Document 200767

УО «ГОСШ№1 г. Чашники»
Исследовательская работа
«Экономия электроэнергии
при рациональном
использовании времени
работы компьютера»
Творческая группа:
Сушкова А.В.-учитель информатики (руководитель группы)
Никитин Михаил
- ученик 11 класса
База внедренческой работы:
УО «ГОСШ№1 г. Чашники»
211149 Витебская обл., г. Чашники, ул Советская,7, тел 8(02933) 4-11-69
Е- mail: Pervaja@tut.by
2009\2010 уч. г.
Содержание
1.Информационная карта работы…………………………….……….3
2.Актуальность выбранной темы………………………….….………4
3. Порядок организации работы ……..……………………………….5
4. Описание форм и методов работы………………………….…… 6
5. Постановка проблемы …………………………………….………..7
6. Описание
исследования…………………………………………………………..8-11
7. Выводы……………….……………………………………………..12
8. Приложение……………………………………………………………..13
Информационная карта исследовательской работы
-Изучить влияние процесса работы компьютера на
Цель работы
2
количество потребляемой электроэнергии.
Задачи работы
- Привлечь учащихся школы к деятельности
сокращению потребления энергии в школе и дома;
по
-воспитать у учащихся чувство всеобщей взаимосвязи
между малым и большим в окружающей среде;
выработать
правильное
энергосберегающее
мировоззрение у учащихся;
- контролировать и оценивать действия человека с миром
техники с точки зрения энергосберегающей
целесообразности;
- провести исследовательские замеры, мониторинг и
анализ результатов работы;
- Распространить информацию о результатах работы.
Ожидаемый
результат
- Вовлечение определенного количества школьников в
действия по энергосбережению;
- сокращение потребления энергии в школе и в
определенном количестве семей;
- повышение заинтересованности детей вопросами,
связанными с экономией электроэнергии;
- повышение уровня информированности участников в
данной области;
- получение детьми личного опыта и умений по
реализации
конкретных
практических
действий,
направленных на экономию энергосбережения.
Пользователи ПК
Адресат
Образовательная и научная работа сейчас требуют почти
Краткая идея
постоянного доступа к компьютеру как учителей, так и
работы
школьников. Нерациональное использование времени
работы компьютеров ведет к существенным затратам
электроэнергии.
Логика развития Проведение данной работы отвечает главному
принципу - единство и взаимосвязь теоретических и
исследовательской
прикладных знаний по реализации конкретных
действий, направленных на экономию электроэнергии.
работы
Исходя из этого, работа строилась по схеме: ознакомление
с теоретическими основами, проведение практического
эксперимента и реклама полученных результатов.
-Интеллектуально- познавательная деятельность;
Направления
-общественно- значимые поручения;
деятельности:
-творчество;
-эстетика оформления.
3
Тип работы:
По количеству участников – групповая,
по срокам - средней продолжительности,
по характеру деятельности учащихся – исследовательская
и прикладная
Актуальность выбранной темы
Мы очень быстро и не очень заметно для себя вдруг оказались в компьютерном
веке. Казалось бы, совсем недавно – да всего лет 10 назад – иметь компьютер
дома было еще мечтой многих взрослых и, тем более, школьников. А сейчас
школьная программа и задания учащимся на дом предполагают возможность не
только пользоваться домашним компьютером, но и свободно ориентироваться в
Интернете, находя там необходимую информацию.
Компьютер дома стал также обычен, как телевизор, как зубная щетка, так как в
очень многих домах компьютер не один, и достаточно часто уже каждый имеет
свой собственный компьютер. Проблема, стоящая перед родителями, слегка
изменилась – раньше не оторвать детей было от телевизора, а теперь – от
компьютера. На нем и уроки делают, и с друзьями разговаривают, и музыку
слушают, и фильмы смотрят, да и игр интересных написано сейчас для
компьютеров столько, что никакие Nintendo и Sega стали уже не нужны.
И попробуйте, застав ребенка за компьютером, понять, что он делает – уроки или
просто развлекается, болтает с приятелями о ерунде всякой или они выполняют
совместное домашнее задание. Обычно – и то и другое одновременно. Как они
при этом успевают чему-то учиться, непонятно.
