Расход воды при капельном поливе теплицы

Качественная оросительная система грамотно спроектированная, правильно смонтированная и находящаяся в обслуживании, является главным условием сохранения самого драгоценного ресурса нашей планеты – ВОДЫ.
Вы хотите спроектировать систему полива. Для этого Вам нужен участок.
Определим на участке территорию, где необходима система автоматического полива. Будем ли мы поливать всю территорию участка или только газон и цветники, будут ли поливаться мощение и гравийные дорожки, будем ли предусматривать клапаны быстрого доступа для ухода за рабочими и труднодоступными территориями.
Перед началом проектирования необходимо решить из какого источника в систему будет
поступать вода, где он расположен, сможет ли он единовременно обеспечить большой расход воды. Необходимо определить место установки насосной станции, необходимость и место установки накопительных емкостей. Желательно заранее знать местонахождение выводов электропитания. Еще до начала проектных работ следует принять решение о способе управления системой полива, будут ли стоять ручные краны на входе в систему или необходимо предусмотреть установку автоматического управления.
План участка.
Для первого этапа Вам необходим подробный план участка. План выполняется в масштабе 1:100, 1:200 или любом другом, однако, следует помнить, чем мельче масштаб, тем больше неточностей Вы можете допустить в проекте.
Если у Вас есть проект по благоустройству участка, то возьмите его за основу, это упростит задачу и сэкономит время. Если проекта нет, то Вам предстоит произвести обмер участка и обозначить на плане постройки, дорожки, подпорные стенки, детские и спортивные площадки. Необходимо указать расположение деревьев, кустарников, зон цветников и определить границы лужаек и др.
Места расположения данных элементов должны наноситься с максимально возможной точностью, во избежание появления ошибок в дальнейшем.
Полученный план будет основой, к которой будет привязан проект системы полива.
Рассмотрим последовательно весь этап проектирования на приведенном далее примере.

Участок прямоугольной формы площадью 15,4 сотки. На участке находится дом и мощеная дорожка от дома на улицу. Остальную часть территории занимает газон. На газоне посажены фруктовые деревья, ели и низкорослые кустарники. Справа за участком протекает река. На берегу реки установлена насосная станция с насосом Wilo MHI 405 (максимальная производительность насоса Qmax = 8 м3/час, минимальная – Qmin = 2,25 м3/час, максимальный напор насоса Hmax = 52 м,
минимальный напор – Hmin = 16,5 м.).

Перед нами стоит задача:

• рассчитать систему автоматического полива для всего газона вместе с насаждениями, используя данную насосную станцию. Дорожки не поливаем.
  Выбор места расположения оросителей и зоны их действия.
  Для полива ландшафта, как правило, используется два типа оросителей:
• роторные — для полива газонов, больших открытых площадок и участков с редкими посадками.
  Радиус полива для роторных оросителей колеблется от 5 до 35 метров;
• статические — для полива цветников, участков с плотными посадками и небольших открытых участков газона. Радиус полива для статических оросителей колеблется от 0,5 до 5,5 метров.
  Технические характеристики оросителей Вы можете найти в каталоге оборудования для систем автоматического полива. Обратите внимание, что у роторных и статических оросителей имеется возможность регулировки сектора и радиуса полива.
  Для максимально равномерного распределения осадков, оросители нужно располагать таким образом, что бы радиусы их действия перекрывались полностью, т.е. радиус полива одного оросителя должен доставать до соседнего. Такая схема расстановки, применяется в связи с неравномерным распределением количества осадков при работе оросителя.
  На диаграмме показаны два оросителя А и В (роторные оросители серии 5000, радиус действия 11,2 метра) расположенные на расстоянии 14 метров друг от друга. На диаграмме показаны кривые распределения осадков для двух оросителей. Максимальное кол-во осадков выпадает вблизи оросителя (порядка 4,8 мм) и уменьшается по мере отдаления (на расстоянии более 11,2 метра выпадение осадков равно нулю).
  На диаграмме также показана результирующая кривая А В распределения осадков при
  расстановке роторов на 14 метров при радиусе действия 11.2 м. Кривая А В находится в диапазоне от 2,9 мм/час до 4,8 мм/час. В итоге, из-за неравномерного распределение воды некоторые места газона будут чрезмерно увлажнены, а некоторые – недостаточно.
  
