Podstawowe zasady projektowania i montażu instalacji nawadniających.doc

Podstawowe zasady projektowania i montażu instalacji nawadniających

1 CHARAKTERYSTYKA RODZAJÓW NAWODNIEŃ
1.1 Nawadnianie zraszaczami
1.2 Nawadnianie mikrozraszaczami
1.3 Nawadnianie liniami kroplującymi i kroplownikami indywidualnymi

2 CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW SKŁADOWYCH SYSTEMU NAWADNIAJĄCEGO
2.1 Rury, złączki i kształtki połączeniowe
2.2 Filtry
2.3 Zawory, sterowniki i wyłączniki nawadniania
2.4 Zraszacze, mikrozraszacze, linie kroplujące i kroplowniki indywidualne

3 PROJEKTOWANIE SYSTEMU NAWADNIAJĄCEGO
3.1 Pomiar terenu
3.2 Ustalenia z inwestorem
3.3 Założenia wstępne
3.4 Dobór urządzeń nawadniających i ich rozplanowanie
3.5 Podział systemu na sekcje nawodnieniowe
3.6 Obliczenia hydrauliczne
3.7 Sterowanie systemem

4 MONTAŻ INSTALACJI NAWADNIAJĄCEJ
4.1 Lokalizacja zraszaczy w terenie
4.2 Wykopy i ułożenie przewodów
4.3 Montaż zraszaczy i mikrozraszaczy oraz układanie linii kroplujących
4.4 Studzienki rozdzielcze i odwadniające
4.5 Automatyka sterowania
4.6 Płukanie instalacji
4.7 Test poprawności działania systemu

5 EKSPLOATACJA SYSTEMU NAWADNIAJĄCEGO

Do góry

1. CHARAKTERYSTYKA RODZAJÓW NAWODNIEŃ

1.1 NAWADNIANIE ZRASZACZAMI

Nawadnianie zraszaczami znajduje głównie zastosowanie na trawiastych partiach ogrodu. Aby ogród wyglądał estetycznie, trawnik należy okresowo kosić i wykonywać zabiegi pielęgnacyjne. Z tego powodu do nawodnień trawników używa się zraszaczy wynurzalnych.

Charakteryzują się one tym, że po skończonej pracy głowica zraszacza chowa się w obudowie umieszczonej w gruncie, w związku z czym nie przeszkadzają w pracach pielęgnacyjnych oraz nie kolidują z architekturą ogrodu. Ze względu na zróżnicowanie kształtów i wymiarów ogrodów przydomowych istnieje szeroka gama zraszaczy o różnych wydatkach i zasięgach działania: wydajność od 0.10 do 6.0m3/h i promieniach zraszania od 3 do 22.5m. Wymagane ciśnienie pracy zawiera się w granicach od 2 do 6 atm. i zależy od typu zraszacza. Zraszacze dzielą się na statyczne i obrotowe (sektorowe i pełnoobrotowe), a obrotowe ponadto na turbinkowe i młoteczkowe. W terenie o zróżnicowanej rzeźbie do zraszaczy stosuje się zawory stopowe, które zatrzymują wypływ wody ze zraszacza po zakończeniu nawadniania.

Do góry

1.2 NAWADNIANIE MIKROZRASZACZAMI

Jest to idealny system do nawodnień rabatek i skalniaków. Mikrozraszacze to system zunifikowanych i wzajemnie wymiennych elementów pozwalających na tworzenie całej gamy zestawów w zależności od potrzeb.
Wymienne dysze i wkładki rozpryskowe oraz unikalne połączenia bagnetowe czynią ten system bardzo uniwersalnym. Niski zakres ciśnień roboczych oraz małe zużycie wody pozwalają na stosowanie go niemal w każdych warunkach.

Jednakże, aby mikrozraszacze pracowały poprawnie przez długi czas, woda dostarczana do instalacji musi być czysta. Wymóg ten podyktowany jest przez małe średnice dysz, które mogłyby ulec zapchaniu przez zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie. Do oczyszczania wody stosuje się filtry dyskowe o stopniu filtracji odpowiednio: dla dysz o średnicy od 0.8 do 1.2mm - 120 Mesh, dla dysz o średnicy 1.3mm i powyżej - 75 Mesh. Mikrozraszacze odznaczają się wysokim współczynnikiem rozkładu wody oraz wytwarzają w ogrodzie swoisty mikroklimat. Niewątpliwą zaletą tego systemu (docenianą zwłaszcza przez instalatorów) jest szybki i prosty montaż możliwy do wykonania bez użycia narzędzi.

Do góry

1.3 NAWADNIANIE LINIAMI KROPLUJĄCYMI I KROPLOWNIKAMI INDYWIDUALNYMI

Nawadnianie kroplowe polega na dostarczaniu do strefy korzeniowej roślin małych równomiernych dawek wody. Emitery umieszczone są bezpośrednio na powierzchni ziemi lub przykryte niewielką jej warstwą bądź korą i usytuowane w pobliżu każdej rośliny. Wypływająca z emiterów woda przemieszcza się w głąb gleby, zarówno w kierunku pionowym jak i poziomym, zwilżając określoną jej objętość (zależną od rodzaju gleby). Nawodnienie kroplowe wykorzystywane jest przede wszystkim do podlewania żywopłotów, drzew, krzewów ozdobnych. W niektórych wypadkach linie kroplujące można wykorzystywać także do nawodnień trawników, lecz jest to rozwiązanie droższe i bardziej pracochłonne. Nawodnienia kroplowe, w zależności od nasadzeń, można realizować poprzez wybór jednego z dwóch wariantów:

·         system nawadniania liniami kroplującymi,

·         system nawadniania kroplownikami indywidualnymi.

W uzasadnionych przypadkach możliwe jest także łączenie obu systemów w celu uzyskania optymalnych warunków dostarczania roślinom wody.

System nawadniania liniami kroplującymi.
Jest to system oparty na liniach kroplujących, gdzie elementem dozującym wodę jest kroplownik zatopiony w czasie procesu produkcji wewnątrz przewodu polietylenowego.

Poszczególne typy linii różnicuje średnica przewodu, rozstawa kroplowników, wydatek wody z kroplownika oraz jego rodzaj (z kompensacją ciśnienia lub bez kompensacji). Jest to system używany głównie do podlewania żywopłotów i gęstych nasadzeń roślinnych.

System nawadniania kroplownikami indywidualnymi.

Obydwa przedstawione systemy charakteryzują się oszczędnym zużyciem wody wskutek ograniczenia strat na parowanie i przesiąki, małym zużyciem jednostkowym wody, zmniejszeniem ryzyka porażenia roślin (choroby grzybowe i bakteryjne) oraz możliwością doprowadzenia wody bezpośrednio pod każdą roślinę. Stosowanie systemów kroplowych wymaga jednakże czystej wody pozbawionej zanieczyszczeń, głównie w postaci związków żelaza, wapnia i manganu oraz zanieczyszczeń organicznych, które podczas pracy instalacji mogą powodować zatykanie kroplowników, a tym samym skracać czas użytkowania. W celu usunięcia zanieczyszczeń wodę należy filtrować. Dla wody pochodzącej z sieci wodociągowej wystarczający stopień oczyszczenia uzyskuje się stosując filtry dyskowe z wkładem min. 120Mesh. W przypadku, gdy źródłem wody jest zbiornik otwarty (bezpośrednim lub pośrednim) lub studnia głębinowa, stosuje się filtry żwirowe ze względu na dużą chłonność i wysoki stopień filtracji. Praktyka wykazuje, że zawartość np. żelaza zredukowana do poziomu poniżej 0.5 mg/l pozwala na wieloletnie bezproblemowe użytkowanie systemu. Przed podjęciem decyzji o zastosowaniu systemu nawadniania kroplowego należy przeprowadzić badania składu chemicznego wody. Dopuszczalne stężenia w wodzie składników chemicznych oddziaływujących na pracę kroplowników podano w punkcie 2.2.
Drugim istotnym elementem mającym wpływ na żywotność linii kroplujących jest ciśnienie robocze. Na wejściu powinno ono wynosić od 1.0 do 3.5 - 4.0 atm. Jeżeli w sieci panuje wyższe ciśnienie, na wejściu do sekcji składającej się z linii kroplujących należy zastosować regulator ciśnienia.

Do góry

2 CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW SKŁADOWYCH SYSTEMU NAWADNIAJĄCEGO

2.1 RURY, ZŁĄCZKI I KSZTAŁTKI POŁĄCZENIOWE

Zasadniczą częścią systemu nawadniającego jest rozprowadzenie wody po obiekcie od jego źródła do elementów końcowych instalacji, jakimi są punkty rozbioru wody, czyli zraszacze, mikrozraszacze, linie kroplujące lub kroplowniki indywidualne. We współczesnych instalacjach nawadniających do tego celu stosuje się rury polietylenowe. Wynika to z szeregu ich niekwestionowanych zalet:

·         są lekkie dzięki niskiemu ciężarowi właściwemu,

·         są elastyczne, niełamliwe i nie pękają w ujemnych temperaturach,

·         nie ulegają korozji chemicznej i biologicznej,

·         są obojętne dla środowiska naturalnego,

·         długie odcinki zmniejszają liczbę połączeń,

·         mają dobrą wytrzymałość na rozciąganie,

·         cechują się małymi oporami przepływu,

·         dobrze znoszą długotrwałe naprężenia (przewidywana żywotność ok. 50 lat),

·         stabilizowane na działanie promieni ultrafioletowych (UV),

·         nie zmieniają właściwości mediów.

W zależności od gęstości, polietylen dzieli się na trzy grupy:

·         niskiej gęstości, (Low Density) LDPE o gęstości do 0.925g/cm³,

·         średniej gęstości, (Medium Density) MDPE o gęstości 0.925-0.938g/cm³,

·         wysokiej gęstości, (High Density) HDPE o gęstości powyżej 0.938g/cm³.

W instalacjach nawadniających w zależności od średnicy stosuje się rury typu LDPE (przy średnicach do 32mm) i HDPE (przy średnicach powyżej 32mm). Związane jest to z ich elastycznością i możliwością połączeń. Giętkość rurociągów polietylenowych pozwala im dopasować się do wyjątkowo trudnych warunków podziemnych, np.: istniejące już instalacje podziemne, przejścia pod terenami utwardzonymi. Dobór średnic oraz obliczenie spadków ciśnień w instalacjach nawadniających zostały opisane w jednym z kolejnych rozdziałów. Ciśnienie robocze wody w przydomowych instalacjach nawadniających wynosi kilka atmosfer. W związku z tym, nie jest wymagane stosowanie rur o dużej wytrzymałości na rozerwanie. Rury polietylenowe stosowane w instalacjach nawadniających charakteryzują się wytrzymałością 4 lub 6 atm.

Złączki i kształtki połączeniowe.
Łączenie rur polietylenowych może odbywać się na trzy sposoby:

·         zgrzewanie elektrooporowe,

·         zgrzewanie czołowe,

·         połączenia mechaniczne.

Ze względu na łatwość i powszechne zastosowanie omówione zostały tylko połączenia mechaniczne, gdyż zgrzewanie nie jest ogólnie stosowane w przydomowych instalacjach nawadniających. Połączeń mechanicznych dokonuje się za pomocą złączek wciskanych lub skręcanych wykonanych z tworzyw sztucznych. Złączki wciskane stosuje się głównie w instalacjach pracujących pod niskim ciśnieniem roboczym i przy łączeniu rur PE o małych średnicach. W przypadku rur o większych średnicach lub instalacjach pracujących przy większych ciśnieniach roboczych stosuje się na ogół złączki skręcane (zaciskowe). Taki system łączenia nie wymaga specjalnego wyposażenia. Łączenia dokonuje się poprzez wciśnięcie rury w gniazdo z uszczelką i dokręcenie nakrętki. Szczelność połączenia zapewnia uszczelka typu
O-ring, natomiast specjalny pierścień zaciskowy uniemożliwia wysunięcie się rury ze złączki. Tego typu połączenie jest rozłączalne, a złączkę można wykorzystywać wielokrotnie. Do połączeń elementów gwintowanych stosowane są kształtki połączeniowe wykonane z materiałów j.w. Gwinty kształtek oznaczane są literami M lub F, co oznacza:
M (male)- gwint zewnętrzny,
F (female) - gwint wewnętrzny.
Przy połączeniach gwintowanych należy stosować taśmę teflonową w celu zapewnienia szczelności instalacji.

Do góry

2.2 FILTRY

Do prawidłowej pracy instalacji nawadniającej wymagana jest stosunkowo czysta woda, wolna od zanieczyszczeń mechanicznych i biologicznych, zawiesin oraz nierozpuszczalnych związków żelaza, manganu i wapnia. W przydomowych instalacjach nawadniających woda do nawodnień pobierana jest zazwyczaj z instalacji wodociągowych. Jest to woda zasadniczo wolna od zanieczyszczeń chemicznych i mechanicznych. Jednak ze względu na możliwość zatykania końcowych elementów instalacji, jakimi są, mikrozraszacze, kroplowniki indywidualne czy linie kroplujące (posiadają dysze i kanaliki o małych średnicach wypływu) przez przypadkowe drobiny mechaniczne (np. piasek), system należy wyposażyć w filtr.
W systemach nawadniających dla terenów zielonych stosuje się filtry dyskowe. Są to urządzenia wykonane z tworzyw sztucznych o dużej odporności na działanie substancji chemicznych i dużej wytrzymałości mechanicznej (ciśnienia robocze do 10 atm.). Elementami filtrującymi wodę są wkłady złożone z kilkudziesięciu dysków z nacięciami tworzącymi szczeliny o odpowiedniej średnicy warunkującej stopień filtracji. Ilość dysków wkładu jest zróżnicowana i zależy od wielkości filtru. Możliwość stosowania wymiennych wkładów dyskowych o różnych stopniach filtracji pozwala na uzyskanie odpowiedniej czystości wody przez usunięcie zanieczyszczeń mechanicznych o małych wymiarach. Osadzające się zanieczyszczenia powodują zapychanie filtrów, dlatego należy je okresowo czyścić. Czyszczenie filtru odbywa się poprzez wyjęcie wkładu i przepłukanie go strumieniem czystej wody pod ciśnieniem. Częstotliwość płukania uzależniona jest od stopnia zanieczyszczenia wody, a wskaźnikiem jest spadek ciśnienia wody za filtrem. Praktycznie płukanie filtra przeprowadzamy wtedy, gdy różnica ciśnienia przed i za filtrem wynosi ok. 0.5 atm. Wielkość filtru dobiera się w zależności od projektowanego przepływu wody, natomiast stopień filtracji (rodzaj wkładu) w zależności od rodzaju punktów rozbioru wody i wymaganego dla nich stopnia oczyszczenia wody.
Jeżeli woda do nawodnień pobierana jest ze zbiornika otwartego, system nawadniający należy zaopatrzyć dodatkowo w filtr żwirowy. Przy korzystaniu ze studni głębinowej konieczne jest wykonanie analizy wody w celu sprawdzenia zawartości związków żelaza, wapnia i manganu. Jeżeli ich poziom przekracza dopuszczalną normę, należy również zastosować filtr żwirowy. Maksymalne dopuszczalne stężenia (powyżej, których należy stosować filtry żwirowe) odnoszące się do jednego dm³ wody wynoszą 0.5mg Fe (żelazo) i 0.1mg Mn (mangan).
Twardość wody nie powinna przekraczać 10 milivali w 1 dm³ (500 mg CaCO3).

Do góry

2.3 ZAWORY, STEROWNIKI I WYŁĄCZNIKI NAWADNIANIA

Zawory Sterowanie nawodnieniem w zależności od potrzeb i wymagań inwestora może się odbywać ręcznie lub automatycznie. Sterowanie ręczne odbywa się poprzez zawory kulowe, których wielkość dobiera się w zależności od wymaganego przepływu wody. W przydomowych instalacjach nawadniających używane są zazwyczaj zawory o średnicach 3/4” i 1”. Przy sterowaniu automatycznym elementami załączającymi nawodnienie są plastikowe elektromagnetyczne zawory sterujące. Dostępne w rozmiarach od 3/4” do 2”. Wysoka jakość i parametry pracy wynikają z zastosowania w ich konstrukcji najnowszych rozwiązań technicznych w dziedzinie hydrauliki i technologii tworzyw sztucznych.
Cechują się przede wszystkim:

·         dużą odpornością na korozję ze względu na wykonaną konstrukcję z wysokowytrzymałego tworzywa sztucznego, gumy syntetycznej i stali nierdzewnej,

·         wysokimi dopuszczalnymi natężeniami przepływu i małymi stratami ciśnienia,

·         szerokim zakresem ciśnień roboczych od 0.5 do 10 atm.,

·         łagodnym, płynnym otwieraniem i zamykaniem zaworu, zabezpieczającym przed uderzeniami hydraulicznymi.

Zawory elektromagnetyczne wyposażone są w:

·         cewki 24V (AC) o dużej sprawności i niskim zużyciu energii.

·         ręczne zawory do awaryjnego otwierania zaworu w przypadku braku prądu w cewce.

Większość modeli posiada ręczny regulator przepływu pozwalający na sterowanie objętością przepływającej wody. Minimalne napięcie pracy cewek zaworów elektromagnetycznych wynosi 20.4V, natomiast natężenie prądu: przy rozruchu 0.4A, do podtrzymania 0.2A. Wielkość zaworów dobiera się w zależności od objętości przepływającej wody.
Sterowniki - są to urządzenia współpracujące z zaworami elektromagnetycznymi. Pozwalają na automatyczne sterowanie procesem nawadniania. Posiadają możliwość ręcznego uruchomienia systemu lub dowolnego zaworu w dowolnym momencie. Występują w wersjach od kilku do kilkunastu sekcji. Sterowniki posiadają niezależne lub sekwencyjne programowanie zaworów. W zależności od typu sterowniki posiadają do kilku niezależnych programów nawadniania i kilku startów dziennie dla każdego zaworu. Czas nawadniania od 1min. do kilku godzin.
Harmonogram nawadniania posiada zazwyczaj następujące opcje:

·         starty programu w określone dni tygodnia,

·         starty w dni parzyste lub nieparzyste,

·         cykliczne starty programów z przerwami między cyklami od 1 do 30 dni.

Sterowniki posiadają opcję zawieszania programu np. w przypadku opadów deszczu. Sterowniki zasilanie są prądem o napięciu 220V AC/ 50Hz. Do redukcji napięcia stosowane są transformatory 220V/24V w celu przystosowania ich do współpracy z zaworami elektromagnetycznymi. Zegar i program sterownika podtrzymywane są natomiast przez baterie, co zabezpiecza je przed utratą w przypadku braku zasilania. Osobną grupę stanowią sterowniki zasilane przez baterie. Występują one w dwóch wersjach: współpracujące z jednym lub kilkoma zaworami elektromagnetycznymi, wyposażonymi w cewki 9V. Zasilanie: dwie baterie 9V.
Wyłącznik nawadniania jest urządzeniem współpracującym ze sterownikiem i zaworami elektromagnetycznymi. Dzięki niemu możemy uniknąć zbędnego nawadniania w trakcie opadów deszczu. Po przekroczeniu nastawionej wielkości opadu wyłącznik przerywa obwód elektryczny i realizacja programu zostaje zawieszona do czasu odparowania wody.
Wyłączniki dostępne są dwóch wersjach: ze skokową regulacją wysokości opadu 3, 6, 12, 18, 25 mm lub z płynną regulacją w zakresie od 3 do 13 mm.

Do góry

2.4 ZRASZACZE, MIKROZRASZACZE, LINIE KROPLUJĄCE I KROPLOWNIKI INDYWIDUALNE

Zraszacze - są końcowymi punktami rozbioru wody instalacji nawadniających. Można je podzielić na statyczne i obrotowe. W grupie zraszaczy statycznych znajdują się zraszacze o małych promieniach zasięgu (3 - 5m) i niskich ciśnieniach roboczych (2 - 3 atm.). Cechują się tym, że cała powierzchnia zraszania nawadniana jest jednocześnie. Wydatek wody jest zróżnicowany i waha się w granicach od 0.1 do 1.25 m³/h.
Zraszacze obrotowe ze względu na konstrukcję można podzielić na młoteczkowe i turbinkowe. W przypadku zraszaczy turbinkowych przepływająca woda napędza system przekładni, które powodują obracanie się zraszacza. W zraszaczach młoteczkowych elementami napędowymi są sprężyna i ramię, zwane młoteczkiem. Zraszacze turbinowe cechują się bardzo cichą pracą, podczas gdy stukot młoteczków rozbijających strumień wody może być uciążliwy, szczególnie tam, gdzie zraszacze rozmieszczone są w pobliżu domu. Promień zraszania dla zraszaczy obrotowych wynosi 5–22.5 m, wydatek wody 0.1–6.0m3/h, a ciśnienie robocze 3-6 atm. Większość modeli zraszaczy statycznych i obrotowych posiada możliwość regulacji zasięgu zraszania i wydatku wody poprzez wymianę dyszy.
Ze względu na zakres działania zraszacze obrotowe mogą pracować jako pełnoobrotowe lub w wybranym sektorze. Zraszacze statyczne posiadają płynną regulację zakresu działania lub są wyposażone we wkładki o zakresie działania 90, 180, 270 i 360°, a także w kształcie prostokąta.
Mikrozraszacze - składają się z głowicy nakładanej na szpilkę wbitą w podłoże, w której umieszczamy wkładkę zraszającą i dyszę, oraz wężyka połączeniowego zakończonego końcówkami bagnetowymi. Średnica zraszania zawiera się w granicach 2-11m i jest uzależniona od wielkości dyszy i rodzaju wkładki rozpryskowej oraz ciśnienia roboczego. Rozmiar dyszy wpływa ponadto na wielkość wydatku, który wynosi od 30 do 330l/h. Ciśnienie robocze wymagane dla mikrozraszaczy wynosi 2-3 atm.
Linie kroplujące - stosowane w nawodnieniach terenów zielonych posiadają nominalną grubość ścianki 1.2mm i średnicę 16mm. Generalnie dzielimy je na linie z kompensacją ciśnienia i bez kompensacji.

Linie bez kompensacji ciśnienia posiadają rozstawę kroplowników co 33, 50 i 75cm i wydatek z kroplownika 2l/h przy ciśnieniu roboczym 1 atm. Maksymalna długość ciągu dla linii o średnicy 16mm i rozstawie co 33cm (dla płaskiego terenu) wynosi 70m.
Linie z kompensacją ciśnienia mają głównie zastosowanie na terenach o zróżnicowanej rzeźbie oraz wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba stosowania długich ciągów. Kompensacja ciśnienia pozwala ponadto na uzyskanie równomiernego wydatku wody na całej długości linii. Rozstawa kroplowników wynosi 33, 50 i 75cm, a wydatek z kroplownika 1.6l/h. Maksymalna długość ciągu dla linii o średnicy 16mm i rozstawie co 33cm wynosi 140m.
Kroplowniki indywidualne - dostępne są w wersjach z wydatkiem 2, 4 i 8l/h. Umieszczane są na rurze polietylenowej w dowolnej rozstawie. Jeśli zachodzi potrzeba, z jednego kroplownika możemy dostarczać wodę bezpośrednio do dwóch lub czterech roślin poprzez zastosowanie głowic rozdzielających. Głowica wraz z kompletem wężyków i emiterów tworzy zestaw nazywany dwójnikiem lub czwórnikiem kompletnym. Dwójniki stosowane są zasadniczo do kroplowników o wydatku 2l/h, a czwórniki do kroplowników o wydatku 4l/h.

Do góry

3. PROJEKTOWANIE SYSTEMU NAWADNIAJĄCEGO

3.1 POMIAR TERENU

Jeśli inwestor nie dysponuje planem ogrodu pracę należy rozpocząć od sporządzenia planu sytuacyjnego terenu (rysunki "Widok na ogród" i "Plan sytuacyjny terenu").

Widok na ogród

Na planie należy nanieść: obrys domu, garażu i innych budynków, ścieżki, drzewa, krzewy, oczka wodne oraz inne charakterystyczne elementy, które mogą mieć wpływ na rozmieszczenie zraszaczy. Na tym samym rysunku zaznaczyć należy również:

·         skalę, w której został sporządzony plan,

·         lokalizację ujęcia wodnego i średnicę przyłącza,

·         wydajność źródła wody,

·         ciśnienie wody.

Plan sytuacyjny terenu

...