Проектируем систему автоматического полива самостоятельно.

Этапы работы над проектом

ЗНАКОМСТВО С АВТОПОЛИВОМ

Основные элементы системы вы видите на схеме ниже. Что из себя представляет система автоматического полива? Это дождеватели (разбрызгиватели), которые равномерно расставлены по всей площади поливаемого участка с таким рассчетом, чтобы полностью обеспечить  весь участок равномерным поливом. Все дождеватели и трубы закопаны под землей - на поверхности ничего не видно. И лишь в момент полива, дождеватели выдвигаются из под земли на поверхность и по завершению полива снова прячутся под землю.
Для правильной работы системы автополива требуется обеспечить нужные параметры воды (расход воды, давление), для чего используются насос и емкость. Автоматическое включение полива обеспечивает контроллер, который во время дождя, в том числе, отключает систему полива.

Главные преимущества системы автополива:
  Одинаковая плотность осадков на всей площади полива

 Свой график полива для отдельных групп растений: газонов, кустарников, деревьев, цветников, огородных культур.
Отсутствие на поверхности газона поливочных устройств (включая шланги), что позволяет безпрепятственно проводить работы по стрижке газона.
Широкие возможности автоматизации позволяют корректировать программу полива, учитывая атмосферные осадки, солнечную активность, ветер, мороз или влажность почвы.

Виды полива в автополиве?

- дождевальный полив
Это полив в виде дождя. Используется в основном для полива газонов и низкорослых растений, когда нужен укрывной распределенный полив. Осуществляется дождевателями. Дождеватели бывают двух основных типов: роторы (для газонов) и статические дождеватели (для газонов, цветников, почвопокровных и пр.) 
- капельный полив
Используется для полива рядных посадок кустарниковых, садовых, огородных растений. Капли попадают сразу непосредственно в грунт из отверстий (капельниц) в капельной трубке в прикорневую область. Наиболее часто используемое оборудование - капельная трубка. Иногда (редко) используются микрокапельные разбрызгиватели.
- ручной полив
Для подключения шлангов применяются водорозетки или гидранты, которые интегрированы в систему автополива.

Дождеватели

Исполнительными поливающими устройствами в системах автополива являются дождеватели, которые вместе с трубами закапываются в землю. Во время полива внутренние части дождевателей (штоки) выдвигаются на поверхность под воздействием давления воды. Дождеватели размещены по участку так, чтобы обеспечить равномерные осадки по всей площади.

Роторы

 Роторы поливают одной мощной струей и их основное преимущество - дальность полива. Они могут бить на дальность до 30 м, однако струя ротора достаточно мощная, поэтому их применяют для полива газонов большой площади, но не применяют для полива приусадебных участков, дабы не повредить растения мощной струей.
Ротор состоит из корпуса и выдвижного штока. В штоке находится механизм, который приводится в движение потоком пробегающей воды, что заставляет шток вращаться вокруг вертикальной оси вместе с соплом, которое закреплено в верхней части штока.

В комплектацию каждого ротора входят 8-10 сопел для того, чтобы можно было подобрать требуемый радиус полива. 

Статические дождеватели

Статические дождеватели - наиболее популярный тип оборудования для всех видов растений, кроме , пожалуй, деревьев. 
Дождеватель состоит из самого дождевателя (корпуса) и форсунки. У корпуса имеется внутренний шток, который выдвигается во время полива под давлением воды. На верхнем конце штока есть резьба, на которую накручивается форсунка (сопло). Форсунка подбирается в соответствии с местом, куда устанавливается дождеватель. 

Форсунки делятся на два основных типа :
- веерные (щелевые)
- ротаторы (многоструйные с вращением)  
Резьба присоединения форсунки к дождевателю имее общемировой стандарт, поэтому форсуку одного производителя можно применять с дождевателями (корпусами) другого производителя. Линейки форсунок позволяют выбрать нужную форсунку по радиусу полива от 1,5 до 11 м. и по сектору  от 0 до 360^о . 

Как работает дождеватель?

Все дождеватели для систем автоматического полива имеют внутреннюю подвижную часть (шток). Шток под воздействием проходящей воды (давление 1,5-4 Атм) выдвигается из корпуса дождевателя и вода выходит сквозь форсунку. По окончании полива шток возвращается пружиной обратно в корпус.