  Иную картину наблюдаем, если те же оросители расставить на расстояние 11 метров.
  Результирующая кривая А В выглядит следующим образом:
  
  Перейдем к расстановке оросителей.
  Разобьем наш участок на две части: территорию за домом будем поливать роторными
  оросителями, поскольку там достаточно большая площадь с небольшими насаждениями, участки газона перед домом польем статическими оросителями.
  Для расстановки оросителей будем руководствоваться следующими правилами:
  Критические места на плане – это углы. Разместите оросители с сектором полива 900 в каждом углу участка.

Далее по периметру разместите оросители с сектором полива 180 градусов.

После этого расставляем оросители, охватывающие полный круг.

В зависимости от размеров поливаемой площади подберем оросители с необходимым радиусом действия. Перед домом имеем два одинаковых участка размерами 9м х 15 м. Подберем статические оросители с необходимым радиусом действия – для этого подберем в каталоге форсунку с радиусом действия кратным 9 и 15 метрам. Данным условиям удовлетворяет форсунка 15VAN (радиус полива 4,5 м). Далее руководствуясь вышеизложенными правилами расстановки оросителей, расставим оросители на расстоянии радиуса друг от друга. Аналогично подберем оросители для полива участка сбоку дома (ширина участка 3 м). Для полива этой территории подойдет форсунка 10MPR.

Подберем роторные оросители для полива прямоугольного участка за домом (размер 44,8м х 22м). В данном случае нам подойдут роторы 5000Plus с форсункой 2.0 (радиус действия 11,2 м).

Расстановка оросителей на участке будет выглядеть следующим образом:

Гидравлический расчет и деление на зоны
Один из основных этапов проектирования – это гидравлический расчет. От профессионально выполненного гидравлического расчета напрямую зависит правильное и оптимальное функционирование всей системы автоматического полива.
Гидравлический расчет включает в себя расчет потребляемого системой полива количества воды, определение диаметров трубопроводов, деление на зоны орошения, определение необходимых параметров насосного оборудования, и если потребуется, то объема накопительной емкости.
Эта стадия взаимосвязана с выбором типа напорного узла. От параметров питающей магистрали, длины, диаметра и материала трубопровода, сложности рельефа зависит расчетное количество оросителей каждого типа, способных работать одновременно.

Каждый ороситель имеет свою расходную характеристику. Используя таблицы характеристик форсунок в каталоге производителя (в данном случае на примере «RAIN BIRD»), запишем возле каждого оросителя его расход воды. При расчете расхода воды обязательно учитываем, что при изменении сектора полива у статических оросителей расход изменяется, а интенсивность не меняется, у роторных оросителей расход не изменяется, но изменяется интенсивность.
Вычисляем общий расход воды всех оросителей. Получаем, что статические оросители имеют общий расход 13 м3/час, а роторы – 6,75 м3/час.



В каждой зоне должен быть такой расход воды, что бы давление в оросителях соответствовало их рабочим характеристикам. В статических оросителях рабочее давление 1 атм – 2,1 атм, роторы должны работать при давлении 1,7 атм – 4,5 атм. Оптимальное рабочее давление для
статических оросителей = 2,0 – 2,1 атм, для роторных = 3,5 – 4,5 атм.
Максимальная производительность насоса 8 м3/час, поэтому разбиваем статические оросители на две зоны, в каждой из которых расход 6,5 м3/час. Роторные оросители имеют расход воды менее 8м3/час, но если их объединить в одну зону, то давление, которое способен создать насос при данном расходе недостаточно для нормальной работы роторных оросителей. Поэтому роторы тоже разбиваем на две зоны. В связи с различной интенсивностью полива никогда не объединяйте различные типы оросителей в одну зону.

Объединяем оросители зональным трубопроводом, и ставим на входе каждой зоны
электромагнитный клапан. Соединим насосную станцию с электромагнитными клапанами с помощью магистрального трубопровода. Электромагнитный клапан подбираем в зависимости от необходимого для зоны расхода воды. Технические характеристики электромагнитных клапанов приведены в каталогах производителя.

Подбор диаметра труб.

При подборе диаметра труб учитывается зависимость между скоростью движения воды,
гидравлическими потерями в трубопроводе и мощностью насосной станции.
Рекомендуемая расчетная скорость воды в трубопроводе из полимерных материалов 2,5-3,0 м/с.
Ниже приведена таблица соответствия скорости и расхода. По ней Вы можете определить
необходимый диаметр труб.
Диаметр труб ПЭ, мм Скорость воды, м/с Расход воды, м³/час
25___________________2,5-3,0___________2,94-3,53
32___________________2,5-3,0___________4,43-5,29
40___________________2,5-3,0___________7,47-8,96
50___________________2,5-3,0___________11,7-14,0
63___________________2,5-3,0___________18,7-22,32
По таблице определяем, что диаметр зональной трубы будет 32 мм, а магистральная труба будет диаметром 40 мм. После предварительного подбора магистральных и зональных трубопроводов проведем полный гидравлический расчет.
Ниже приведена таблица для определения потерь давления в полиэтиленовых трубах.

Определим рабочее давление в зонах. Начнем со статических оросителей. Обратимся к рабочей линии насоса: при расходе воды 6,5 м3/час насос создает давление 3,2 атм. Учтем потери давления в трубах, фитингах, электромагнитном клапане, геодезический перепад высот и получим формулу для определение рабочего давление в зоне:
Рвых=Рнас-Ртруб-Рфит-Рклап-Ргеод, где
Рвых — давление на выходе из зонального клапана, атм;
Рнас — давление на выходе из насоса при данном расходе, атм;
Ртруб — потери давления в магистральной трубе, атм;
Рфит — потери давления в компрессионных фитингах магистрального трубопровода, атм;
Рклап — потери давления на зональном электромагнитном магнитном клапане, атм;
Ргеод — потери давления за счет геодезического перепада высот, атм.
Потери давления в фитингах принимаем 15% от потерь давления в трубе.
Потери давления в электромагнитном клапане приведены в каталоге производителя (в данном примере «RAIN BIRD»).
Геодезический перепад высот – перепад 10 м по вертикали = 1 атм.
Итак, рабочее давление для зон статических оросителей:
Зона №4. Рвых = 3,2 – 0,48 – 0,07 – 0,4 – 0,1 = 2,15 атм.
Зона №3. Рвых = 3,2 – 0,67 – 0,1 – 0,4 – 0,1 = 1,93 атм.
Рабочее давление для зон роторных оросителей:
Зона №2. Рвых = 4,85 – 0,06 – 0,007 – 0,3 – 0,03 = 4,45 атм.
Зона №1. Рвых = 5,0 – 0,14 – 0,02 – 0,4 – 0,05 = 4,39 атм.
Видим, что рабочее давление в каждой зоне соответствует расчетным характеристикам рабочего давления оросителей, а это означает, что деление на зоны, подбор диаметров трубопроводов и электромагнитных клапанов выполнены правильно.

Управление системой полива.

Для управления системой полива нам нужен контроллер. В рассмотренном примере имеем 4 зоны орошения с однотипной растительностью. Выбираем контроллер, который управляет четырьмя зонами. Зная характеристики оросителей — определяем время и последовательность работы зон, продолжительность включения и время суток для полива, данные вводим в контроллер.
Отталкиваясь от видов растений и их потребности в воде, определяем количество включений в неделю. Для блока управления необходимо наличие электропитания. Контроллер желательно устанавливать в закрытом теплом помещении, что бы не демонтировать его по окончании сезона полива.

Составление спецификации оборудования.

Просчитываем фитинговые соединения на всех трубопроводах, метраж труб, количество
оборудования и составляем спецификацию. При составлении спецификации к проекту, где
предусматривается установка контроллера, не забудьте учесть электрический кабель. К каждому клапанному боксу должно быть подведено n 1 жил (где n – количество клапанов в боксе). Для защиты кабеля от повреждений, укладываем его в ПЭ трубу. Получаем итоговую спецификацию оборудования для участка. В нашем варианте она будет выглядеть следующим образом:
I. Калькуляция стоимости оборудования и инсталляционных материалов
№ Модель Наименование Кол-во Цена за ед. Всего

