Портфолио проекта Рециркулятор Выполнили: Руководитель: Золотых Лилия Александровна преподаватель физики Шимановск, 2023 ПАСПОРТ ПРОЕКТА Название проекта Рециркулятор Руководитель Золотых Л.А. проекта Автор проекта/состав проектной группы Учебная Физика дисциплина Тип проекта Практико-ориентированный География проекта г.Шимановск Срок выполнения Дата начала 01.10.20, окончания проекта 01.06.21 проекта Как сконструировать самодельный рециркулятор Проблема который будет дешевле заводского аналога Цель проекта Изготовить прибор и очистить воздух 1.Изучить ресурсы по рассматриваемой проблеме. 2.Определить вид и форму модели рециркулятора. 3.Определить необходимый материал для выполнения проекта. Основные задачи 4. Распределить обязанности по этапам выполнения проекта проекта. 5.Изготовить демонстрационный прибор и испытать его. 6.Принять участие в конференции по презентации проекта с демонстрацией действия рециркулятора. Целевая аудитория проекта Проектная работа «Рециркулятор», была выбрана для того что бы создать заводской аналог рециркулятора Аннотация проекта который не будет им уступать в качестве и будет намного дешевле Календарный план реализации проекта Наименование и Сроки начала и Ожидаемые итоги описание этапов окончания 01.10.201. Подготовка Описана проблема, проблемный вопрос. 28.01.21 29.01.21Сформулированы цель, задачи, 2. Планирование 10.03.21 рассчитан бюджет 3.Реализация 15.01.2021Приборы изготовлены и апробированы (исследование/ проектирование) 4. Анализ и обобщение (подведение итогов) 5. Презентация (представление проекта/защита) 6. Оценка результата 25.01.2021 11.04.2120.05.21 Подведение итогов, оформление портфолио проекта Май Выступление на конференции июнь Выставление оценок Расходные материалы: Оборудование: паяльник, припой, фотоаппарат, мультимедийный проектор, компьютер. Ресурсы Средства: учебник физики, словари и справочники по физики, электронные ресурсы Интернета, бумага печатная. Результаты проекта Демонстрационный прибор: рециркулятор В перспективе – изготовление самодельных приборов по Дальнейшая другим темам, публикация результатов работы в реализация проекта материалах научно-практической конференции. 1. Основное свойства рециркулятора https://www.cleanfix.ru/obuchenie/article/retsirkulyatori_ vozduha_chto_eto_i_zachem_nuzhno/#:~:text=Назначен ие%20бактерицидного%20рециркулятора%20– %20обеззараживание,инфекций%2C%20которые%20р аспространяются%20воздушно-капельным%20путем 2. Синенко В.Я. Изготовление и использование самодельных приборов и приспособлений: методические рекомендации для учителей физики. Новосибирск: Изд-во НИПКиПРО, 2013. 3. Слепцов А.И., Слепцова А.Е. Обучение учащихся Список литературы исследовательской деятельности по физике: теория, опыт:монография. – Новосибирск: Изд-во НИПКиПРО, 2010. 4. Ховрович Л.В. Приборы по физике своими руками и простые опыты с ними URL:http://ppt4web.ru/fizika/pribory-po-fizike-svoimirukami-i-prostye.html 5. Чулкова Н.А., Чулков А.А. Использование самодельных приборов – один из способов активизации познавательной деятельности учащихся при изучении физики [Электронный ресурс] // Doc4web.ru – хостинг для документов. URL: 6. http://doc4web.ru/fizika/ispolzovanie-samodelnihpriborov-odiniz-sposobov-aktivacii-pozn.html. ВВЕДЕНИЕ Актуальность проблемы. По рекомендации Роспотребнадзора в 2020/2021 учебном году образовательные организации должны обеспечить реализацию образовательных программ в штатном режиме с соблюдением санитарно-эпидемиологических требований в условиях профилактики и предотвращения распространения вирусных инфекций. К одним из основных мероприятий относится усиление дезинфекционного режима, что включает использование приборов для обеззараживания воздуха. Поэтому, на данный момент применение бактерицидного рециркулятора является актуальной задачей. К тому же в начале 2020 года возросло число заболеваемости, включай COVID-19 и прочих различных межсезонных заболеваний. Так как нам это не безразлично, то мы хотели внести свою лепту в улучшение качества жизни, и уменьшения статистики заболеваемости. Важным моментом является и то, что мы интересуемся физикой как наукой, поэтому решили сами изготовить рециркулятор, апробировать его и по возможности в дальнейшем изготовить ещё дополнительные устройства. Так как хороший рециркулятор стоит дорого, но можно сделать его намного дешевле, это мы и продемонстрируем в нашем проекте. Реальная ситуация – в колледже 