Энергосбережение в квартире с использованием математических расчётов

Краевой смотр –конкурс

«Ярмарка идей»

Славгородский образовательный округ,

г.Славгород

 

 

 

 

Энергосбережение в квартире

с использованием математических расчётов

 

Направление: математика, информатика и ИКТ

 

 

 

 

Автор: Пирская Яна, 

7«б» класс,

МБОУ"Лицей №17"

 

Научный руководитель:

Евграшина Наталья Васильевна,

учитель математики,

МБОУ"Лицей №17»

 

 

 2021

Содержание:

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

Основная часть……………………………………………………………………………..5

1.1 Из истории электричества……………………………………………………………..5

1.2 Формулы для расчета мощности и потребляемой электроэнергии приборов……..6

Практическая часть…………………………………………………………………………7

2.1 Расчёт мощности электроприборов и электроэнергии за 1 день работы…………...7

2.2. Что экономичнее: нагрев воды в чайнике на электроплите или в кулере………….7

2.3 Как сэкономить освещение………………………………………………………….....9

2.4 Сравнительный анализ оплаты электроэнергии за 2019-2020 год…………………10

2.5 Анкетирование…………………………………………………………………………11

 

Заключение…………………………………………………………………………………12

Список литературы………………………………………………………………………...13

Приложения………………………………………………………………………………...14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

«Бережливость — важный источник благосостояния»

Цицерон

Энергосбережение- это рациональное энергетическое использование преобразования энергии – от добычи первичных энергоресурсов до потребления всех видов энергии пользователями.Жизнь заставляет нас задумываться об экономии электроэнергии в своем жилье. Этот вопрос   волнует и мою семью. Выбирая тему работы, я задумалась, что же будет полезным и нужным для экономии бюджета моей семьи. Растут цены на электроэнергию, я слышала об этом с детства. И их рост не останавливается, поэтому большинство людей вынуждены экономить, искать пути рационального использования электричества. Моя семья живет в квартире. Мы пользуемся электроприборами.В течении нескольких месяцев, я записывала показания электрического счетчика, научилась проводить математические расчёты оплаты за электроэнергию.

Гипотеза исследования: правильно используя электроприборы   можно сэкономить деньги из семейного бюджета.

Актуальность исследовательской работы состоит в необходимостиэффективного использования электроэнергии, которое невозможно без математических расчётов.

Цель исследования: выявить динамику использования электроэнергии в моей семье, с учётом дальнейшей ее экономии; научиться рассчитывать затраты на электроэнергию.

Объект исследования: электроприборы семьи Пирских.

Предмет исследования: математические расчётыэлектроприборов семьи.

В соответствии с поставленной целью были определены задачи

Задачи:

   1.Показать связь математики с физикой;

   2.Провести энергетический мониторинг квартиры;

3.Изучить методы экономии электроэнергии;

4.Привлечь внимание к проблеме энергосбережения;

Для реализации поставленных задач были использованы:

Методы исследования: сбор информации, сравнение, обобщение, анкетирование, опрос, анализ и синтез полученных данных.

Практическое применение знаний, умений, навыков, приобретенных в ходе исследовательской деятельности: расширение кругозора; овладение новыми для меня знаниями, умениями и навыками по математике, их углубление; закрепление навыка самостоятельной работы с различными источниками информации, в том числе сети Интернет, развитие ораторского мастерства.

Новизна работы:на конкретном примере показаний электросчетчика   нашей квартиры произведены математические расчёты и проведён сравнительный анализ оплаты электроэнергии за 2 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть

1.1 Из истории электричества

Открытие электричества можно отнести к периоду: конец 19 - начало 20 века. Но первые электрические явления наблюдались ещё в пятом веке до нашей эры.

Лучины

          Люди заметили, что если янтарный кусок потереть шерстяной тряпочкой или мехом, то пылинки из воздуха притягиваются. В крестьянских избах исстари для этого служила лучина – длинная щепа, укрепленная в светце – примитивной подставке с железными рожками кверху. Это специальное металлическое приспособление, вбивавшееся нижним заострённым концом в подставку.

Свечи

         Свеча — приспособление для освещения, чаще всего в виде цилиндра из твёрдого горючего материала, который в растопленном виде подводится к пламени с помощью фитиля. Горючим материалом может служить: сало, стеарин, воск, парафин. Свечи применяются как источник освещения начиная с III тысячелетия до н. э. Свечи широко используются в декоративных целях, как украшения. Также часто их используют для создания романтической атмосферы.

Керосиновая лампа со стеклом

         Керосиновая лампа — светильник на основе сгорания керосина. Принцип действия лампы такой: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло — для обеспечения тяги, а также для защиты пламени от ветра.

