Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп

К вопросу об утилизации люминесцентных ламп
Автор: Матыгулина Ю.Р., ученица 9 класса
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 4»
Мурманская область, г. Оленегорск
Научный руководитель: Стрельцова О.И., учитель физики МОУ СОШ № 4
Введение.
Жизнь
современного
общества
невозможно
представить
без
электроэнергии. Рост населения Земли с 7,2 млрд. человек в настоящее время
до ориентировочно 9,0 млрд. к 2050 г. будет сопровождаться ежегодным
увеличением потребности энергии на 1,7%.
Поэтому особенно актуальным является вопрос энергии будущего.
Энергия, основанная на использовании углеводородов, во многом уже себя
исчерпала. Запасы углеводородов непрерывно сокращаются и использование их
в качестве энергоисточника ухудшает экологическую ситуацию на Земле. Во
избежание дальнейшего изменения климата
в сторону потепления
и
загрязнения окружающей среды, вызываемых энергетическим сектором,
необходимо уменьшить потребления ископаемого топлива.
Чуть более полувека назад появился и стал стремительно развиваться
принципиально новый источник энергии - ядерная энергия. На АЭС
вырабатывается не более 20% всей электроэнергии в мире. Хотя во Франции,
например, доля атомной энергетики значительна – около 80%.
При этом не прекращаются дебаты об использовании ядерной энергии.
Противники ядерной энергетики (в частности, такие организации, как
«Гринпис»)
человечеству
считают,
и
что
использование
окружающей
среде.
ядерной
Защитники
энергии
ядерной
угрожает
энергетики
(МАГАТЭ, Всемирная ядерная ассоциацияит.д.), в свою очередь, утверждают,
что этот тип энергетики позволяет снизить выбросыпарниковых газовв
атмосферу и при нормальной эксплуатации несёт значительно меньше рисков
для окружающей среды, чем другие типы энергогенерации.
Чрезвычайно важным обстоятельством является и то, что ядерная
энергетика не потребляет кислорода и при нормальной эксплуатации имеет
ничтожное количество выбросов. Очевидно, что производство ядерной
энергии является одной из наиболее экологически чистых технологий.
По статистическим данным российские семьи тратят от 10 до 15 % своих
доходов на оплату жилищно-коммунальных услуг в зависимости от региона
проживания.
Немалую
долю
этих
затрат
составляет
оплата
за
электроэнергию.Прежде всего, ежегодное увеличение энергопотребления
происходит за счет увеличения количества используемых нами бытовых
приборов.
Кроме
традиционных
холодильника,
телевизора,
стиральной
машины, все чаще в наших квартирах появляются компьютеры, посудомоечные
машины, кухонные комбайны, электрочайники, мультиварки и другие приборы.
Большая доля электроэнергии расходуется на освещение.
Искусственное
освещение
сопровождает
нас
ежедневно.Наиболее
привычный для нас способ освещения помещений - это использование ламп
накаливания. Они широко распространены и очень дешевы. Вот только часто
перегорают, особенно при скачках напряжения в сети. На смену ламп
накаливания пришли люминесцентные лампы. Эти лампы часто используют
для освещения учреждений: школ, институтов, офисов. Но для освещения
жилых помещений эти лампы использовать не очень удобно. Поэтому для
освещения
квартир
выпускаются
компактные
люминесцентные
лампы
(энергосберегающие лампы), потребляющие гораздо меньше электроэнергии.
Вместе с тем, при использовании такого рода ламп не менее остро встает
экологический аспект данной проблемы. Ведь содержание ртути в каждой
лампе составляет 2,5 мг. По некоторым данным, ежегодно в России покупается
около 60 млн. ламп, это более 1 т ртути.
В
настоящей
работе
нами
рассмотрены
характеристики
люминесцентных ламп, их преимущества и недостатки, вредное воздействие
на окружающую среду, изучено влияние степени информированности
населения на результативность утилизации энергосберегающих ламп, решение
вопросадемеркуризации ламп в г. Оленегорске Мурманской области.
1. Основные сведения об энергосберегающих лампах
1.1. Характеристики энергосберегающих ламп
Напряжение питания - напряжение питающей сети, при котором лампа
зажигается и стабильно работает, преобразуя электроэнергию в ровный
лучистый свет без резких колебаний интенсивности. Производимые для
российского рынка люминесцентные лампы предназначены для работы в
сетях постоянного тока 12 Вольт и 24 Вольта, и в сетях переменного тока 220
Вольт и 380 Вольт (для ламп уличного освещения).
