Учебное исследование "Изучение возможностей реального энергосбережения в «Школьном доме» д.Кондратово"

Всероссийский конкурс учебно­исследовательских работ старшеклассников по политехническим, естественным, математическим дисциплинам МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ «КОНДРАТОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА» Экология Изучение возможностей реального энергосбережения в «Школьном доме»  д.Кондратово                                                                                          Кучукбаев Даниил,                МАОУ «Кондратовская  средняя школа», 9б класс  Руководитель ­ Еремеев Дмитрий Михайлович,               МАОУ «Кондратовская  средняя школа»  учитель физики Пермь ­ 2017   2 Содержание Введение                                                                                                                 3 I. Характеристика  здания  Кондратовской средней школы                             6  II.Возможные мероприятия по энергосбережению в здании школы               8 1. Малозатратные дела , и дела со средним уровнем затрат                             8 2. Повышение энергоэффективности электрических сетей и системы      освещения                                                                                                              9 3. Повышение качества вентиляции                                                                    9 4.Рациональное использование  воды                                                                 9 III.Альтернатива привычным источникам  энергии –                                                                  реальность , или мечта ?                      10 IV. Результаты. Предложения по экономии                                                       11  Заключение                                                                                                            14  Библиографический список                                                                                 15  Приложения                                                                                                           16  3 Введение  Энергосбережение является одной из самых серьезных задач   XXI   века.  От   результатов   решения   этой   проблемы   зависит   место   нашего общества в ряду развитых в экономическом отношении стран и уровень жизни граждан. Еще в 1977 году Мировая энергетическая конференция (МИРЭК), одна из авторитетнейших международных неправительственных организаций энергетического профиля, сформулировала проблему энергосбережения «как дефицит знаний у специалистов о тепловом поведении зданий и чрезвычайно слабое   использование   достижений   науки   и   техники   в   системах теплоснабжения и климатизации зданий»[3,44]. В начале 1990­х годов этот термин подразумевал выбор таких энергосберегающих технологий, которые способствовали   повышению   качества   микроклимата   в   помещениях.   В настоящее время полезное применение энергии, в первую очередь, связывают с энергосбережением. Энергосбережение отнесено к стратегическим задачам государства,   являясь   одновременно   и   основным   методом   обеспечения энергетической безопасности, и единственным реальным способом сохранения высоких доходов от экспорта  углеводородного сырья. Одна  из важнейших стратегических   задач   страны   ­   сократить   энергоемкости   отечественной экономики   на   40%   к   2020   году.   Для   ее   реализации   необходимо   создание совершенной   энергоэффективностью   и энергосбережением[6,20].                  Сегодня   энергоэффективность   и   энергосбережение   входят   в   5 стратегических направлений приоритетного технологического развития . По первому направлению был принят и вступил в силу ФЗ «Об энергосбережении и   повышении   энергетической   эффективности».   Данным   законом предусмотрено следующее:  управления системы     ­ обязательный контроль расходования энергии в бюджетных организациях, первый из них должен быть проведен в течение ближайших трех лет;  ­ возможность заключать договора энергосервиса;  ­ обязанность снижать энергопотребление в сопоставимых условиях не менее чем на 3% в год в течение пяти лет. Второе ­ оснащение разнообразными приборами   учета.   Сейчас   все   собственники   должны   иметь   приборы   учета энергии.               4 Тема :    Изучение возможностей реального энергосбережения  в «Школьном доме»  д.Кондратово           В  настоящее время  огромное значение имеет бережное отношение ко  всем видам энергии и ресурсов , которые необходимы нам  для повседневной  деятельности  в учебном заведении – электрической и тепловой энергии , а  также водным ресурсам .Это вызвано несколькими факторами, каждый из  которых действительно важен  : 1.Увеличивающаяся со временем стоимость ресурсов. 2. Необходимость решения проблемы  воспитания в школьном народе  рачительного отношения ко всем видам энергии и ресурсов .            Мы  видим , что данная тема может быть рассмотрена нами  как с  познавательной целью , так и затем, чтобы , проанализировав ситуацию в  «Школьном доме», осуществить шаги  по предложению мер по реальному  сокращению затрат энергии и ресурсов . Проходя по «Школьному дому» , мы  ощущаем следующее : 1. В классных комнатах и кабинетах в перемены и в послеурочное время  продолжает работать компьютерная техника, 2. Очень часто проветривание комнат осуществляется бессистемно , что ведет к заметному  охлаждению воздуха в классах.  3. Нередки случаи «забывчивости» в закрывании окон  в помещении.   4. При выходе по завершении урока из класса в нем иногда не выключают свет . 5 . В дни, когда температура воздуха весьма низка, есть заметное различие в  температуре воздуха на разных этажах нашего школьного дома. Цель :   анализ осуществления энергосбережения и теплосбережения в школе  д.Кондратово . Задачи :  5 1. Провести мониторинг расходования тепловой, электрической энергии и  водных ресурсов во время школьной смены. 2. Отследить изменение температуры в той части здания, где постоянно  кажется прохладней  . 3. Собрать команду (8­10  человек) – «Зеленую бригаду». 4. Наладить взаимодействие с заместителем директора школы по АХЧ , обмен информацией по линии энергосбережения и ресурсосбережения. 5. Выяснить порядок включения и выключения электроэнергии  в классных  помещениях. 6. Выработать рекомендации по проветриванию классных комнат и кабинетов. 7. Рассчитать в денежном выражении  размер экономии при бережном  отношении к энергоресурсам .           Нам кажется  особенно важным следующий  аспект – особенно в  экономическом плане : 1) установка в некоторых  помещениях школы  устройств и приборов , которые  выполняют функции выключателей  при  выходе  из помещений  людей .  Далее ­  второй  экономически значимый аспект :  отследить , какие  помещения в школе весьма энергозатратны , и  ,обладая данным знанием,  предложить варианты возможного  решения  . Объект исследования : здание  Кондратовской школы . Предмет исследования :   проблемы энерго­и­ теплосбережения ,  возможности  энергосбережения в  «Школьном доме»  д.Кондратово. Гипотеза  :   во время протекания  учебного процесса  в школе  возможно осуществлять экономию тепловой и электрической энергии . 6 Характеристика здания  МАОУ «Кондратовская средняя школа»           Здание Кондратовской школы ­  трехэтажное здание из  кирпича , извне  выложенное плитами . На первом этаже  есть несколько входов(выходов) ,  некоторые из которых снабжены тамбурами.           Мы  обратили внимание , что  в одном из  коридоров второго этажа   батареи отопления  гораздо меньшего размера , чем в других местах в школе .  Отдельный блок – это боковой  лестничный марш , который  отделен дверями  от коридора на каждом этаже , что сказывается на  температуре воздуха в нем . Рядом  с кабинетом  заместителя  директора по АХД  дверь  на выход не   оборудована тамбуром , и не совсем плотно  пригнана к дверному проему .  Особое место в школе занимает спортивный зал – помещение , практически  одна большая стена которого – это окна . Замечено , что в дни, когда морозно, температура воздуха в спортивном зале заметно отличается от температуры  воздуха в коридоре рядом со спортзалом  ­ она ниже . В  разных помещениях школы –чаще всего в кабинетах ­  достаточно часто  открывают частично окна для проветривания , причем  катастрофически  часто  не нормируют  время проветривания . Иногда  можно заметить  частично открытое окно  и в вечернее время .   Освещению  на этажах  школы  уделяют  особое внимание .  И здесь  необходимо отметить  следующее : ­ нередки случаи , когда класс покидает кабинет , оставив включенные лампы  освещения . ­  в утреннее время  на третьем этаже  наблюдается наоборот  недостаток  освещения , который  может быть связан прежде всего с отсутствием в данном коридоре большого числа школьников . ­  не  всегда  выключается  вовремя электроэнергия в  туалетных комнатах . Мы  заметили , что ПК   в кабинетах  иногда  работают  целыми днями  , хотя   количество уроков в данных кабинетах может быть ограничено 2­3. Вода  самотеком нигде  из кранов не течет  , и краны  установлены такие,  чтобы  за очень короткое время можно было бы  выключить воду . 7 Электросушилки  снабжены  механизмом остановки после   того, как  от  активной зоны сушилки убраны руки или лицо . Вообще , в самые холодные   дни зимы  в школе  всегда  тепло и комфортно . Мы  обратились к  зам.