После широкого внедрения электрического освещения керосиновые лампы используются в основном в сельской местности, где иногда отключают электричество, а также дачниками и туристами.

Газовое освещение

К середине прошлого века сначала в Петербурге, потом в Москве появилось газовое освещение. В частных домах оно почти и не использовалось – газом освещались улицы, клубы, театры, здания.

Электричество

 На смену газу пришло электричество. Однако излучатель в лампочке накаливания вначале делался не из тугоплавкого металла, как сейчас, а из угля. Уголь довольно быстро сгорал и требовал замены, а при горении издавал неприятное шипение.        Электричество пришло в дома первоначально не в виде всеохватной электросети и в целях освещения, а в виде гальванических элементов – батарей с весьма ограниченной сферой применения. Только к концу XIX века в крупных городах – сначала в общественных зданиях и на улицах, а затем и в частных квартирах – появилось электрическое освещение, постепенно вытеснившее керосиновое, свечное и газовое.

Лампа накаливания.

 Лампа накаливания - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемая нить накала (проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления нити накала в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температуравольфрамовойнити накала резко возрастает после включения тока. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами.

Главным недостатком стандартной лампы накаливания является ее малая светоотдача и ее короткий срок службы.

Энергосберегающие лампы

В 1980 году компания Philips выпустила ввинчивающуюся лампу с компактной спиралью и магнитным балластом. Она и стала первым конкурентом лампочке накаливания. В 1985 году компания Osram выпустила лампочку с электронным балластом.

1.2 Формулы для расчёта мощности и потребляемой электроэнергии приборов

 

       Р = U*I, где: P — мощность, U — напряжение в Вольтах,

I — сила тока в Амперах.

 

Расчёт оплаты электроэнергии в квартире по счетчику

 

1.Снимаем показания счетчика за прошлый месяц -45730 кВт.

2.Смотрим показания счетчика на день оплаты- 46010 кВт.

3.Вычитаем из большего значения показаний меньшее.

46010-  45730  = 280 кВт.

4.Умножаем полученное значение натариф: 280 * 3,5= 980 руб.

5.Получаем оплату электроэнергии за месяц.

 

 

 

Практическая часть

 

2.1 Расчёт мощности электроприборов и электроэнергии за 1 день работы

Мощность всех электроприборов я посмотрела в техническом паспорте, так же она есть   на специальной наклейке (шильдике). Потребляемая мощность техники — это важная величина, которая показывает, сколько электроэнергии потребляется. Эта величина необходима для правильной и безопасной эксплуатации электросети: при несовпадении мощности прибора и розетки возможно короткое замыкание или пожар.

Таблица 1. Расчет электроэнергии за сутки

 

Электробытовой прибор	Мощность кВт	Время работы час.	Потребляемая энергия кВт · ч	Тариф руб.	Стоимость руб.
Кулер	0,25	24	6	3,50	63-00
Микроволновая печь	1,2	0,25	0,3
Ноутбук	0,19	1	0,19
Стиральная машина	2	1	2
Утюг	1,8	0,25	0,45
Пылесос	1,4	0,5	0,7
2 телевизора	1 т.-0,15, 2 т.-0,15	4 2	0,6 0,3
Холодильник	0,2	24	4,8
Электроплита	2	1	2
Освещение	0,11	6	0,66
Итого:	11,2		18

 

Вывод: расчёт электроэнергии за сутки: 18*3,5=63 рубля, за месяц - 1890 рублей.Если все электроприборы будут работать в таком режиме, наша семья большую часть бюджета будет платить только за электроэнергию. Необходимо учиться экономить.

 

 

 

2.2. Что экономичнее нагрев воды в чайнике на электроплите или в кулере

Эксперимент

Я решила выяснить, что экономичнее: мы будем нагревать воду для чая в чайнике на плите или будем брать из кулера?

 

 

 

 

 

Таблица 2. Нагрев воды в чайнике на электроплите и в кулере

 

Электроприбор	Мощность электроприбора, кВт	Время работы час.	Затраченная электроэнергия, кВт	Стоимость электроэнергии руб.
Кулер	0,25	0,25	0,0625	0,21875
Электроплита	2	1	2	7
Итого	2,25	1,25	2,0625	7,21875

 

Вывод: проведя эксперимент я сделала вывод, что воду для чая выгоднее брать из кулера. Сам разогрев плиты и ожидание пока закипит чайник - очень затратное дело, требует большего времени и финансов более, чем в 7 раз.

 

 В нашей квартире 6 энергосберегающих лампочек и 2 лампы накаливания, я решила выяснить что же выгоднее и рассчитала стоимость за 8 часов работы и стоимость за месяц.