33 учебных кабинетов и 7 заводских рециркуляторов. Идеальная ситуация – в каждом кабинете есть рециркулятор. Противоречие: ситуация с вирусными инфекциями осложняется и для очистки воздуха, улучшению санитарного состояния учебных помещений рекомендовано использовать устройства для санации воздуха, однако рециркуляторов не хватает, и они дорогостоящие. Поэтому в наших возможностях изготовить самодельный бюджетный вариант рециркулятора, по эффективности не уступающий заводским аналогам Поэтому проблемный вопрос, требующий изучения, это как изготовить бактерицидный рециркулятор с наименьшими затратами, но не уступающий заводским аналогам Объект: промышленные системы ультрафиолетового обеззараживания. Предмет: рециркулятор воздуха с облучателем ультрафиолетового спектра. Цель проекта: рециркулятора. разработать и создать модель бактерицидного Задачи проекта: 1.Изучить ресурсы по рассматриваемой проблеме. 2.Определить вид и форму модели рециркулятора. 3.Определить необходимый материал для выполнения проекта. 4. Распределить обязанности по этапам выполнения проекта. 4.Изготовить демонстрационный прибор и испытать его. 6.Принять участие в конференции по презентации проекта с демонстрацией действия рециркулятора. Назначение проекта Наш проект предназначен для …. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ На данный момент применение бактерицидного рециркулятора является актуальной задачей. Так как на протяжении этого года наблюдался рост заболеваемости. Для уменьшения числа заболевания нужен Рециркулятор, но заводской стоит очень дорого, именно поэтому мы хотим сделать такой, же аналог, но дешевле и ничуть не ступающий заводскому аналогу. Проектные действия и операции: – выясняется, на использовании, каких физических явлений и законов основывается работа данного прибора, каковы его назначение, условия использования, требования к нему и т.д.; – выявляется наиболее целесообразное (простое) конструктивное решение; – готовится эскиз и рисунок прибора; – изготавливается прибор; – исследуется возможность использования прибора в опытах по физике, в быту и технике. Действия оценки и контроля: проводится оценка характеристик самодельных приборов при постановке физических экспериментов и лабораторных опытов [3]. Принцип работы ультрафиолетового рециркулятора воздуха В рециркуляторе установлена специальная без озоновая ультрафиолетовая газоразрядная лампа низкого давления, которая излучает волны длиной 254 нанометра. Колба лампы сделана из специального увеолевого стекла. Главная особенность этого стекла - что при работе такой газоразрядной лампы отсекаются излучения длиной волны 185 нанометров, т.е. эта длина волны не пропускается ультрафиолетовым стеклом. Но именно эта длина волны (185 нанометров) ответственна за образование озона. Поэтому при работе таких ламп не происходит образование озона, они абсолютно безопасны. ⠀ Эта лампа, работая внутри рециркулятора, создаёт поток жесткого ультрафиолета класса С, который обеззараживает воздух, проходящий через эту лампу. ⠀ Схема№1 Ультрафиолетовая бактерицидная лампа Обеззараживание воздуха осуществляется в процессе его прокачки через ультрафиолетовую лампу с помощью вентилятора. Прибор втягивает грязный воздух через вентиляционные отверстия, имеющиеся на корпусе, и выпускает его чистым. Вентилятор двигает воздух внутри рециркулятора. Проходя через ультрафиолетовую лампу воздух обеззараживается, и наружу выходит очищенным. Мощный вентилятор заставляет двигаться воздух внутри рециркулятора с такой скоростью, которая позволяет полностью очищать помещение в течении одного часа. Важно подбирать мощность прибора в соответствии с площадью помещения и высотой его потолков. Процесс обеззараживания воздуха помещений происходит постепенно. Грязный или заражённый воздух постепенно замещается на чистый, незаражённый. Схема №2 Принцип работы рециркулятора Поэтому рециркулятор должны работать в непрерывном режиме от 1х часа и до 10-12 часов, в зависимости от размеров и высоты потолков помещения, от степени зараженности воздуха, и мощности рециркулятора. ⠀ В отличие от ультрафиолетовых облучателей (которые за полчаса мгновенно всё убивают, потому что ультрафиолет бьёт напрямую по всем вирусам, бактериям и озон добивает на месте без рециркуляции), рециркуляторы постепенно в имеющийся грязный (неочищенный) воздух подмешивает стерильный воздух, и постепенно концентрация чистого воздуха растет, и воздух