Также стремительно, как и парк домашних компьютеров, растет парк
компьютеров служебных. Ни один уважающий себя специалист без него не
обходится. Практически не осталось организаций, в которых одним компьютером
пользуется несколько человек.
Такое всеобъемлющее укоренение компьютеров в нашу жизнь – и на работе, и
дома – привело к нескольким серьезным проблемам, которыми уже несколько лет
занимаются различные специалисты охраны окружающей среды. Это, во-первых,
проблема хранения отслуживших свой срок компьютеров, так как в их деталях
используется свинец, который сильно отравляет окружающую среду. А вовторых, это – расходы электроэнергии, которые существенно понижают бюджет.
Порядок организации работы
4
Подготовительный этап. Организация работы может начинаться перед
изучением учащимися понятия мощности, энергии и во всех последующих
классах. Это возможно, так как тема проекта не является для учащихся абсолютно
новой, а базируется на их субъектном опыте. Организуется общее обсуждение
темы, совместно определяются темы работы отдельных блоков: «Потребление
электроэнергии компьютером», «Потребление и экономия электроэнергии в
школе», «Расчет количества энергии». Определяются этапы работы, сроки ее
окончания, критерии оценивания.
Изучение дидактической литературы.
На этом этапе происходит процесс активного изучения недостающей
информации из СМИ, методической и дидактической литературы, из материалов
сайтов. Учитель на данном этапе консультирует группу и индивидуально
отдельных учащихся.
Исследование. На этом этапе идет самостоятельная работа учащихся по
реализации плана работы над заданием. При работе в группе учащиеся не только
дополняют друг друга, но и создают здоровую конкуренцию, повышая качество
результата.
Очень важна воспитательная значимость этого этапа, на котором происходит
формирование целостности и сплоченности группы. Учитель на этом этапе
организует
дискуссии
и обсуждение,
которые составляют основу
исследовательской деятельности, предполагающей наличие у каждого участника
своего мнения, готовности аргументировано защищать это мнение и отказаться от
него, если оно ошибочно.
Анализ и обобщение информации. После окончания дискуссионных процессов
группа приходит к определенному заключению и приступает к оформлению
результатов. Обобщенная и систематизированная информация представляется в
виде отчета стандартной формы, включающего в себя титульный лист,
оглавление, введение, основную часть с таблицами, графиками, расчетами,
заключение с выводами по работе, список использованной литературы, сведения
об участниках проекта, а так же
конкретных продуктов деятельности:
рекомендаций для пользователей ПК. На данном этапе возможна первичная
(репетиционная) защита работы, чтобы было время на их доработку.
Дайджест проделанной работы. Данный этап является кульминационным в
работе, так как позволяет учащимся продемонстрировать результат своего труда
товарищам, получив их признание. Учитывая большую подготовительную работу
и ее дискуссионный характер, результат защиты, как правило, бывает
положительным. Правильно организованная и проведенная защита стимулирует
дальнейшее, более серьезное продолжение систематической внеурочной работы
по теме энергосбережения, формы которой могут быть весьма разнообразны.
Представление, как правило, происходит в форме презентации, и в данном случае
такая форма наиболее эффектна и выигрышна.
Оценка результатов и процесса. Данный этап является итоговым в процессе
реализации исследовательской работы. Он позволяет в спокойной (после бурной
презентации) обстановке проанализировать положительные результаты и
недостатки по следующим направлениям:
5
- насколько интересной оказалась для участников тема работы;
- насколько целесообразно была спланирована работа;
- насколько полно была исследована проблема, какие вопросы остались «за
кадром»;
- получили ли учащиеся в процессе работы над темой новые знания и умения и
какие;
- насколько удачной была презентация работы;
- оцените степень удовлетворенности своим участием в работе и его
результатами;
- осталось ли желание и дальше участвовать в исследованиях.
Можно предложить учащимся выставить самим себе (друг другу) заслуженную
оценку.
Участвуя и наблюдая за рефлексивным процессом в группе, учитель
выставляет индивидуальные отметки учащимся с учетом их самооценки и
требованиям к оценке учебной деятельности учащихся.
Такая обратная связь может послужить основой для внесения изменений в
организацию исследовательской деятельности и коррекции ее организационных и
методических аспектов.