Таблица 3. Лампы, их мощность и стоимость электроэнергии

 

Вид	Мощность, кВт	Итого кВт	Стоимость за час   руб.	Стоимость за 8 часов работы руб.	Стоимость за месяц руб.
Лампы накаливания 2 штуки	0,06	0,12	0,42	3,36	100,8
Энергосберегающие 6 штук	0,015	0,09	0,315	2,52	75,6
Итого:					176,4

 

 

Рисунок 1. Стоимость электроэнергии ламп

 

 

Вывод: из расчётов видно - энергосберегающие лампы даже при большем количестве экономичнее и выгоднее, чем простые лампочки. Значит в целях экономии электроэнергии нужно их заменить на энергосберегающие.

 

2.3 Как сэкономить освещение

Эксперимент

Сколько рублей можно сэкономить в месяц, если уменьшить время работы лампочек с 8 часов до 6?

1.      0,06 кВт * 180 часов/месяц = 10,8 кВт/ч.- энергозатраты лампы накаливания

2.      0,015 кВт* 180 часов/месяц=2,7 кВт/ч.- энергозатраты энергосберегающей лампы

3.      3,5 * 10,8 кВт⋅ч/месяц = 37,8рублей– стоимость электроэнергии лампы накаливания

4.      3,5 * 2,7кВт⋅ч/месяц =9,45рублей– стоимость электроэнергии энергосберегающей лампы

5.      37,8*2=75,6рублей– стоимость электроэнергии 2 ламп накаливания

6.      9,45*6=56,7рублей– стоимость электроэнергии6 энергосберегающих ламп

7.      75,6+56,7=132,3рублей- стоимость электроэнергии за 6 часов работы ламп.

8.      176,4-132,3=44,1 рублей -экономия

Вывод: проведя эксперимент и рассчитав стоимость электроэнергии за 6 часов работы лампочек видно, что можно сэкономить 44,1 рубля. Будем уменьшать время работы лампочек, тем более, что световой день увеличивается, следить за тем, чтобы без надобности свет не горел.

Задача:

Сколько рублей можно сэкономить, если отключать из розеток приборы не используемые в сети:телевизор, зарядки для телефонов, компьютер и т.д.

Решение:

0,001 кВт *24*30=0,72кВт*3,5=2,52 рубля в месяц - экономия

Вывод: половина зарядных устройств после отключения питания продолжают потреблять около 1 Ватта.  Поэтому их нужно отключать из розетки. Это не много, но можно сэкономить 2,52 рубля.

 

2.4 Сравнительный анализ оплаты электроэнергии за 2019-2020 год

Я рассчитала стоимость электроэнергии за 2 года и сравнила.

 

Таблица4. Расчёт электроэнергии за   2019 г.

Месяц	Показания счетчика кВт	Разностьпоказаний кВт	Тариф (руб.)	Стоимость (руб.)
январь	48355	446	3,25	1449,5
февраль	48787	432	3,25	1404
март	49165	378	3,25	1228,50
апрель	49668	503	3,25	1634,75
май	50124	456	3,25	1482
июнь	50503	379	3,25	1231,75
июль	50911	408	3,33	1358,64
август	51210	299	3,33	995,67
сентябрь	51618	408	3,33	1358,64
октябрь	51976	358	3,33	1192,14
ноябрь	52429	453	3,33	1508,49
декабрь	52752	323	3,33	1075,59

 

Таблица5. Расчёт электроэнергии за   2020 г.

Месяц	Показания счетчика кВт	Разностьпоказаний кВт	Тариф (руб.)	Стоимость (руб.)
январь	53277	525	3,33	1748,25
февраль	53605	328	3,33	1092,24
март	54026	421	3,33	1401,93
апрель	54380	354	3,33	1178,82
май	54837	457	3,33	1521,81
июнь	55098	261	3,33	869,13
июль	55453	355	3,50	1242,5
август	55946	493	3,50	1725,5
сентябрь	56361	388	3,50	1358
октябрь	56749	388	3,50	1358
ноябрь	57157	408	3,50	1428
декабрь	57587	430	3,50	1505

 

 

 

Рисунок 2. Сравнительный анализ за 2019-2020 г.

Вывод: анализируя данные по оплате электроэнергии за 2 года видно, что в период с октября-по март сумма платежей растет. Это связано с тем, что начинается отопительный сезон, световой день становится короче.  Включая обогреватели, освещение затраты выросли. Самый низкий показатель был в июне 2020 года и августе 2019 года. Плата за электроэнергию в 2019 году составила 15919,67 рубля, а в2020 году – 16429,18 рублей.Рассчитав среднее значение за 2019 год я получила, что в среднем ежемесячно мы тратили 1326,63 рубля. В 2020 году -1369,09 рублей. Начиная с июля 2020 года, тариф на электроэнергию вырос на 17 рублей, что сказалось на разнице в суммах за год.