В данном руководстве по проектированию мы возьмем за основу статический дождеватель с форсунками rotator от производителя HUNTER, как наиболее популярное оборудование для полива. 

1 этап. План участка

Прежде чем приступить к расчетам, нужно создать чертеж участка, где с достаточной точностью должны быть отображены все строения и зоны , предназначенные для полива.  Такой чертеж можно создать самостоятельно и все, что для этого понадобится - лист бумаги, карандаш, линейка и рулетка. Вместо бумаги можно взять более удобную для работы  "миллимитровку" - это специальная бумага для чертежей, разлинованая через каждый миллиметр. Ее можно купить в канцелярских магазинах или распечатать разлинованный лист здесь. 

Требуется выбрать масштаб переноса размеров - это отношение реального размера к размеру на чертеже. Например, 1 сантиметр на бумаге будет равен 1 реальному метру на участке. 

Замеры участка важно производить от базовых линий. Это позволяет свести к минимуму ошибки в чертеже. Базовыми линиями должны быть две перпендикулярные  самые длинные стороны участка. Все размеры снимаются от базовых линий. В крайних случаях, когда доступ к базовым линиям затруднен, замеры производятся от противоположных сторон участка или от ближайших объектов.

На эскизе изобразите все строения, деревья и группы растений и так же обозначьте их размеры. Определите зоны с дождевальным и капельным поливом и переходите к выбору дождевателей. 

Правила расстановки дождевателей.

Каждый следующий дождеватель размещают на расстоянии радиуса полива до соседнего дождевателя. Это делается для того чтобы исключить неравномерность осадков, т.к. картина осадков отдельно взятого дождевателя неравномерна - чем дальше от дождевателя, тем больше осадков. . 

Так же следует учитывать тот факт, что растения являются препятствием на пути струй воды и создают некие "тени". В этом случае нужно компенсировать созданные "тени" установкой встречных дождевателей. В среднем угол наклона струи выбрасываемой дождевателем относительно горизонта - 25-30 градусов. При этом чтобы "перебросить" струю через растение можно использовать дождеватели с длинным штоком. Максимально длинный шток, который можно применить - 30 см.

Подбор дождевателей.

Ассортимент форсунок.

Принцип подбора форсунок одинаков как для одноструйных роторов, так  и для статических дождевателей. В данном руководстве мы будем рассматривать в качестве примера статические дождеватели и форсунки  Hunter MP Rotator. как наиболее часто используемые в ландшафтном поливе.

Форсунки MP rotator, появившись в начале 2000-х, произвели революцию в сфере автоматического полива благодаря многим полезным свойствам. Главные их преимущества - это экономичность, высокая дальность и ветроустойчивость. 
РотАторы потребляют до 5 раз меньше воды чем веерные (щелевые) форсунки, которые были долгое время единственным типом форсунок для статических дождевателей. Используя ротаторы, стало возможным в одной зоне полива разместить большее количество дождевателей, соответственно охватить бОльшую площадь, чем это позволяли веерные форсунки. Это позволило уменьшить количество клапанов, использовать трубы меньшего диаметра, меньше насос и т.д. 
Кроме того MP ротаторы более ветроустойчивы и "дальнобойны". Например, форсунка MP3500 имеет радиус полива 10,5 м, что сравнимо с радиусом средних роторов типа PGP и PGJ
В ассортименте RainBird и прочих известных производителей так же имеются форсунки типа ротатор.
Конструктивно форсунка ROTATOR имеет в корпусе вращающююся сердцевину с множеством профилированых тонких желобов, разделяющих поток воды на множество тонких струек, которые вращаются вокруг вертикальной оси и равномерно покрывают осадками выбранный сектор полива.

Ассортимент форсунок MP rotator

Пояснение: 
Сектор 90-210 значит, что минимально возможный сектор этой форсунки - 90^о, а регулировка возможна в пределах от 90^о до 210^о . То же относится и к сектору 210-270 и к угловым форсункам 45-105.  Сектор же 360^о не регулируется, как не регулируются и полосовые форсунки.

Случаи применения форсунок 

Как выбрать форсунку в каталоге?

