый следующий год больше на 10% (инфляция) = 305,25 руб за 5 лет
|
5 ламп по 120 руб = 600 руб единовременно
|
Плата за энергию 1-ый год 1,91 руб/кВт∙ч
|
0,3∙1000∙1,91=573 руб/год
|
0,1∙1000∙1,91=191 руб/год
|
Плата за энергию 2-ой год 1,91∙1,15 = 2,2 руб/кВт∙ч
|
0,3∙1000∙2,2 = 660 руб/год
|
0,1∙1000∙2,2 = 220 руб/год
|
Плата за энергию 3-ий год 2,2∙1,15 = 2,53 руб/кВтч
|
0,3∙1000∙2,53 = 759 руб/год
|
0,1∙1000∙2,53 = 253 руб/год
|
Плата за энергию 4-ый год 2,53∙1,15 = 2,9 руб/кВтч
|
0,3∙1000∙2,9 = 870 руб/год
|
0,1∙1000∙2,9 = 290 руб/год
|
Плата за энергию 5-ый год 2,9∙1,15 = 3,34 руб/кВтч
|
0,3∙1000∙3,34 = 1002руб/год
|
0,1∙1000∙3,34 = 334 руб/год
|
ИТОГО за энергию
|
3344 руб
|
1288 руб
|
Итого с затратами на лампы
|
3649,25 руб
|
1888 руб
|
Экономия
|
0
|
1761,25 руб за 5 лет
|
Выгода для семейного бюджета использования таких ламп налицо. И даже если финансы сразу не позволяют заменить все лампочки в доме, делайте это постепенно, и с каждым месяцем вы будете убеждаться в правильности своего выбора.
Также в качестве эксперимента я записывала показания счетчика в течение недели, чтобы подсчитать средний расход электроэнергии моей семьей за неделю. Результаты отразила в таблице:
Показания счетчика и разница в показаниях, кВт/ч
|
всего
|
Среднее значение (в сутки)
|
пн
|
вт
|
ср
|
чт
|
пр
|
сб
|
вс
|
|
|
11663
|
11668
|
11674
|
11681
|
11686
|
11691
|
11700
|
37
|
5,3
|
По моим расчетам в среднем за неделю обычная семья потребляет 37 кВт∙ч энергии. Если сократить потребление энергии одной семьи на 30 %, получим 26 кВт∙ч энергии. В году таких недель 52. С экономией потребление в год составит около 1352 кВт∙ч электроэнергии, занимаясь напрасным расточительством около 1924 кВт∙ч. Экономия за год составит примерно 572 кВт∙ч, что составляет примерно 1000 рублей в год.
Среди обучающихся МБОУ «СОШ № 13» я провела социологический опрос по выявлению энергосберегающих ламп в квартирах. Выяснила, что чуть меньше половины опрошенных (44 %) используют энергосберегающие лампы и таким образом экономят электроэнергию.
Класс
|
Количество опрошенных
|
Сколько человек используют
|
%
|
8А
|
18
|
7
|
39
|
8Б
|
12
|
3
|
25
|
9А
|
19
|
11
|
58
|
9Б
|
11
|
4
|
36
|
10А
|
23
|
9
|
39
|
11А
|
31
|
16
|
52
|
Всего:
|
114
|
50
|
44
|
Заключение
Проблема энергосбережения в нашей стране в настоящее время крайне актуальна. Энергосберегающие лампы врываются в нашу жизнь. Количество видов ламп постоянно увеличивается, меняется стоимость, да и вездесущая реклама призывает «перепрофилироваться» потребителя именно на эти лампы, оставив в прошлом обычные лампы накаливания.
На основании своих исследований, изученных материалов СМИ, я могу сделать вывод, что с точки зрения экономии электроэнергии и денежных средств энергосберегающие лампы более предпочтительны. На сегодняшний день энергосберегающие лампы пользуются очень большим спросом. Их применение более выгодно. Но не все население знает о плюсах и минусах энергосберегающих ламп. Полностью перейти на новый вид ламп мешает психологический фактор «привычности» и осторожного отношения ко всему новому. Несмотря на то, что цена на них выше, все равно, за счет экономии электроэнергии энергосберегающая лампа окупится в быстрые сроки.
Я считаю, что экономить энергию должно все человечество и каждый человек в отдельности. Пусть каждый из нас начнет это делать сегодня, и результат не заставит себя долго ждать. Счет на оплату электроэнергии приятно обрадует своей незначительностью.
Но необходимо следовать всем мерам осторожности и обращать внимание на условия эксплуатации энергосберегающих ламп; соблюдать правила утилизации - утилизировать в специальные пунктах по сбору или демеркуризации.
Литература
Свободная энциклопедия интернета wikipedia.ru.
Новостные источники Интернета.
Материалы журнала «Физика в школе».
portfolio.1september.ru.
Справочная книга по светотехнике / Под ред. Айзенберга Ю.Б., 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 2000.
В.Б. Вейнберг, Д. К. Саттаров. Лампы дневного света «Машиностроение» - 2005 год.
В. В. Мешков. Энергосбережение в освещении. М. Энергоатом, 2003 год
Приложение 1
Устройство лампы накаливания
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 2
Компактная люминесцентная лампа
 
Лампы дневного света
 
Приложение 3
 
Генрих Гайсслер Томас Эдисон
 
Эдмунд Джермер Сергей Иванович Вавилов
 
М.В.Ломоноов Питер Купер Хьюитт
Приложение 4
Международная маркировка по цветопередаче и цветовой температуре
Код
|
Определение
|
Особенности
|
Применение
|
530
|
Basic warmweiβ / warm white
|
Свет тёплых тонов с плохой цветопередачей. Объекты кажутся коричневатыми и малоконтрастными. Посредственная светоотдача.
|
Гаражи, кухни. В последнее время встречается всё реже.
|
640/740
|
Basic neutralweiβ / cool white
|
«Прохладный» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей
|
Весьма распространён, должен быть заменён на 840
|
765
|
Basic Tageslicht / daylight
|
Голубоватый «дневной» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей
|
Встречается в офисных помещениях и для подсветки рекламных конструкций (ситилайтов)
|
827
|
Lumilux interna
|
Похожий на свет лампы накаливания с хорошей цветопередачей и светоотдачей
|
Жильё
|
830
|
Lumilux warmweiβ / warm white
|
Похожий на свет галогеновой лампы с хорошей цветопередачей и светоотдачей
|
Жильё
|
840
|
Lumilux neutralweiβ / cool white
|
Белый свет для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светоотдачей
|
Общественные места, офисы, ванные комнаты, кухни. Внешнее освещение
|
865
|
Lumilux Tageslicht / daylight
|
«Дневной» свет с хорошей цветопередачей и посредственной светоотдачей
|
Общественные места, офисы. Внешнее освещение
|
880
|
Lumilux skywhite
|
«Дневной» свет с хорошей цветопередачей
|
Внешнее освещение
|
930
|
Lumilux Deluxe warmweiβ / warm white
|
«Тёплый» свет с отличной цветопередачей и плохой светоотдачей
|
Жильё
|
940
|
Lumilux Deluxe neutralweiβ / cool white
|
«Холодный» свет с отличной цветопередачей и посредственной светоотдачей.
|
Музеи, выставочные залы
|
954, 965
|
Lumilux Deluxe Tageslicht / daylight
|
«Дневной» свет с непрерывным спектром цветопередачи и посредственной светоотдачей
|
Выставочные залы, освещение аквариумов
| |