Я опросила одноклассников, как бережно относятся они в быту к электроэнергии.

Рисунок3.Уходя, вы гасите свет?

 

 

Таблица6. Экономия электроэнергии

№	Вопросы	Да	Нет
1	Мы ведем учет электроэнергии	20	7
2	Следим за освещением, вовремя отключаем	22	5
3	Холодильник находится вдали от нагревательных приборов	20	7
4	Батареи отопления, приборы обогрева находятся в открытом доступе	17	10
5	Входная дверь утеплена	7	19
6	Используем только энергосберегающие лампочки	22	5
7	Систематически следим за состоянием холодильника, вовремя его размораживаем	16	11
8	Полностью загружаем стиральную машину для стирки	17	10
10	На ночь плотно закрываем шторы, чтобы сохранять тепло	18	9
11	Экономично пользуемся горячей водой	17	10
12	Регулируем тепло на батареях, при смене температурного режима на улице	22	5

 

 

 

Вывод: проведя анкетирование среди одноклассников я выяснила,чтобольшая их часть, бережно относятся к электроэнергии и знают, как можно сэкономить.

 

Заключение

              Проведя исследование, я пришла к выводу, что гипотеза выдвинутая   мною, проверена. Я узнала на практике, используя математические расчеты, что можно и нужно экономить электроэнергию. Для этого необходимо:

1.      Заменить все лампочки на энергосберегающие.

2.      Отключать все ненужные приборы из розетки.

3.      Не давать освещению гореть без надобности.

4.     Воду для чая брать из электрического кулера.

5.      Делать уроки в светлое время суток, при дневном освещении.

6.      Экономно пользоваться электроплитой и выключать ее после приготовления пищи.

7.      Следить за электроприборами и при их покупке обращать внимание на наклейку с классом энергоэкономичности. Класс «А» означает - прибор очень экономичный.

Можно не ущемлять себя в пользовании электричеством, а следовать советам, и расходовать электроэнергию разумно и экономно!

            Проводя исследование я отработала вычислительные навыки, повторила темы проценты, десятичные дроби, научилась проводить анализ и отбор информации, производить расчёт электроэнергии, увидела прямую связь математики с другими науками, а именно с физикой, которую буду изучать на следующий год. Познакомилась с понятием мощности. 

Энергосбережение возможно и целесообразно. Мне удалось определить и рассчитать способы рационального использования электроэнергии в домашних условиях. Эту работу я продолжу на следующий год, с целью показать, как нам удалось сэкономить.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Н.И.Данилов, Ю.Н.Тимофеева, Я.М.Щелоков. «Энергосбережение для начинающих», Екатеринбург,2004
2. Журнал «Экология и жизнь» 2005 г. №6 «Энергетика и её значение для жизни человека.»
3.  Ревелль П., Ревелль Ч., Среда нашего обитания. Энергетические проблемы человечества, т. 3, М., Мир, 2004
4. Грачева Е., Энергосбережение для всех и каждого. Челябинск: ОГУП «Энергосбережение», 2008.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1.

 

 

Памятка по экономичному использованию электроэнергии

 

·         Обращайте внимание на энергоэкономичность приборов при их покупке. На приборе должна быть наклейка класс «А».

·         Используйте кулер для нагрева воды в чайнике, это самый экономный вариант.

·         Выключайте плиту после приготовления еды.

·         Выходя из комнаты, выключайте свет.

·         Делать уроки в светлое время суток, при дневном освещении.

·         Экономно пользоваться электроплитой и выключать ее после приготовления пищи.

·         Не оставляйте приборы в режиме ожидания, отключайте их от питания.

·         Замените лампочки на энергоэффективные (светодиодные и компактные люминесцентные).

·         Делайте комнатное освещение естественным, не зашторивайте окна.

·         Устраните утечки теплого воздуха из квартиры.

·         Следите за использованием горячей воды.

 

 

 

Приложение 2.

 

Анкета

№	Вопросы	Да	Нет
1	Мы ведем учет электроэнергии
2	Следим за освещением, вовремя отключаем
3	Холодильник находится вдали от нагревательных приборов
4	Батареи отопления, приборы обогрева находятся в открытом доступе
5	Входная дверь утеплена
6	Используем только энергосберегающие лампочки
7	Систематически следим за состоянием холодильника, вовремя проводим разморозку
8	Полностью загружаем стиральную машину для стирки
10	На ночь плотно закрываем шторы, чтобы сохранять тепло
11	Экономично пользуемся горячей водой
12	Регулируем тепло на батареях, при смене температурного режима на улице

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru