Образцы сценариев занятий:
теоретического
«Потребление энергии, потребность в энергии»
и лабораторно-практического
«Определение потребности здания в энергии»
а также рабочего листка
«Потребление энергии, потребность в энергии»
1.2. Потребление энергии, потребность в энергии
1.2.1. Введение
1.2.2. Потребление энергии
1.2.3. Приборы и устройства для измерения параметров и расхода энергоносителей
1.2.4. Заключение
1.2.5. Контрольные вопросы
1.2.6. Лабораторная работа «Определение потребности здания в энергии»
1.2.7. Рабочий листок
1.2.1.
Часто в своей жизни мы употребляем слово энергия и его производные в самых разных случаях: «ядерная энергия», «энергичный человек», «солнечная энергия», «энергосбережение», «энергетический кризис».
Мы знаем, что энергия – это универсальная мера движения материи, характеристика способности тел взаимодействовать между собой.
Для всех процессов, происходящих в природе, жизни и деятельности человека необходима энергия. Она нужна для того, чтобы сокращались мышцы, возникал и передавался нервный импульс, вырабатывались гормоны, делились клетки, расцветали цветы, наливались плоды и т. д.
Энергия нужна, чтобы работали машины и механизмы, чтобы в наших домах в холод было тепло, а в жару прохладно, чтобы выплавлять металл, печатать книги, строить дома…
 
 
|
Человечек со знаком вопроса или почесывает голову (задумался, короче, проблема)
Флешки, демонстрирующие значение энергии в живых организмах (энергия для мышц, нервный импульс…)
|
1.2.2. Потребление энергии
С развитием человеческой цивилизации потребность в энергии, ее потребление изменялось. Какую энергию потреблял первобытный человек? Это был самый чистый вид энергии – энергия Солнца, аккумулированная в телах растений и переданная ими по цепям питания животным.
Вставляем скриншоты нескольких позиций последовательно
 
 
Какие продукты выделяют растения в результате преобразования солнечной энергии в энергию химических связей? Это абсолютно безвредные, даже необходимые для всего живого вещества кислород и вода.
По подсчетам ученых первобытный человек потреблял около 1% энергии, которую потребляет современный человек. Потребление энергии в современном мире значительно возросло, потому что, во-первых, увеличилось количество людей, а во-вторых, потребность в энергии каждого человека стала больше в связи с экономическим и технологическим развитием общества.
С изобретением машин и механизмов потребность человека в энергии возросла. Особенно значительным изобретением в этом плане была паровая машина Джеймса Уатта (1784 г.). Тепловая энергия, образовавшаяся при сжигании древесины и угля преобразовывалась в механическую.
Подпись: Дж. Уатт не мог предположить, что его изобретение станет катализатором технической, экономического и социального прогресса со всеми положительными и отрицательными последствиями.
С переходом к машинному производству, человек все активней начал использовать невозобновляемые энергетические ресурсы уголь, нефть, газ. При их сжигании в атмосферу поступали углекислый газ и вредные продукты сгорания. Энергоресурсы стали играть важную роль в производственных отношениях. А наличие их месторождений и запасов стало важным фактором, определяющим экономику и политику государств.
К чему это привело в настоящее время? Человек берет в природе все, в чем нуждается, и, в связи с этим, в последнее время появились глобальные экологические проблемы -- проблемы планетарного масштаба, которые угрожают существованию человечества на Земле или значительно ухудшают условия жизни на планете.
Это нехватка пищи (голод в некоторых регионах земного шара), загрязнение окружающей среды (воды, почвы, атмосферы), нарушение озонового экрана, глобальное потепление (увеличение доли углекислого газа в атмосфере), опасное накопление ядерного арсенала.
Подпись: Природные катаклизмы А) наводнения, Б) смерчи, В) цунами и др. , которые в последнее время участились в связи со значительным потеплением климата, не только наносят огромный вред природе, производству, сельскому хозяйству, но и уносят человеческие жизни.
 Подпись: Отравление А) почвы, Б) воды, атмосферы приняло настолько угрожающие масштабы, что грозит вымиранием не только отдельным видам растений и животных, но и самому виновнику таких изменений, человеку.
Подпись: Сжигая уголь, газ и нефть, образовавшиеся естественным путем из остатков древних растений и животных около 300 млн. лет назад, мы высвобождаем углекислый газ, аккумулированный в их телах и расходуем при этом кислород.