1. Готовые блоки, модули, узлы, детали, инсталляционные материалы производства компании «Rain Bird» (США)
   1.1 ESP-RZX-4 Модель на 4 станции- 1
   1.2 Rsd-bex Сенсор дождя- 1
   1.3 100-DV-F Электромагнитный клапан 1″ ВР с регулятором расхода, соленоид 24В- 4
   1.4 VBA02672 Клапанный бокс- 4
   1.5 DBM Коннектор для кабеля- 8
   1.6 5004PLPC Роторный ороситель, серия 5000Plus-15
   1.7 1804 Распылитель выдвижной, серия 1800- 38
   1.8 VAN Форсунка для распылителя серия VAN- 26
   1.9 MPR Форсунка для распылителя серия MPR- 12
   1.10 SBA 050 Фитинг прямой-38
   1.11 SBE 050 Фитинг угловой-38
   1.12 SBA 075 Фитинг прямой-15
   1.13 SBE 075 Фитинг угловой-15
   1.14 SP100 Гибкая труба (бухта 30м)- 2

Трудоемкая и кропотливая часть работы завершена.
Теперь Вы готовы приступить к монтажу системы полива на объекте.

@Сергей-Устимчик Неплохая таблица, но в ней не указан SDR трубы, а значит не понятен внутренний диаметр трубы. А этот показатель неплохо влияет на скорость потока и потери соответсвенно. Опытным путем я выяснил, что предствленная таблица актуальна для SDR 11 ( Наружный диаметр / Толщину стенки = 11 ).

Если вы пользуетесь данной таблицей в расчетах, то это конечно улучшает ваш расчет, за счет того, что вы получаете для каждого типоразмера трубы самые высокие показатели скорости и потерь (если выбирать из сортамента SDR для труб представленных на нашем рынке. Обычно это SDR 11, SDR 13.6, SDR 17, SDR 17.6)

Для примера, если взять трубы ПНД 25мм SDR 11 и ПНД 25мм SDR 17.6 и создать поток в них 2,4 м3/час.
Тогда для SDR 11 скорость потока будет равна 2,04 м/с, а потери на 100м = 2,5 бар
В тоже время в трубе SDR 17.6 поток разгонится до 1,85 м/с, и потери составят 1,9 бар
Неслабая разница.

На мой взгляд с экономической точки зрения более целесообразно использовать высокий SDR, например на латеральных (зональных) трубопроводах.

Кстати, в онлайн проектировщике irrisketch.ru автоматический подбор диаметров работает с учетом SDR трубы. А предельной скоростью потока в трубе (для выбора оптимального диаметра) можно управлять в настройках.

@polivmax
Пытаюсь разобраться где правда.
Например, по верхней табличке при расходе 4,5 куба потери у трубы ДУ-40 составляет 0,5 бар.

По желтой табличке 0,82 бар

Залез в калькулятор «разводящего трубопровода», там потеря 0,24 бар
irrimetzer

Включаю там же другой калькулятор магистрали и там потеря 0,68 бар

Не понятно, какая разница как трубу обозвать, магистральная или разводящая, но результаты от этого в калькуляторах разные разные.

Кстати, не понятно что брать за расход линии? Например у нас стоят на линии PROS и мы берём за расход 2куба (например этот расход показывает ириска) исходя из этого смотрим какое давление при таком расходе даёт насос, например 3,5атм. Но тут получается какая-то замкнутая картина. Я же смотрю расход дождевателя для определённого предустановленного давления!(например в ириске в настройках оно уже стоит) В то время как давление мне и нужно определить. Если я посмотрю расход при давлении 3,5атм, то он будет не 2 куба, а больше, а если этот больший расход я буду смотреть по графику насоса, то он мне покажет меньше давление, чем то которое я выбрал для того чтобы посмотреть расход.
Получается давление зависит от расхода, а расход зависит от давления. Что как-то странно. А ещё в зависимости от того, какой из расходов мы возьмём, для расчёта, такие будут и потери по давлению.

Чего-то не хватает в этой формуле.
Рвых=Рнас-Ртруб-Рфит-Рклап-Ргеод
Pнасоса — у нас разное в зависимости от того какой расход мы возьмём из таблички дождевателей, а давление — так его же и надо найти!
Расход, напор у насоса и отверстие у дождевателя(для заданного сектора) — вот что статично.
Всё время так, как только мне кажется что я уже всё понял и бац…