Описание форм и методов работы
Тема потребления и экономии электрической энергии является очень важной
для современного общества, у учащихся имеется большой субъектный опыт, и
именно поэтому для изучения домашнего и школьного энергопотребления была
выбрана форма исследовательского обучения. Ее применение позволило
реализовать обучение через деятельность, которую учащиеся сами планировали.
Для получения результатов
работы мы использовали выборочное
статистическое исследование, которое предусматривает изучение не всех
единиц совокупности, а лишь некоторые части. А именно:
-количество потребляемой компьютером энергии в рабочем состоянии,
-количество потребляемой компьютером энергии при выключенном
мониторе,
-количество потребляемой компьютером энергии в ждущем (спящем)
режиме.
В статистической практике выборочное наблюдение является самым
распространенным. Сущность этого метода заключается в том, что из
создавшейся проблемы извлекается часть единиц наблюдения, кот орая
анализируется и на основании этого анализа делаются общие выводы.
Данная работа имеет ярко выраженную практическую направленность и
социальную значимость. Ее завершающий этап в рамках учебного процесса
послужил продолжением систематической работы в школе
по вопросам
энергосбережения с более широким проблемным полем.
Представление результатов явилось кульминационным в работе над ним, так
как позволило учащимся продемонстрировать результат своего труда товарищам,
получив их признание. Дайджест результатов происходил в форме рекламы6
демонстрации с использованием мультимедиапрезентаций. Так же в рекреации
школы был оформлен стенд с результатами данной работы.
Защита работы стимулировала продолжение систематической внеурочной
работы по теме энергосбережения, формы которой могут быть весьма
разнообразны.
7
Постановка проблемы
Мало кто обращал внимание на то, что приобретение каждого нового компьютера
повышает счет за электричество. Заметить это не просто, так как счет месяц от
месяца разный - и за счет разной необходимости в отопительно-охлаждающих
устройствах, и за счет стоимости киловатта электроэнергии.
Но это действительно так. И компьютер, и монитор потребляют каждый не так уж
и много электроэнергии, но если они не выключаются, работают круглосуточно,
цифра набегает вполне серьезная. Если компьютер «съедает» 300 ватт
электроэнергии в час (а таких компьютеров все больше используется – надо же и
принтер к нему присоединить, и записывающе-проигрывающее устройство, и
колонки...), то за 24 часа работы – это уже более 7 киловатт, а за месяц – более
200. Это без монитора, который тоже не воздухом питается. И без расходов на
переработку кондиционером выделяемого тепла.
Особенно остро стоит этот вопрос в школах. Это и понятно – и образовательная,
и научная работа сейчас требуют почти постоянного доступа к компьютеру, как
учителей, так и школьников. И понятны требования завхозов устанавливать
специальные программы, погружающие компьютер и монитор «в спячку», если им
не пользовались некоторое время – обычно минут 15.
Эти и другие проблемы мы постараемся
используя нехитрые эксперименты.
наиболее полно разрешить,
Целью нашего исследования является изучение влияния процесса работы
компьютера на количество потребляемой электроэнергии.
Объектом исследования являются компьютерный класс школы, а так же
домашний персональный компьютер.
В данной работе была выдвинута следующая гипотеза:
при рациональном использовании времени работы компьютера
потребляемая энергия экономиться почти вдвое.
Описание исследования
8
Работу мы начали в школьном компьютерном классе. Сначала познакомились с
техническими характеристиками компьютеров.
Athlon XP 2000 - 2800+ (Thoroughbred)
HDD (IDE, Serial ATA) - 4 - 30 Вт
1 GB RAM
PCI карта
DVD-ROM
GF FX5600 256Mb
Далее стали экспериментировать: измеряли количество потребляемой энергии при
работающем ПК, выключенном мониторе, в ждущем (спящем) режиме.
Есть еденица энергии - Джоуль.
Затрата / потребление / рассеивание энергии за единицу времени (в СИ - секунду)
называется мощностью. Мощность измеряется в Ваттах. 1 Ватт = 1 Джоуль / 1
секунду.
Если мощность, потребляемая компьютером равна 200 Ватт, то это значит, что он
потребляет 200 Дж/с.