Любая из этих проблем может перерасти в экологический кризис и привести к исчезновению человека как биологического вида. В основе каждой из этих проблем лежит энергетическая подоплека.
|
Флешка фотосинтеза (по схемам)
Человечек нюхает цветочек, от цветочка исходит кислород и вода (формулы)
Фото: наводнения, цунами, смерчи, дым из труб, выбросы сточных вод, схемы парникового эффекта
|
С каждым годом количество невозобновляемых источников энергии уменьшается, что негативно влияет практически на все сферы жизни людей. Ученые активно разрабатывают технологии использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии (энергии солнца, воды, геотермальной энергии и т. д.). Прогнозируют, что использование этих ресурсов в будущем будет преобладать.
|
Человечек поднимает многозначительно указательный палец вверх
|
1.2.3. Приборы и устройства для измерения параметров и расхода энергоносителей
|
|
В основе организации грамотного, эффективного потребления энергоресурсов лежит планирование, учет и контроль за их потреблением.
…
Рассмотрим энергетический баланс здания, основные источники поступления энергии и тепловые потери.
Раньше это было делом исключительно специалистов, а каждый потребитель исправно вносил плату за потребленные тепло, газ, электроэнергию, воду и т. д. В настоящее время, когда стоимость ресурсов растет с каждым днем, их экономия существенно влияет и на себестоимость товаров и услуг, и на бюджет.
|
Флеш-анимация"пути потери энергии в здании" и "пути потери энергии через отопительные установки."
|
Приборы для измерения расходов тех или иных ресурсов называют счетчики или расходомеры. Счетчики устанавливают в соответствии с технологией, при нарушении которой информация будет недостоверной. У каждого типа счетчика существует та или иная погрешность.
|
|
Измерения можно условно разделить на 4 категории:
-- расхода пара, газа, жидкости тепловой энергии;
-- количества электрической энергии;
-- показателей технологических процессов (температуры, освещенности, уровня, скорости воздуха, влажности и др.)
-- продолжительности работы оборудования.
|
Человечек измеряет с прибором в руках или линейкой (утрированно)
|
Какие типы расходомеров применяют? Их условно можно разделить на 3 типа:
-- измерители перепадов давления;
-- приборы внесения местного сопротивления;
-- расходомеры, которые не вносят сопротивление в среду, которую измеряют.
|
Фото или рисунки счетчиков разных типов
|
Для измерения расхода жидкости, газа или пара расходомеры могут быть контактные (непосредственно контактируют с измеряемыми веществами) и бесконтактные. Контактные могут быть статическими, или неподвижными (различные диафрагмы, трубки, сопла и т.д.) и динамическими, или подвижными (турбинные, роторные, поршневые и т. д.). Бесконтактные расходомеры могут быть тепловыми, индукционными, частотно-импульсными, тепловыми и т. д.
|
|
^
Теплосчетчик – это прибор, который предназначается для измерения количества потребленной тепловой энергии и других параметров теплопотребления.
Он измеряет количество потребленной тепловой энергии в ГДж, объем теплоносителя в метрах кубических, температуры теплоносителя на подаче, температуры теплоносителя на обрате, разницы температур и средней тепловой мощности в ГДж/час
|
Флешка (схема воды от ТЭЦ)
Стр. 87 (ксерокопия) Показать движение воды и мигание компа
Перевод на русский язык:
Потребитель
Температура в трубопроводе на подаче
Расходомер в трубопроводе на подаче
Температура в трубопроводе на обрате
Теплосчетчик
Сумматоры, концентраторы:
-- автоматическое опрашивание;
-- унификация интерфейсов
-- дополнительный сервис
|
^
Измеряют объем потребленного газа в метрах кубических
|
|
Учет электроэнергии
Как правило, используют датчик, или трансформатор тока. Его располагают на определенных кабелях, или измерителю мощности. подсоединяют к амперметру
Напряжение измеряют с помощью прямого подсоединения к источнику тока.
Счетчики могут быть индукционными, или электромеханическими, и импульсными; существуют в моделях для одно- и трехфазной сети.
Техническое обеспечение энергетического аудита
Схема измерения параметров электрической энергии
 
|
Флешка (схема по току)
Стр. 91, флеш с движением тока
Фазная сеть.
Параметры, которые измеряются непосредственно
Преобразующие трансформаторы
Первичные визуальные приборы
Регистраторы нагрузок
Пофазные
Высшие гармоники
Параметры трехфазной сети
Счетчики электроэнергии
Активная и реактивная мощность и энергия
Профиль нагрузки
Тарифный учет
Сумматоры, концентраторы
Автоматический опрос
Унификация интерфейсов
Дополнительный сервис
Системы сборки, обработки данных
|
|
Человечек с поднятым пальцем (это важно)
|
1.2.4.
Потребление энергоресурсов – это естественное условие существования любого биологического вида, в том числе и человека.
В связи с развитием науки и техники человек перешел к неконтролируемому использованию энергоресурсов. Это привело к уменьшению запасов невозобновляемых источников энергии на Земле и ухудшению экологической ситуации.
Если не изменить создавшуюся ситуацию, на Земле может произойти экологическая катастрофа. Выход – это осознанное энергосбережение, переход на новые экологически безопасные технологии, контроль за потреблением энергии
|
|
^
1. Для чего энергия нужна человеку как биологическому объекту?
2. Для чего необходима энергия современному человеку как социальному объекту?
3. Как изменялось потребление энергии с развитием цивилизации?
4. К каким последствиям может привести неконтролируемое потребление энергоресурсов?
5. Какие приборы для измерения потребленных энергоресурсов вы знаете?
6.* Докажите, что глобальное потепление непосредственно связано с неконтролируемым потреблением энергоресурсов на планете.
^
Потребление энергии, потребность в энергии
Цель: Проанализировать потребление электроэнергии бытовыми электроприборами и сделать выводы относительно экономической выгоды разумного использования электроэнергии.
Человечек
1. Рассмотрите ваш электросчетчик. Как он реагирует на включенный пылесос, утюг, электрочайник, телевизор и т.д. (Объекты потребления электроэнергии можно изменить). Проанализируйте его данные за 10 минут работы одного электроприбора (остальные выключите) и заполните таблицу.
№
|
Название
|
Потребленная электроэнергия за 10 мин согласно счетчику
|
^
|
1
|
Утюг
|
|
|
2
|
СВЧ-печь
|
|
|
3
|
Телевизор
|
|
|
4
|
Пылесос
|
|
|
5
|
Электрочайник
|
|
|
6
|
Освещение одной комнаты
|
|
|
7
|
Холодильник
|
|
|
8
|
Кондиционер
|
|
|
Человечек поднимает палец
2. Сделайте выводы:
1.Больше всего потребляет электроэнергии ________________________________________
2. Если сократить работу __________________________ на 10 минут в день, то за месяц (условно 30 дней) можно сэкономить __________________________ электроэнергии, что соответствует ______________ грн.
3. Составьте рекомендации для семьи с целью экономии электроэнергии
Квадрантная сетка до конца страницы с ячейкой 7 мм
^
Тема: Определение потребности здании в энергии
Цель: Научить определять энергетический баланс здания, источники поступления энергии и виды тепловых потерь, сформировать потребность в поиске путей эффективного использования энергии в быту и на производстве.
^
Это нужно знать
Украина импортирует 50—55 млрд кубометров газа в год, из которых 29,6 млрд кубометров потребляется в коммунально-бытовом секторе, в основном для отопления. Только предприятия жилищно-комунального сектора используют 11—14 млрд кубометров газа в год. При этом экспорт электроэнергии в текущем году составит 7,406 млрд кВт/ч.
Сегодня большинство зданий в Украине значительно отстают по энергосбережению от европейских стандартов. В Европе обыкновенными домами считаются здания с удельным годовым расходом тепла около 300 кВт ч/м2 в год, а у нас – 400—600 кВт ч/м2 в год. При этом очевидно, что вопрос энергосбережения в жилище гораздо актуальнее в наших условиях, чем в относительно мягком климате большинства западноевропейских стран.
|
Обычный текст, слева фото без подписи:
|
Легче сохранить единицу энергии, чем произвести.
|
Выделить отдельной строкой, более крупным кеглем, цветом (красным, синим)
|
Схема 1
|
Схемы переносим без изменений
|
Схема 2
|
Схемы переносим без изменений
|
Схема 3
|
Схемы переносим без изменений
|
Схема 4
|
Схемы переносим без изменений
|
Схема 5
|
Схемы переносим без изменений
|
Схема 6
|
Сначала появляются контуры домиков большого, потом маленького без надписей, потом выплывает информация в такой последовательности:
-- потери
-- приток энергии
-- притоки энергии внутри домиков
|
^
1.
|
Задание 1
|
|
|
|
|
|
1. Определите поступление энергии в здание
|
Первая картинка без столбика цифр, с новыми данными
Энергия Солнца – 1366 кВт/час
Внутренние источники энергии – 683 кВт/час
калькулятор, рамка для ответа (правильный ответ -2049 кВт/час)
|
|
2. Определите теплопотери здания
|
Вторая картинка без столбика цифр, с новыми данными
Крыша – 3000 кВт/час
Окна -- 1980 кВт/час
Вентиляция --1840 кВт/час
пол -- 1350 кВт/час
Стена – 530 кВт/час
калькулятор, рамка для ответа (правильный ответ -8700 кВт/час)
|
|
3. Определите потребность здания в энергии
|
Первая картинка + вторая картинка в уменьшенном виде, с такими данными:
Поступление энергии – 2049 кВт/час
Теплопотери – 8700 кВт/час
Калькулятор, рамка для ответа (правильный ответ -- 6651 кВт/час)
|
2
|
Задание 2
|
|
|
Определите потребность здания в энергии
Решение
Определяем поступление энергии:
(даем рамку для вычислений и ответа)
(правильный ответ – 4508)
Определяем теплопотери
(даем рамку для вычислений и ответа)
(правильный ответ – 19064)
Определяем потребность здания в энергии
(даем рамку для вычислений и ответа)
Ответ: Потребность здания в энергии составит (рамочка) кВт/час
(правильный ответ – 14556)
|
Первая картинка + вторая картинка в уменьшенном виде, с такими данными
Энергия Солнца – 3005 кВт/час
Внутренние источники энергии – 1503 кВт/час
Крыша – 6600 кВт/час
Окна -- 4356 кВт/час
Вентиляция --4048 кВт/час
пол -- 2900 кВт/час
Стена – 1160 кВт/час
|
3.
|
Задание 3
|
|
|
Определите потребность этого здания в энергии, после того, как будет произведена замена окон и улучшена теплоизоляция стен, если известно, что энергоэффективность окон увеличится на 15%, а стен – на 20%, а поступление внутренней энергии увеличится на 350 кВт/час за счет въезда еще одного жильца.
Решение
1. Определяем поступление энергии:
(даем рамку для вычислений и ответа)
(правильный ответ – 4858)
Определяем теплопотери через окна
(правильный ответ – 3702,6)
Определяем теплопотери через стены
(правильный ответ 928)
Определяем общие теплопотери
(правильный ответ 18178)
5. Определяем потребность здания в энергии
(правильный ответ13320)
|
Картинка из задания 2 и пометки возле внутренних источников энергии «+350 кВт/час", возле окон «-- 15%», возле стен «-- 20%)
|
|
Задание 4
Известно, что удельный расход энергии в усредненном здании на Украине колеблется от 300 до 600 кВт/м 2 в год. Вычислите, сколько расходуется энергии в вашем доме, если принять среднюю величину за 450 кВт/м 2 в год. Каковы при этом теплопотери, если поступление энергии составит 30 % от потребления ?
Решение
450 х (общая площадь помещения) =
(Потребление энергии) – (поступление энергии) =
|
Домик, Вася рядом, удельный расход 450 кВт/м 2 в год
Потребление энергии -- ?
|
|
Задание 5
Сколько энергии теряется через окна (, если общие теплопотери составляют 14600 кВт/час, а через окна теряется в среднем 17% энергии?
Решение
(строчка)
Ответ: (правильный – 2482 кВт/час)
|
Домик и потери через окна 17 % Знак вопроса кВт/час
Калькулятор
|
|
Задание 6
Сколько энергии теряется через наружные стены (, если общие теплопотери составляют 16800 кВт/час, а через стены теряется в среднем 22% энергии?
Решение
(строчка)
Ответ: (правильный – 3696 кВт/час)
|
Домик и потери через стены 22 % Знак вопроса кВт/час
Калькулятор
|
|
Задание 7
Сколько средств можно сэкономить в год, если принять стоимость 1 кВт/час за 0,23 грн.и уменьшить теплопотери в здании
А) на 20 %
Б) на 50 %
В) на 80 %
Решение
1. Полная оплата теплопотерь составляет
(правильный ответ4485 грн)
2. Экономия при снижении теплопотерь на 20% составляет (правильный ответ)897 грн)
3. Экономия при снижении теплопотерь на 50% составляет (правильный ответ)2242,5 грн)
4. Экономия при снижении теплопотерь на 80% составляет (правильный ответ)3588 грн)
Ответ: А) -- …., Б) -- …., В) -- ……
|
Домик, теплопотери 19500 кВт/час
А) (стрелочка вниз мигает) 20 %
Б) (стрелочка вниз мигает)50 %
В) (стрелочка вниз мигает)80 %Знак вопроса
Калькулятор
|
|
Выводы: В ходе лабораторно-практической работы мы выяснили, что потребление энергии зданием складывается из двух основных величин – поступления энергии и теплопотерь. Чтобы повысить энергоэффективность здания, его экономичность и экологичность, следует сократить теплопотери.
|
Более крупный кегль, цветной шрифт
Кнопкой далее переходим к оцениванию
| |