Мощность
характеризует
уровень
энергопотребления
лампы,
у
энергосберегающих приборов он существенно ниже, чем у традиционных
ламп накаливания при одинаковом уровне светимости.
Световой поток – одна из главнейших характеристик эффективности
световых приборов. Электрическая мощность лампы не гарантирует яркого
свечения, так как значительная часть энергии может преобразовываться в
невидимые
человеческим
глазом
волны
–
инфракрасные
или
ультрафиолетовые. Световой поток характеризует, какая именно часть
электрической
мощности
преобразуется
электрическим
источником
в
видимый свет.
Световая отдача является важнейшей характеристикой источника света
в том случае, когда речь идёт об энергосбережении. Эта характеристика
лампы
характеризует
соотношение
величины
светового
потока
и
потребляемой источников света мощности. Максимальная теоретически
возможная световая отдача составляет 683 лм/Вт. Световая отдача обычных
«лампочек Ильича» составляет примерно 10-15 лм/Вт. Энергосберегающие
лампы имеют намного более высокий показатель световой отдачи – до 100
лм/Вт. Более эффективны только светодиоды и натриевые газоразрядные
лампы высокого давления.
Цветовая температура источника света – наиболее важный показатель
для
человека.
Эта
характеристика
определяет
близость
излучаемого
искусственным источником света к показателю естественного освещения.
Измеряется эта температура по шкале Кельвина. Цветовая температура
современных люминесцентных энергосберегающих ламп при максимальной
световой отдаче бывает четырех диапазонов:

2700 К – лампы излучают мягкий (теплый) свет, такой свет дает
обычная лампочка;

3200-3500 К - лампы излучают мягкий белый (иногда – с оттенком
жёлтого) свет;

4000-4500 К – холодный белый свет. Лампы с такой цветовой
температурой излучают яркий белый свет холодного тона с повышенным
индексом цветопередачи;

6200-6500 К – дневной белый свет. Свечение ламп соответствует
люминесцентным трубкам большой мощности.
Индекс цветопередачи определяет, насколько свет лампы влияет на
восприятие человеческим глазом цветов. Чем сильнее свет лампы искажает
восприятие цвета, тем ниже индекс цветопередачи. Эталоном считается такой
индекс цветопередачи, при котором все цвета передаются идеально. За эталон
принята величина индекса цветопередачи Ra = 100. Ни один искусственный
источник света таким индексом не обладает. Комфортный для человеческого
глаза диапазон лежит в пределах 80-100 Ra. Индекс цветопередачи
современных энергосберегающих ламп лежит в пределах 69-89 Ra.
Эксплуатационные
характеристики
определяют
рентабельность
использования ламп определённого типа. К ним относят средний срок службы,
скорость
включения,
гарантированное
количество
циклов
включения/выключения и конструктивные особенности лампы (тип цоколя,
габаритные размеры, тип электронного пускателя и дизайн изделия). Эти
показатели определяют размер расходов на установку, замену и текущее
обслуживание системы освещения.
Уровень освещенности. Этот параметр, по сути, не зависит напрямую
от типа и качества используемой лампы. Уровень освещенности определяется
величиной светового потока лампы, цветовой температурой, отражающими
свойствами поверхностей помещения и целого ряда других параметров. Он
характеризует эффективность системы освещения в целом и определяется как
интенсивность
светового
потока
на
рабочей
поверхности.
Уровень
освещенности измеряется в люкс (лк). 1 люкс = 1 люмен/кв.м. Нормой,
установленной российскими санитарными требованиями, является уровень
освещенности в 200 лк. Некоторые европейские стандарты требуют уровня
освещенности до 800 лк.
1.2. Строение энергосберегающих ламп
Энергосберегающая лампа состоит из трех основных компонентов:
цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. Цоколь (как и у
обычной лампочки) предназначен для подключения лампы к сети. Для разных
видов цоколя используют следующие обозначения: Е14 - «миньон»; Е27 «стандартный»;
Е40
-
«для
промышленных
светильников»
и
т.д.
Энергосберегающие лампы работают по такому же принципу, как и всем
известные
люминесцентные
лампы.
Электронный
блок
обеспечивает
зажигание и дальнейшее горение лампы. Благодаря ему, энергосберегающая
лампа зажигается без мерцания и работает без мигания, свойственного
обычным люминесцентным лампам.
Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп, удается
добиться снижения потребления электроэнергии на 80%, по сравнению с
лампами накаливания при аналогичном освещении.
Колбы энергосберегающих ламп наполнены парами ртути и аргоном. 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.