 Первый параметр, по которому выбирают форсунку - радиус полива. Радиусы подбираются в соответствии с определяющими размерами на плане. Из каталога (таблица ниже) форсунок MP Rotator видно, что есть форсунки 5-ти радиусов, а так же есть форсунки так называемые, специальные - полосовые и угловые. Каждой из моделей форсунок: 800, 1000, 2000, 3000, 3500 соответствует свой радиус полива. Для проектов берут форсунки выделенные в таблице характеристик жирным шрифтом - это характеристики при нормальном давлении 2,8 Бар. 

Определяющие размеры для выбора радиусов полива форсунок

Радиус и сектор полива следует выбирать такими, чтобы вода не попадала на строения.  Допускается, если часть сектора будет попадать на заборы или дорожки. Соответственно месту выбирайте и сектор охвата форсунки. Не забывайте про принцип перекрытия дождевателей и избегайте "затенения", о которых было сказано выше.
Таким образом равномерно размещайте форсунки по всему чертежу.

Пример выбора форсунки из каталога

1. Сначала выбирайте сектор полива, соответствующий месту
2. В следующем столбце выбирете давление воды, при котором будет работать форсунка. Нормальное рабочее давление для форсунок MP Rotator - 2.8 Бар. В каталоге соответствующие строчки с этим давлением выделены жирным шрифтом
3. Найдите радиус полива, который соответствует искомому - это и будет искомая форсунка.
   Радиус полива можно уменьшить регулировочным винтом на верхней части форсунки на 15-20%
4. Значение расхода (потока) понадобится, когда будем  считать расходы и группировать дождеватели по зонам.

В таблице есть еще один столбец с параметром Норма - он говорит о том, сколько осадков создают форсунки при совместном их расположении  относительно друг друга. Расположение форсунок "треугольником" дает больше осадков, чем "квадратом". Параметр "норма" будет нужен при выборе длительности полива в контроллере. На данном этапе проектирования он не понадобится.

Размещаем дождеватели на плане

Начиная с любого места на эскизе начинайте отрисовывать секторы полива форсунок и постепенно заполняйте всю территорию, стараясь, на сколько это возможно, придерживаться принципа "перекрытия" дождевателей. 

Полив дорожек

Опыт показывает, что сохранять дорожки сухими (то есть расставлять дождеватели так, чтобы они не попадали при поливе на дорожки) не имеет большого смысла, т.к. полив обычно осуществляется ночью или рано утром, когда дорожки не эксплуатируются.

Имеет смысл обходить лишь дорожки шириной более 1,2-1,5 м., т.к. на широких дорожках уже становится заметным неэфеективное использование воды при поливе. Какой-либо урон материалам или целостности дорожек поливочная вода не нанесет, - негативное влияние  природных осадкав куда более значительное .

Норма полива

Для газона норма полива составляет 5-10 л/м2 в сутки.
Например, для Москвы - это 5 л/м2 в сутки, а для Астрахани или Краснодара - 10 л/м2 в сутки.
Зная норму полива и площадь газона можно высчитать требуемый суточный объем воды для полива.

Суточная норма полива
V=n*S

V - суточный объем воды для полива
n- норма полива
S- площадь газона

Посчитаем норму полива для нашего участка

Общие размеры участка, который мы рассматриваем в этой статье 24х38 м. Площадь газона составляет всего 4,6 сотки (463 м2)
Для данной площади 463 м2, расположенного в подмосковье, где норма полива 5 л/м2 сутки,  потребуется

463х5=2315 л/сутки 

Теперь посмотрим, сколько воды единовременно выливают все дождеватели, которые мы разместили на плане.

Пользуясь таблицей характеристик форсунок определяем, что расход всех 42 дождевателей, а точнее, форсунок = 5 800 л/ч.

Но так, как нам требуется в сутки всего 2315 л, то нетрудно посчитать сколько времени всего должны работать наши 42 форсунки в сутки, чтобы обеспечить норму осадков 5 л/м2 в сутки.

2315/5800=0,4 часа, то есть 24 минуты в сутки

Разделение на зоны полива

Вот теперь мы подошли к тому, чтобы определить размер одной зоны (ветки) полива...
Система полива, которую мы рассматриваем здесь, относительно небольшая по своим размерам, но даже если здесь одновременно включить все форсунки, то это целых 5800 л/ч.! Чтобы обеспечить такой расход воды при давлении 3 Атм, потребуется мощный насос и трубы большого диаметра (50 мм). 