директора школы по АХД    за информацией  по  учету  потребленной тепловой  энергии  , и  получили данные  за  три года  (2014­ 2016). В  бухгалтерии школы  мы  прочитали  данные  о потреблении  электрической энергии в школе (за  два года­ 2015­2016). Очень интересен характер информации , которую дают приборы учета   тепловой энергии  . Отметим , что замеры проводятся один раз в сутки  в 12  часов дня . Измерению подлежат следующие параметры :   1) Время  отсчета  2) Величина потребленной тепловой энергии 3) скорость расходования тепловой энергии 4) температура теплоносителя 5) скорость течения  теплоносителя 6) масса теплоносителя  7) температура теплоносителя (обратный ход) 8) Скорость течения  теплоносителя (обратный ход) Информация  о расходовании тепловой и электрической энергии , а также  материальных затратах представлена  в  Приложениях 1,2.           Мы  провели опрос  учащихся  школы, а также  некоторых учителей ,  на предмет получения  информации о том , соблюдаются ли   правила экономии   электроэнергии в школе  . Многие  из опрошенных  ответили на данный  вопрос отрицательно. 8 II. Возможные мероприятия по энергосбережению в здании школы   Мероприятия 1. финансирования(малозатратные) :   ,   требующие   не   очень   большого ­Установка счетчиков расхода воды в точках наибольшего расхода. Счетчики предназначены   для   того,   чтоб   координировать   работу   по   экономии   при водопользовании;  ­Установка теплоотражающих экранов за радиаторами отопления;    ­Промывка систем отопления;  ­Установка термостатических регуляторов на радиаторах; ­Просушка утеплителей чердачного помещения;  ­Замена ламп накаливания на энергоэффективные люминесцентные;   ­Использование   светодиодных   светильников   для   аварийного   и   дежурного освещения;  ­Замена ртутных уличных ламп на светодиодные и натриевые;  ­Установка оптико­акустических регуляторов освещения;  ­Утепление подвалов с внутренней стороны;  ­Утепление чердачных люков; ­Использование обратной сетевой воды для подогрева холодной воды;  ­Замена вентильных кранов на рычажные и клавишные;  Сроки окупаемости по малозатратным мероприятиям от 6 месяцев до 1 года. Возможность повышения энергоэффективности планируется  от 30 до 50%.            Мероприятия со средним уровнем затрат: ­Замена   окон   на   пластиковые   или   деревянные   с   многокамерными   ­Применение офисной и бытовой техники с классом энергоэффективности А+ или А++;   стеклопакетами;  ­Установка автоматических проветривателей на окнах и в стенах;  ­Замена и уплотнение дверных косяков, уплотнение дверей;  ­Устройство дополнительных тамбуров при входе; ­Установка   систем   подогрева   приточного   воздуха   теплом   от   вытяжной вентиляции;   Повышение энергоэффективности  составляет  от 20 до 60%.  9 2.Повышение энергоэффективности электрических сетей и системы освещения : •  автоматическое  поддержание  заданного  уровня освещенности с  помощью частотных регуляторов питания люминесцентных светильников;   замена   ртутных   люминесцентных   светильников   на   натриевые   и • металлогалогенные;  •  применение   светодиодных   светильников   в   для   уличного   и   дежурного освещения; • использование осветительной арматуры с отражателями;   применение   аппаратуры   для   зонального   отключения   по   уровням • освещенности; • применение автоматических выключателей для дежурного освещения;  • регулярная очистка стекол в окнах и применение светлых тонов при окраске стен;  • использование световодов для подсветки темных помещений.               Постепенно  в нашей школе есть все возможности для полного решения этой задачи.               3. Для повышения качества вентиляции можно  использовать  следующее:   • Установка устройств для проветривания  в помещениях и на окнах;  • Исключение сквозняков в помещениях;  • Подогрев поступающего воздуха за счет охлаждения отводимого воздуха.  4.Для  рационального использования воды (горячей и холодной)  предлагается :   •  установка   приборов,   выравнивающих   давление   (понижение   давление   и выравнивание давления по этажам);   • подогрев подаваемой холодной воды;  • установка двухрежимных смывных бачков;  10 •  использование смесителей с автоматическим регулированием температуры воды.  III.Альтернатива  привычным источникам  энергии­  реальность , или мечта ?                      Мы   предлагаем для обогрева   небольших классных помещений использовать  кварцевые обогреватели . Как выбрать кварцевый обогреватель для школьного  класса   ?  Настенный кварцевый обогреватель – рациональный способ обеспечения комфортной температуры в жилых и административных помещениях.   Основные   достоинства   прибора   –   экономичность,   высокая теплоотдача, компактность. Среди источников тепла выделяют:  1)Масляные радиаторы. Теплоотдача осуществляется за счет нагрева масла, залитого  внутрь  радиатора.  Работают  от  электросети,  отличаются   высокой энергоемкостью.  2) Конвекторы. Современный способ обогрева квартир и домов. Размещают устройства на стенах, монтируют в пол или используются переносные модели. 3)Инфракрасные   обогреватели.   Отличаются   экономичностью,   возможно размещение   на   стене.   Популярны   переносные   модели   с   изменением направленности излучения тепла. 4) Обогреватели с кварцевым песком. Представляют собой плоскую панель, которую удобно разместить на стене. Не снижают содержание кислорода в воздухе.   Отличаются   высокой   экономичностью,   простотой   в   монтаже   и эффективностью   при   ежедневной   эксплуатации.   При   выборе электрообогревателя   обращают   внимание   на   пожарную   безопасность устройства. Кварцевый обогреватель без труда впишется в любой интерьер. В основе конструкции – монолитная плита из прессованного кварцевого песка. Внутри   панели   –   хромированные   нагревательные   элементы.   Работает устройство   от   обычной   бытовой   электросети   с   напряжением   220   В. Кварцевый   песок   обладает   высоким   уровнем   теплопроводности,   что обусловило его эффективность при использовании в обогревателях. Панель быстро   нагревается,   хорошо   удерживает   тепло   и,   самое   главное,   долго остывает.   Следовательно,   даже   после   отключения   от   сети   в   комнате некоторое время будет сохраняться тепло. В данном случае принцип действия чем­то схож с изразцами, применяемыми для облицовки печей. После полного угасания топливника нагретый камень и керамическая поверхность отдают 11 накопленное   тепло   на   протяжении   нескольких   часов.   Энергосберегающие кварцевые   обогреватели   характеризуются   небольшими   размерами: 640х340х25 мм. Такую панель можно без труда разместить на стене даже в небольшой   комнате.   При   этом   обогреваемый   объем   достигает   16   куб.   м. Однако,   если   необходимо   наполнить   теплом   значительное   по   площади помещение, в комнате устанавливают дополнительные панели. Отметим, что время   нагрева   кварцевой   панели   составляет   всего   10­15   минут,   но понадобится   время   для   распространения   тепла   по   комнате.     Расход электроэнергии кварцевым обогревателем составляет всего 0,5 кВт/ч, что в 3­ 4   раза   меньше   энергопотребления   обычного   тепловентилятора.   Помещение любого   назначения   –   классная   комната,   кабинет   –   переживает   свои «эксплуатационные   пики».   В   случае   с   классом   в   помещении   постоянно находятся люди на протяжении рабочего дня. Это значит, что максимальный обогрев помещения должен приходиться на временные промежутки, когда в классе присутствуют люди. В остальное время в целях экономии надо перейти на   так   называемый   поддерживающий   режим.   Если   монолитный   кварцевый обогреватель является основным источником тепла, целесообразно оснастить устройство   терморегулятором   и   воздушным   датчиком.   Кварцевые обогреватели   отличаются   долговечностью.   Хромированный   нагревательный элемент   характеризуется   высокой   надежностью,   а   песок   относится   к высокопрочным   природным   минералам.   Максимальная   температура излучающей поверхности кварцевого обогревателя составляет   95°С. Время непрерывной работы обогревателя колеблется от 3 до 12 часов.  IV. Результаты . Предложения по экономии . Данные  результатов  расходования электрической и тепловой энергии   показывают следующее : ­  электрическая энергия даже за исследуемый промежуток времени  значительно подорожала ; ­ расходы  электрической  и тепловой  энергии являются функцией времени  года, т.е. окружающих климатических условий ; ­  даже  уменьшив расход на 3­5% ,  мы  получим серьезную экономию  финансов.  Экономия электрической энергии :  12 1. Заменить обычные лампы накаливания на энергосберегающие  люминесцентные. Срок их службы в 6 раз больше лампы накаливания,  потребление ниже в 5 раз. За время эксплуатации лампочка окупает себя 8­10  раз.  2. Применять местные светильники, когда нет необходимости в общем  освещении.  3. Взять за правило ,выходя из комнаты, гасить свет.  4. Отключать устройства, длительное время находящиеся в режиме ожидания. Телевизоры, видеомагнитофоны, музыкальные центры в режиме ожидания  потребляют энергию от 3 до 10 Вт. В течение года 4 таких устройства,   оставленные в розетках зарядные устройства дадут дополнительный расход  энергии 300­400 КВт*час.  5. Применять технику класса энергоэффективности не ниже А.  Дополнительный расход энергии на бытовые устройства устаревших  конструкций составляет примерно 50%.  6.Кипятить в электрическом чайнике столько воды, сколько необходимо  использовать.  7.Применять светлые тона при оформлении стен. Светлые стены, светлые  шторы, чистые окна, разумное количество цветов сокращают затраты на  освещение на 10­15%.  8.В некоторых классах компьютер держат включенным постоянно. Выключать его или переводить в спящий режим, если нет необходимости в его  постоянной работе. При непрерывной круглосуточной работе компьютер  потребляет в месяц 70­120 кВт*ч в месяц. Необходимо выключать компьютер  после занятия ! Все  эти действия  принесут  ощутимую выгоду … Экономия воды :  1.  Не включать воду полной струей. Ведь вполне достаточно небольшой  струи.  2. При умывании и принятии душа отключать воду, когда в ней нет  необходимости.  13 3. Существенная экономия воды получится при применении двухкнопочных  сливных бачков.  4. Необходимо тщательно проверять наличие утечки воды из сливного бачка.  Экономия  тепла : 1. Утеплить двери  на первом этаже здания школы рядом с кабинетом зам.  директора по АХД. 2. Следить за  режимом проветривания, не допуская излишнего  охлаждения помещений. 3. Установить дополнительные источники тепловой энергии в спортивном  зале и  коридорах с небольшим количеством секций батарей . 14 Заключение Энергосбережение ­ ключевое слово новой экономической политики страны. В условиях   сложившихся   темпов   развития   научно­технического   прогресса   в мире   если   не   провести   настоящей   реформы   в   энергетике   страны,   то   в ближайшем   будущем   ТЭК   окажется   тормозом   ее   развития.   Объемы производства   топливно­энергетических   ресурсов   смогут   обеспечить   лишь внутренние потребности страны. В этом случае экспорт этих энергоресурсов из России должен быть практически прекращен с потерей внешних рынков, валютного   дохода   и   источников   финансирования   отечественной промышленности. Из всего вышесказанного следуют важные выводы:  1.   Энергосбережение   играет   ключевую   роль   в   снижении   энергоемкости национальной экономики и существенно влияет на темпы роста ВВП.  2. Главная задача ­ запуск механизмов стимулирования к энергосбережению. Сохранение высоких темпов экономического роста национальной экономики возможно   только   при   условии   повышения   уровня   энергосбережения   в промышленности,   жилищно­коммунальном   хозяйстве,   при   производстве, транспортировке и распределении энергии.  15 Библиографический список  1. Федеральный Закон Российской Федерации «Об энергосбережении» от  03.04.96 №28 (с изм., внесенными ФЗ от 08.05.2010 №83­ФЗ) // Российская  газета. ­ № 3181. ­ 2003.  2. Постановление Правительства Российской Федерации «О ценообразовании  в отношении электрической и тепловой энергии в Российской Федерации» от  26.02.2004 №109 (с изм., внесенными ФЗ от 05.04.2010 №216). // Российская  газета. ­ № 3422. ­ 2004.  3. ГОСТ Р 51387­99, введенный Постановлением Госстандарта России от  30.11.1999. №485­ст.  4. Комолов Д.А. Энергоэффективность / Д.А. Комолов // Экономика и ТЭК  сегодня. ­ 2008. ­ №11. ­ С.35­45.  5. Макаров А. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая  стратегия России / А. Макаров, В. Фортов [Электронный ресурс] Режим  доступа: http://www.e­m.ru. ­ 2004.  6. Проект Государственной программы энергосбережения и повышения  энергетической энергосбережения и повышения энергетической  эффективности эффективности на период до 2020 года на период до 2020  года. ­ М.: Энергосовет №4. ­ 2009. ­ 14 с. 16 Приложение 1                                                   Таблица  учета тепловой энергии(2014­2017 гг) 2014 год Период Величина потребленной  тепловой  энергии, Гкал 02.09­ 26.09.2014 26.09 –  27.10 27.10­ 26.11 26.11­ 15.12 2015 16.12­ 22.01.15 22.01­ 26.02 26.02­ 19.03 22.03­ 28.04 25.09­ 29.10 29.10­ 26.11 26.11­ 22.12 11,35 87.39 98.17 86.68 148.64 142.40 63.18 89.19 53.57 92.23 93.94 17 2016 22.12­ 26.01.16 26.01­ 26.02 26.02­ 24.03 24.03­ 19.04 19.04­ 20.05 29.08­ 20.09 20.09­ 20.10 20.10­ 21.11 21.11­ 15.12 167.84 118.39 87.67 52.08 23.21 11.85 17.58 128.72 109.72 15.12.­ 19.01.2017 171.79 18 Приложение 2                                                           Таблица  учета затрат электроэнергии  (2015­2016 гг) Месяц январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь 2015 год количество ,  кВт*ч 11880 11100 11280 17770 4800 2640 3360 2100 14100 14700 21900 15540 2016 год сумма, руб количество, сумма, руб кВт*ч 15540 15780 14520 14100 10140 9660 2220 2640 13020 16260 17520 20820 69260,70 70139,14 65411,12 61911,99 44632,83 43078,58 10787,80 12984,31 62603,45 78887,11 85823,15 97012,30 46769,17 43591,71 45202,52 70180,97 17972,04 9832,29 14364,27 8542,26 61476,75 65143,78 97964,18 68203,56 19