Если мы хотим посчитать, сколько потребляется энергии (E) за время t, если
мощность потребления - N, то согласно определению: E = N*t
Для N = 200 Ватт и t = 1 сутки = 86400 сек получаем:
E = 17280000 Вт*сек = 17280000 Дж = 17.28 МДж.
И всё бы хорошо, но только электросети меряют энергию не в Джоулях, в
киловатт-часах. Причём ''1 киловатт-час'' равен 1 киловатт * час.
Соответственно и энергия считается как E = N * t, но только N выражается в
киловаттах, а t - в часах.
То есть:
E = 0.2 кВт * 1 ч = 0.2 кВт*ч.
А поскольку стоимость энергии у нас измеряется в руб/(кВт*ч) - т.е. ''рублей на
киловатт-час'', то подсчёт стоимости будет:
при 174 руб/(кВт*ч) получим P = 174 руб/(кВт*ч) * 0.2 кВт*ч = 35 руб. И это за
один только час. В день компьютер в классе работает минимум 8 часов, т. е.
Е=0,2*8=1,6 кВт*ч. Р=35*8=280 руб. В классе находятся 11 компьютеров, т.е
общая Е=1,6*11=17,6 кВт*ч. Р=280*11=3080 руб. Получили, что за один день
компьютерный класс «съедает» 3080 рублей. Причем расход электроэнергии на
освещение мы в расчет не брали.
Затем таким же образом мы подсчитали количество потребляемой
электроэнергии при выключенных мониторах компьютеров. Получили:
Е=0,18*8*11=15,84 кВт*ч. Р=2756 руб.
И следующий этап - измерения потребляемой электроэнергии компьютерами в
ждущем режиме. Е=0,08*8*11=7,04 кВт*ч. Р=1224 рубля. Чтобы наглядно
продемонстрировать наш эксперимент, построили диаграмму:
9
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
ПК включен
Выключен
монитор
Ждущий
режим
Таким образом, в ждущем режиме компьютер «съедает» в 2,5 раза меньше
энергии, чем работающий. Следовательно, для экономии электроэнергии
необходимо выключать монитор ПК и переводить его в ждущий режим в
случаях бездействия (на переменах, на «форточках» и т.д.).
Следующим этапом мы взяли свой домашний портативный ноутбук Dell XPS
M1330 с такими характеристиками:






Intel Core 2 Duo 2.0 GHz processor
2 GB RAM
32 GB solid state hard drive
13.3″ 1280×800 LED backlit display
NVIDIA GeForce Go 8400M GS video
Windows Vista Ultimate
и провёли замеры потребления электроэнергии при разных режимах его работы.
Это можно выяснить почти точно, экспериментальным путем.
1. Отключаем все электропотербители в квартире, в т.ч. холодильник и т.д.
(проверяем по электросчетчику, что бы он "не крутился").
2. Загружаем ПК и подключаем батарею.
3. Засекаем показания счетчика минут за 10, когда включен только ПК и
необходимая для его работы периферия.
Из полученной информации легко вычислить потребление в час и в сутки. 1
кВт=1380 оборотов диска. За 10минут наш счетчик сделал15 оборотов, те
потребил 11Вт энергии. За час- 66Вт. Аналогично провели остальные замеры.
Эксперимент проводим в светлое время суток, что бы самому не ходить в
темноте.
Ноутбук выключен, батарея заряжается
Ноутбук выключен, батарея отключена
54Вт
0Вт
10
Ноутбук включен, батарея заряжается
Ноутбук включен, система бездействует
60Вт
20Вт
Для тестирования использовалась инсталляция Висты, с отключёнными фоновыми
ненужностями. Ноутбук был сконфигурирован обычным образом: яркость экрана
на максимуме, WiFi включен и подключен к точке доступа, выбран режим
“Balanced” управления питанием.
Во всех тестах, представленных ниже, ноутбук подключен к питанию переменного
тока, батарея физически отсутствует.
Сколько электроэнергии потребляет LCD монитор?
Яркость LCD 7 (макс)
Яркость LCD 6
Яркость LCD 5
Яркость LCD 0-4
20w
19w
18w
17w
Сколько электроэнергии потребляет винчестер?