полностью обеззараживается со временем. Конструирование рециркулятора Рециркулятор: это прибор, для очистки и обеззараживания воздуха. Состоящий из короба, кнопка питания, уф лампа, Вентилятор вроде кулер, шнур 220 в Краткое описание Конструкция рециркулятора состоит из замкнутого корпуса с вентиляционным отверстием, в котором находится бактерицидная лампа (они могут насчитываться до 5 штук, в нашем случаи она одна); вентилятор, конденсатор для уменьшения помех. Так же имеется кнопка вкл/выкл на 220V, Прибор запускается от сети 220V Схема№3 Электрическая схема рециркулятора Схема№4 Кинематическая схема рециркулятора Фото. 1 Рециркулятор в готовом виде КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ № п/ п Задачи 1 Изучить ресурсы изучаемой проблеме. 2 3 4 Мероприятия (действия) Сроки Исполните ли выполнен ия Результат ПОДГОТОВКА 1.Изучаем статьи 15.10.2020 по 20.20.2020 Определить вид форму модели рециркулятор Определить необходимый материал для выполнения проекта. Изготовить демонстрацион ный прибор 2.Устанавливаем необходимость изготовления приборов 3.Формулируем проблему проекта 20.10.2020 25.10.2020 Описана проблема, проблемный вопрос 25.10.2020 30.10.2020 ПЛАНИРОВАНИЕ 1.Знакомимся с 01.11.2020 подобными проектами 05.11.2020 2.Определяем цель 01.11.2020 работы 05.11.2020 3.Знакомимся с 05.11.2020 принципом работы устройства 10.11.2020 1.Обдумываем электрическую, принципиальную схему 10.11.2020 15.11.2020 2.Составляем список материальных средства для изготовления проекта 15.01.2020 20.11.2020 РАЗРАБОТКА 1.Приобретаем, 15.01.2021 изготавливаем устройства для 20.01.2021 общей схемы 2.Уточняем, 20.01.2021 корректируем схему Рециркулятор 25.01.2021 Выбран вариант решения проблемы Сформулирована цель и задачи работы Имеем представление о принципе работы будущего устройства Наброски схем Составлен бюджет проекта Все детали собраны Схема утверждена 3.Изготавливаем рециркулятор 5 6 7 25.01.2021 30.01.2021 ОФОРМЛЕНИЕ 1.Испытываем 5.04.2021 прибор в действии 2.Подобраем 12.04.2021 интересные опыты и проводим демонстрацию 4.Оформляем, 20.04.2021 корректируем портфолио проекта ПРЕЗЕНТАЦИЯ Принять участие 1.Изучаем 01.05.2021 в конференции критерии оценки по презентации практико05.05.2021 проекта с ориентированных демонстрацией проектов действия 2.Корректируем 05.05.2021 рециркулятор портфолио проекта согласно 10.05.2021 критериям 3.Составляем 10.05.202 выступление на 1конференции 15.05.2021 4.Распределяем 15.05.2021 место каждого участника группы 20.05.2021 в презентации проекта 5.Презентуем Май проект ОЦЕНИВАНИЕ Самоанализ 1.Обсуждаем июнь проделанной созданный проект работы Испытание прибора 2.Оцениваем свой проект и работу над ним Трансформатор изготовлен Прибор работает Опыты подобраны Портфолио проекта составлено Критерии изучены, внесены коррективы в портфолио, портфолио напечатано Выступление составлено, распределено между участниками группы, напечатано Выступление конференции на Выделены положительные и неудачные моменты в работе над проектом Выставлена оценка проекта МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ, ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Для реализации проекта потребуется: Расходные материалы: кабель на 220 В, кабель на 12 В, изолирующая лента. Бюджет проекта Расходные материалы и Количество производственные затраты вентилятор 1шт ультрафиолетовая 1шт бактерицидная лампа Болон краски 1шт Итого Цена единицу за Стоимость 160руб 342руб 160руб 342руб 250руб 250руб 752руб ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мы считаем, что цели, поставленные в проекте, достигнуты. Проанализировано около двадцати источников литературы, благодаря которым мы дали обоснование конструирования, изготовления и применения самодельного оборудования в учебном процессе по физике. Продумана конструкция приборов с наименьшими затратами и хорошим эстетическим видом. Проведена апробация приборов на занятиях по физике на 1 курсе ГАПОУ НСО «Татарский политехнический колледж». В ходе апробации приборов мы выяснили, что приборы можно использовать при демонстрации по разделу «Молекулярная физика». При изготовлении самодельного прибора мы совершенствовали навыки работы с простейшим инструментом, научились оценивать результаты своей работы. Кроме того, изготовление самодельных приборов побудило нас к самостоятельному получению знаний за счет более глубокого изучения принципа действия приборов. Наблюдать за опытом проводимым преподавателем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне. А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всей группы студентов. В перспективе – изготовление самодельных приборов по другим темам, развитие мастерской по изготовлению приборов в кабинете физики; публикация результатов работы в материалах научно-практической конференции. ЛИТЕРАТУРА 1. Основное свойства рециркулятора https://www.cleanfix.ru/obuchenie/article/retsirkulyatori_vozduha_chto_eto _i_zachem_nuzhno/#:~:text=Назначение%20бактерицидного%20рецирку лятора%20– %20обеззараживание,инфекций%2C%20которые%20распространяются %20воздушно-капельным%20путем 2. Синенко В.Я. Изготовление и использование самодельных приборов и приспособлений: методические рекомендации для учителей физики. Новосибирск: Изд-во НИПКиПРО, 2013. 3. Слепцов А.И., Слепцова А.Е. Обучение учащихся исследовательской деятельности по физике: теория, опыт:монография. – Новосибирск: Изд-во НИПКиПРО, 2010. 4. Ховрович Л.В. Приборы по физике своими руками и простые опыты с ними URL:http://ppt4web.ru/fizika/pribory-po-fizike-svoimi-rukami-i-prostye.html 5. Чулкова Н.А., Чулков А.А. Использование самодельных приборов – один из способов активизации познавательной деятельности учащихся при изучении физики [Электронный ресурс] // Doc4web.ru – хостинг для документов. URL: 6. http://doc4web.ru/fizika/ispolzovanie-samodelnih-priborov-odinizsposobov-aktivacii-pozn.html. Приложение №1 Правила выполнения конструкторских заданий 1. Прежде чем приступить к разработке конструкции, хорошо уясните себе, каково её назначение, в каких условиях данная конструкция будет использована и каким требованиям она должна отвечать. 2. Конструирование технических установок и приборов основывается на использовании различных физических явлений и законов. Подумайте, с какими из них придется иметь дело при выполнении данного задания. Если даже вам кажется, что вы помните эти законы достаточно хорошо, все равно повторите их по учебнику. Это поможет вам найти наиболее целесообразное решение, предотвратить ошибки. 3. Никогда не торопитесь разрабатывать первую пришедшую на ум идею конструкции. Постарайтесь найти у неё слабые места. Подумайте над тем, нет ли других, более интересных и удачных идей решения. 4. Помните, что одним из главных достоинств конструкции является её простота. Старайтесь найти наиболее простое конструкторское решение. 5. Обязательно делайте эскизы и рисунки конструкции (если нужно, то и отдельных её частей) и письменные пояснения к ним. Выполняйте эскизы от руки (для экономии времени), но обязательно аккуратно. Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1993. Приложение 2. В 1892 году английский ученый Гарри Маршал Вард доказал, что УФ часть электромагнитного спектра уничтожает болезнетворные бактерии. С этого и началась история рециркулятора. Немаловажный вклад внёс и Ричард Кёх, получивший в 1899 году кварцевое стекло из расплавленного горного хрусталя, которое способно отлично пропускать УФ - лучи, как выяснилось им позже. Кёх также проводил исследования в области данного электромагнитного излучения. Инфекции с аэрозольным механизмом передачи определяют 90 % инфекционной заболеваемости в мире. Только от острых респираторных вирусных инфекций заболеваемость и экономические потери больше, чем от остальных инфекционных заболеваний. Обеззараживание воздуха — профилактическое мероприятие, которое помогает предотвратить распространение инфекционных заболеваний с аэрозольным механизмом передачи (включая грипп, COVID-19, ОРВИ, туберкулез, корь, дифтерия, ветряная оспа, краснуха, и т. п.). Согласно СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность» для снижения обсемененности воздуха до безопасного уровня в медицинских организациях применяются технологии воздействия ультрафиолетовым излучением, аэрозолями дезинфицирующих средств, а в ряде случаев и озоном, используются бактериальные фильтры. Существуют 3 вида применения УФ-излучения (ультрафиолетовое излучением). -прямое облучение проводится в отсутствие людей (перед началом работы, в перерывах между выполнением определенных манипуляций, приема пациентов) с помощью бактерицидных ламп, закрепленных на стенах или потолке либо на специальных штативах, стоящих на полу; -непрямое облучение (отраженными лучами) осуществляется с использованием облучателей, подвешенных на высоте 1,8–2 м от пола с рефлектором, обращенным вверх таким образом, чтобы поток лучей попадал в верхнюю зону помещения; при этом нижняя зона помещения защищена от прямых лучей рефлектором лампы. Воздух, проходящий через верхнюю зону помещения, фактически подвергается прямому облучению; -закрытое облучение применяется в системах вентиляции и автономных рециркуляционных устройствах, допустимо в присутствии людей. Воздух, проходящий через бактерицидные лампы, находящиеся внутри корпуса рециркулятора, подвергается прямому облучению и попадает вновь в помещение уже обеззараженным. БАКТЕРИЦИДНЫЕ ЛАМПЫ В качестве источников УФ-излучения используются разрядные лампы. Физическая основа их функционирования — электрический разряд в парах металлов, при котором в этих лампах генерируется излучение с диапазоном длин волн 205–315 нм. В последние годы для обеззараживания воздуха стали использоваться ксеноновые импульсные лампы. Ртутные лампы низкого давления конструктивно и по электрическим параметрам практически не отличаются от обычных осветительных люминесцентных ламп, за исключением того, что их колба выполнена из специального кварцевого или увиолевого стекла с высоким коэффициентом пропускания УФ-излучения, на ее внутреннюю поверхность не нанесен слой люминофора. Основное достоинство ртутных ламп низкого давления состоит в том, что более 60 % излучения приходится на длину волны 254 нм, обеспечивающую наибольшее бактерицидное действии. У ртутно-кварцевых ламп высокого давления иное конструктивное решение (их колба выполнена из кварцевого стекла), и поэтому при небольших размерах они имеют большую единичную мощность (100–1000 Вт), что позволяет уменьшить число ламп в помещении. Однако эти лампы обладают низкой бактерицидной отдачей и малым сроком службы (500–1000 ч). Кроме того, микробоцидный эффект наступает через 5–10 мин. после начала работы. Существенным недостатком ртутных ламп является опасность загрязнения парами ртути помещений и окружающей среды в случае разрушения и необходимости проведения демеркуризации. Поэтому после истечения сроков службы лампы подлежат централизованной утилизации в условиях, обеспечивающих экологическую безопасность. В последние годы появилось новое поколение излучателей — ксеноновые короткоимпульсные лампы, обладающие гораздо большей биоцидной активностью. Принцип их действия основан на высокоинтенсивном импульсном облучении воздуха и поверхностей УФ-излучением сплошного спектра. Преимущество ксеноновых импульсных ламп обусловлено более высокой бактерицидной активностью и меньшим временем экспозиции. Достоинством ксеноновых ламп является также то, что при случайном их разрушении окружающая среда не загрязняется парами ртути. Основные недостатки этих ламп, сдерживающие их широкое применение, — необходимость использования для их работы высоковольтной, сложной и дорогостоящей аппаратуры, а также ограниченный ресурс излучателя (в среднем 1–1,5 года). Бактерицидные лампы подразделяются на озонные и без озонные. У озонных ламп в спектре излучения присутствует спектральная линия с длиной волны 185 нм, которая в результате взаимодействия с молекулами кислорода образует озон в воздушной среде. Высокие концентрации озона могут оказать неблагоприятное воздействие на здоровье людей. Чтобы исключить возможность генерации озона, разработаны так называемые бактерицидные без озонные лампы. У таких ламп за счет изготовления колбы из специального материала (кварцевое стекло с покрытием) исключается выход излучения линии 185 нм. Показатель заболеваемости, обусловленный микробиологическим загрязнением воздушной среды помещений, на сегодняшний момент остается на высоком уровне. Большинство патогенных микроорганизмов передается воздушным и воздушно-капельным путем. Особенно остро эта проблема стоит в местах большого скопления людей и крытых плохо вентилируемых помещениях, а также в помещениях с рециркуляцией воздуха. Предотвращение распространения заболеваний – основная задача процесса обеззараживания воздуха. Ультрафиолетовое излучение– это электромагнитное излучение, охватывающее диапазон длин волн от 100 до 400 нм оптического спектра электромагнитных колебаний, то есть между видимым и рентгеновским излучением. Применение в настоящее время ультрафиолетовой энергии становится все более актуальным, поскольку является одним из главных методов инактивации вирусов, бактерий и грибков. Под инактивацией микроорганизмов понимают потерю их способности к размножению после стерилизации или дезинфекции.