Люминесцентная лампа бывает U-образного вида и в виде спирали,
причём спиралевидные лампы немного меньше по габаритам U-образных
ламп такой же мощности (их длина меньше). Форма никак не сказывается на
работе лампы, однако спиралевидные лампы в большинстве случаев стоят
дороже, так как они более сложны в производстве.
1.3. Преимущества недостатки энергосберегающих ламп
Главным преимуществом энергосберегающих ламп считается их
высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в
несколько раз. Максимум электроэнергии в энергосберегающих лампах
превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90% электроэнергии
уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.
Другим несомненным преимуществом является их срок службы,
который определяется промежутком времени от 6 до 15 тысяч часов
непрерывного горения. Эта цифра превышает срок службы обычных ламп
накаливания приблизительно в 20 раз. Наиболее частая причина выхода из
строя лампы накаливания – перегорание нити накала.
Третьим достоинством можно назвать возможность выбора цвета
свечения. Он может быть трех видов: дневным, естественным и теплым. Чем
ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному, чем выше – тем
ближе к синему.
Еще
одним
преимуществом
энергосберегающих
ламп
является
незначительное тепловыделение, которое позволяет использовать компактные
люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и
люстрах. Использовать в них лампы накаливания с высокой температурой
нагрева нельзя, так как может оплавиться пластмассовая часть патрона, либо
провод.
Следующее преимущество состоит в том, что их свет распределяется
мягче, равномернее, чем у ламп накаливания. Это объясняется тем, что в
лампе накаливания
свет
идет
только
от вольфрамовой
спирали,
а
энергосберегающая лампа светится по всей своей площади, что снижает
утомляемость человеческого глаза.
Энергосберегающие лампы имеют также и недостатки: фаза разогрева у
них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы
развить свою максимальную яркость. Также у энергосберегающих ламп
встречается мерцание.
Другим недостатком является то, что человек может находиться от них
на расстоянии не ближе, чем 30см. Из-за большого уровня ультрафиолетового
излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может
быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто
подвержен дерматологическим заболеваниям. Однако если человек находится
на расстоянии не ближе, чем 30см от ламп, вред ему не наносится. Также не
рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы
мощностью более 22 ватт, т.к. это тоже может негативно отразиться на людях,
чья кожа очень чувствительна.
Еще одним недостатком является то, что энергосберегающие лампы
неприспособленны к работе в низком диапазоне температур (-15ºC; -20ºC), а
при повышенной температуре снижается интенсивность их светового
излучения. Срок службы энергосберегающих ламп ощутимо зависит от
режима эксплуатации, в частности, они не любят частого включения и
выключения.
Конструкция
энергосберегающих
ламп
не
позволяет
использовать их в светильниках, где есть регуляторы уровня освещенности.
При снижении напряжения в сети более чем на 10% энергосберегающие
лампы просто не зажигаются.
К недостаткам можно также отнести содержание ртути и фосфора,
которые, хоть и в очень малых количествах, присутствуют внутри
энергосберегающих ламп. Это не имеет никакого значения при работе лампы,
но может оказаться опасным, если ее разбить. По той же причине
энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому
они требуют специальной утилизации (их нельзя выбрасывать в мусоропровод
и уличные мусорные контейнеры).
Еще одним недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с
традиционными лампами накаливания является их высокая цена.
1.4.
Сравнительные
характеристики
ламп
накаливания
и
люминесцентных ламп
Виды ламп
Энергосберегающие
Лампы накаливания
лампы
Чувствительность некоторые
да, может не работать
к низким
ниже -230С или выше 490С
температурам
Чувствительность некоторые
да
к влажности
Циклическое
на некоторые
да, может резко сократить
включение /
продолжительность
отключение
службы
Мгновенное
да
включение
Прочность
нет - нужно время, чтобы
разогреться
не очень прочные - стекло не очень прочные - стекло
или нить могут легко
можно легко сломать
ломаться
Теплоизлучение
85 БТЕ / час
30 БТЕ / час
Стоимость
10 рублей
100-150 рублей
Срок службы
1000 часов
6000 - 15000 часов
Потребляемая
75 Вт
15 Вт
0,075 кВт/ч
0,015 кВт/ч
мощность
Потребление
электроэнергии за
(в 5 раз меньше)
день, кВт/ч
Светоотдача
8...12 Лм/Вт
Содержание ртути Ртути нет
Утилизация
1,4-5 мг
Могут утилизироваться как Требуют специальной
обычные бытовые отходы
Вред здоровью
45 Лм/Вт
утилизации
Излучение ЛН, вредно для 1) Из-за мерцания ламп
организма человека,
многие люди жалуются на
особенно для глаз. При
головные боли. Попадая
высокой плотности и
на сетчатку глаза,
продолжительности
пульсация
облучения наблюдаются
воспринимается
следующие последствия:
человеком как ровный
1) судорожная болезнь;
свет. Она отрицательно
2) перегревание;
влияет на мозг, вызывает
3) тепловые удары;
повышенную
4) катаракта.
утомляемость.
Плотность излучения в
2) Содержат ртуть.
домашних условиях не
3) Могут излучать
способна причинить вред
ультрафиолет.
человеку.
1.5. Вредное воздействие ртутьсодержащих ламп
В энергосберегающих лампах содержится ртуть, поэтому необходимо
знать информацию о её токсичности и воздействии на человеческий организм.
Ртуть – это тиоловый яд. Прием внутрь 1 г ртутной соли смертелен.
Хроническое отравление ртутью приводит к нарушению нервной системы и
характеризуется наличием астеновегетативного синдрома с дрожанием рук,
языка, век, даже ног и всего тела. Острое отравление ртутью вызывает
разрушение легких. В организме человека задерживаются 80% вдыхаемых
паров Hg. У беременных женщин она преодолевает плацентарный барьер,
поражая плод (после отравления рождаются дети с тяжелым церебральным
параличом). Метилртуть попадает и в грудное молоко, накапливаясь до
опасных уровней в крови детей.
При повреждении ЭСЛ, необходимо незамедлительно действовать по
следующему плану: открыть окно и покинуть комнату на 15 минут, надеть
одноразовые резиновые перчатки, осторожно собрать осколки лампы при
помощи жесткой бумаги. Для сбора мелких осколков и порошка люминофора
можно использовать влажную губку. Затем нужно промыть помещение с
использованием бытовых хлорсодержащих препаратов (чтобы предотвратить
распространение ртути по всему помещению, уборку следует начинать с
загрязненного участка и проводить по направлению к центру). Использованные
в процессе устранения ртутного загрязнения вещи, нужно поместить в
полиэтиленовый пакет. Пакет с осколками лампы и ртутьсодержащими вещами
сдать в специализированное предприятие на переработку. Все, на что попали
осколки
лампы,
употребления
поместить
этих
в
изделий
полиэтиленовый
определяется
мешок.
после
Возможность
консультации
в
специализированной организации. Категорически запрещается: использовать
пылесос, щетку, веник, выбрасывать ртуть и ртутьсодержащие отходы в
канализацию или в мусоропроводы.
ЭСЛ экологически вредны, следовательно, они требуют специальной
утилизации.
По данным Роспотребнадзора, из-за низкой культуры обращения с
отходами ежегодно в окружающую среду попадает 1,5 т ртути. Главный
государственный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко в 2010 году заявил,
что Россия не должна переходить повсеместно на энергосберегающие лампы,
пока не будет решен вопрос с их утилизацией.
В 2010 году Правительство РФ признало опасность люминесцентных
ламп и утвердило Правила обращения с отходами производства и потребления
в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор,
накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение
которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда
животным, растениям и окружающей среде
2. Проблема утилизации ртутьсодержащих ламп в г. Оленегорске
Мурманской области
В соответствии с региональной целевой программой«Отходы» на 20092013 годы, утвержденной Постановлением Правительства Мурманской
области от 24 октября 2008 года № 506-ПП/20, ежегодно в Мурманской
области образовывается около 40 тонн ртутьсодержащих ламп, причем их
количество постоянно увеличивается.
Жилищно-коммунальный сектор незначительно охвачен системой сбора
и утилизации ртутьсодержащих отходов.
Существующая система сбора ТБО не обеспечивает отделение из них
вторичного сырья и, что особенно важно, опасных промышленных отходов,
образующихся в бытовых условиях (ртутьсодержащие изделия, токсичные
металлы,
источники
тока,
нефтепродукты,
лакокрасочные
материалы,
поливинилхлорид, другие опасные вещества). Такие виды отходов при
складировании их на полигонах или при сжигании приводят к загрязнению
окружающей среды опасными токсикантами.
Муниципальными образованиями в полной мере не осуществляются
полномочия по организации сбора, вывоза, утилизации и переработки бытовых
и промышленных отходов. Нормативные правовые акты, регулирующие
порядок
по
образований
обращению
Мурманской
с
отходами
области,
на
территориях
утверждены
в
г.
муниципальных
Оленегорске
с
подведомственной территорией.
Для выяснения ситуации с проблемой утилизации люминесцентных ламп,
нами проведено анкетирование среди жителей города Оленегорска. В опросе
участвовало 100 человек. Были получены следующие результаты.
Таблица 2 - Анкетирование на тему «Использование и утилизация
энергосберегающих ламп»
Вопросы
%
1. Какие лампы используются для освещения в вашей квартире?
лампы накаливания
53
энергосберегающие лампы
47
2. Какие лампы используются для освещения на вашем рабочем месте?
лампы накаливания
58
энергосберегающие лампы
42
3. Как вы решаете проблему утилизации энергосберегающих ламп?
выбрасываем в обычный мусорный бак
87
контейнер в ЖЭУ
8
просто на улицу
5
4. Считаете ли Вы, что энергосберегающие лампы содержат вредные
вещества?
5.
да, они вредны для здоровья людей
14
да, они вредны для окружающей среды
56
нет, они экологически безопасны
30
Где
должны
располагаться
контейнеры
для
утилизации
энергосберегающих ламп?
в центральном офисе управляющей компании
8
в ближайшей управляющей компании
42
спецконтейнеры, расположенные рядом с домом
50
Анализ результатов анкетирования показывает, что уже более половины
опрошенных респондентов пользуются энергосберегающими лампами идома,
и
на
работе.
87%
респондентов,
решая
проблему
утилизации
энергосберегающих ламп, просто выбрасывают их в мусорные контейнеры,
лишь 8% семей относят их для утилизации в спецконтейнеруправляющей
компании, а 5%
респондентов выкидывают их на улицу. Таким образом,
жители нашего города не утилизируют данные лампы в соответствии с
требованиями.
Но в тоже время, они осознают, какую опасность для
окружающей среды представляют энергосберегающие лампы. Лишь 14%
респондентов считают, что энергосберегающие лампы представляют опасность
для здоровья людей, а 56%-для окружающей среды, и только 30% считают
данные лампы экологически безопасными. Таким образом, мы видим, что
большая часть граждан нарушает правила утилизации энергосберегающих
ламп, при этом осознавая, какой вред это может нанести окружающей среде.
Несоблюдение требований при обращении с отработанными ртутными
лампами
в
соответствии
со
ст.3.2
Кодекса
об
административных
правонарушениях может привести к административному штрафу: граждан – от
1000 до 2000 рублей, должностных лиц – от 2000 до 5000 рублей, юридических
лиц – от 10000 до 100000 рублей или административной приостановке
деятельности на срок до 90 суток, индивидуальных предпринимателей – от
2000 до 5000 рублей или административной приостановке деятельности на срок
- до 90 суток.
По нашему мнению, в нашем муниципальном образовании уделяется
недостаточно внимания проблеме утилизации люминесцентных ламп. Жители
города плохо информированы о пунктах приема лам, у них отсутствует
мотивация для сдачи их в специализированные пункты приема.
Для решения этой проблемы необходимо уделить особое внимание
решению данной проблемы. На муниципальном уровне обязать управляющие
компании организовать пункты сбора люминесцентных ламп в каждой из них;
информировать население через ежемесячные квитанции о вреде, наносимом
здоровью человека и окружающей среде, при неправильной утилизации ламп;
проводить акции, привлекающие потребителей.
Вывод
Ресурсы электроэнергии не безграничны. Электроэнергия поступает в
наши дома с электростанций различного типа, и для ее производства
сжигаются уголь, нефть, газ.
Экономное использование электроэнергии позволит сократить объемы
использования этих энергетических ресурсов, а, значит, и снизить выбросы
вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемов. Кроме того,
увеличение эффективности использования электроэнергии - это и реальный
способ снизить затраты на оплату счетов за электричество. Ведь стоимость
электроэнергии напрямую связана со стоимостью топлива, запасы которого
ограничены и цены, на которое постоянно растут.
Но одновременно с этим необходимо помнить, что вред, наносимый
нашему организму и окружающей среде, который может стать следствием
неправильной утилизации энергосберегающих ламп, представляет особую
опасность, так как энергосберегающие люминесцентные лампы относятся к
первому классу опасности (особо опасные отходы) и требуют правильной
утилизации.
Список использованных источников
1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении
изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2. Постановление Правительства РФ от 03.09.2010 г № 681«Об
утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в
части осветительных устройств».
3. http://www.ritsu.ru/
4. http://energosberegayushhielampy.ru/
5. http://ras.imbp.ru/