бездействующий HDD
дефрагментируемый HDD
20w
23w
Сколько электроэнергии потребляет встроенный WiFi?
WiFi отключен
WiFi включен
WiFi включен, канал интенсивно
тестируется
17.5w
20w
24w
Сколько электроэнергии потребляет видеокарта ?
GPU бездействует
GPU с запущенным rthdribl
GPU с запущенным ATITool 3D тестом
20w
55w
40w
11
Сколько электроэнергии потребляет встроенный DVDROM?
DVD бездействует
DVD вращает диск
DVD копируется
20w
25w
33w
Измерения проводились с помощью устройства Kill-a-Watt — прибора хорошего,
но не идеально точного. Тем не менее, можно сделать вывод о том, что больше
всего электроэнергии в ноутбуке потребляют (в порядке убывания
потребления): CPU, видеокарта (GPU), DVD, WiFi.
Вот как выглядят данные тестов в графической форме, с минимальным и
максимальным значением потребления для каждого компонента. Красные числа
— разница между максимум и минимумом:
На основании этих данных можно составить список рекомендаций для
максимизации продолжительности работы ноутбука от батареи:
1. Не следует ничего делать с 3D-графикой (например,
не играть в 3D игры).
2. Стараться не пользоваться DVD.
3. Уменьшить яркость экрана на пару пунктов.
4. Избегать CPU-ёмких вебстраниц (особенно flash) и
приложений.
12
Отключить WiFi на ноутбуке тоже можно, но при этом ноутбук потеряет в своей
портативности. Следить за уровнем использования CPU:
не запускать CPU-ёмкие программы и не посещать CPU-ёмкие вебсайты, если
ноутбук работает от батареи и ваша цель — продержаться включенным
как можно дольше. Интенсивное использование CPU убивает батарею ноутбука
быстрее всех остальных компонентов. Так же в Висте есть режим работы “Power
saver”, ограничивающий использование CPU на 50%. Его можно отредактировать
и установить верхний порог использования CPU равным, например, 25%.
Выводы:
1.
При
рациональном
использовании
времени
работы
компьютера
потребляемая энергия экономиться в 2,5 раза.
Первый способ значительно уменьшить электропотребление компьютера – это
отключать его на ночь, а так же отключать мониторы. В этом случае экономия
может
составить
500
кВт
электроэнергии
в
год.
2. Правильно настроенный спящий режим компьютера, тоже даст ощутимую
прибавку в экономии электроэнергии. Для этого следует зайти в настройки
компьютера и «попросить» жёсткие диски засыпать через 15 минут, а всю систему
через
30
минут.
3. Убрать заставки. Графически-сложные заставки постоянно задействуют в своей
работе
жёсткий
диск
компьютера
и
видеокарту.
4. Радикальным способом является использование ноутбука вместо настольного
компьютера, так как он потребляет значительно меньше электроэнергии.
Владельцам ноутбуков следует помнить, что простое закрытие лэптопа переводит
его в спящий режим, а не отключает полностью. В этом режиме ноутбук
продолжает
потреблять
электроэнергию.
5. Современные 2-ух, 4-ёх, … ядерные компьютеры достаточно мощны.
Вычислительные возможности современных электронно-вычислительных машин
в большинстве случаев используются не в полной мере. Электроэнергия,
фактически, сжигается вхолостую. Нужно стараться в полной мере использовать
многозадачность современных операционных систем и делать на компьютере
несколько дел сразу.
13
Практическая направленность результатов исследования
Старинная английская поговорка утверждает, что «Мой дом – моя
крепость», как нельзя лучше иллюстрирует значение, какое имеет дом для
человека. А так как школа является для многих учащихся вторым домом, то эта
пословица актуальна для этой работы. Необходимы:
рациональный интерьер,
правильная организация, связи с окружающей средой и зонами отдыха и т.д. Это
сложная система природной и искусственно созданной среды требует естественно
определенных затрат. Наша школа не настолько богата, чтобы выбрасывать
деньги на то, что можно сэкономить. Поэтому, сразу после проведенной нами
работы мы устроили рекламу
полученных результатов с целью обратить
внимание на рациональное использование времени работы компьютеров
пользователей как в школе, так и дома.
14