Чтобы уменьшить размеры насоса и диаметры труб, систему полива разделяют на равные небольшие зоны полива, объеденяя по несколько дождевателей.  В один момент времени работает только одна зона полива. Зоны поочередно открываются по программе контроллера.

Не используйте в одной зоне разные типы дождевателей!

Роторы за одинаковый промежуток времени производят меньшее количество осадков, чем форсунки статических дождевателей. В свою очередь веерные  форсунки производят больше осадков чем многоструйные (ротаторы). Если использовать в одной зоне дождеватели разных типов, то будет наблюдаться "перелив" в одних местах и "недолив" в других. 

Есть несколько основных типоразмеров труб, которые используются в системах полива. Это почти всегда трубы ПНД. Каждому диаметру трубы соответствует электромагнитный клапан, который соответствует по расходным характеристикам.
Ассортимент диаметров труб и соответствующих им клапанов представлен в таблице. 

В целом, выбор количества и размера зон полива - это процесс, где учитываются множество данных. Не будем здесь углубляться в особенности проектирования для больших территорий (свыше 50 соток) , т.к. чем больше территория для полива, тем больше нюансов в проектировании. Мы здесь ограничимся данными статистики, которая говорит, что для частных территорий площадью до 50 соток проекты полива включают в себя зоны с 1"-ми клапанами и соответственно с трубой 32 мм как магистраль.

Соответственно, все, что нужно для нашего проекта - это разделить производительность всех дождевателей на производительность одной трубы 32 мм (3200 л/ч). Видим , что в нашем случае таких зон на 32-й трубе и клапанами 1" достаточно будет две.  Так же можно использовать меньший диаметр клапана и трубы - 3/4"

Труба ПНД	Клапан	Расход, л/ч
25	3/4"	1800
32	1"	3200
40	1 1/4"	5000
50	1 1/2"	7700
63	2"	12000

Суммарный расход всех форсунок нашей системы 5800л/ч
Есть два варианта,как разделить на зоны и оба они будут верными.

Вариант 1
Выбрать трубу 25мм и клапан 3/4", и разбить систему на 4 зоны по 1450 л/ч (5800/4= 1450)

Вариант 2
Выбрать трубу 32мм и клапан 1", и разбить систему на 2 зоны по 2900 л/ч (5800/2= 2900)

Кстати, вариант 1 имеет параметры, близкие к тем, что имеет водопроводная система в коттеджных поселках. Иногда имеет смысл не использовать дополнительный насос, а питать систему автополива напрямую из водопровода.

Принцип группировки дождевателей

Стремитесь устанавливать (дождеватели) равномерно и равновесно от магистральной трубы. Образный пример - равномерное распределение ветвей дерева оносительно ствола.

Такая равновесная схема снижает разницу давления по всей зоне полива и снижает потери на сопротивление. Избегайте последовательного расположения дождевателей.

Расчет диаметров труб внутри зон

Считатйте расход воды в сечениях труб. В разных местах расход будет разный. Соответственно местному расходу воды подбирайте диаметр трубы.

Пример расчета диаметров труб одной зоны
с дождевателями расходом 0,2 м.куб/ч каждый

Электромагнитные клапаны.

Клапаны выполняют роль кранов, которые отделяют зоны полива от насосной магистрали и открываются по программе контроллера полива.

Клапаны размещаются на глубине  25-30 см в пластиковых коробах по одному или группами до 5 клапанов (типоразмеры коробов  Standart , Jumbo)

В нашем примере проекта имеет смысл монтировать клапаны в одной связке и недалеко от насоса, т.к. участок небольшой.

В целом,  клапаны следует располагать недалеко от напорной магистрали, но подальше от дорожек, чтобы скрыть от обзора крышки клапанных коробов. 

Магистральная труба

Магистральная трубу от источника воды (насоса или водопровода) прокладывают обычно по периметру участка. В любой точке магистрального водопровода можно подключить как клапан, так и водорозетку или гидрант. Могистральный водопровод всегда находится под давлением. Давление в магистрали поддерживает автоматика насоса, которая включает насос, когда зафиксирован проток воды в трубе (где-то открылся клапан или гидрант) 

Диаметр трубы магистрального водопровода должен совпадать  с диаметром напорного патрубка насоса, но если длина магистрали превышает 100 м, то диаметр ближе к насосу нужно увеличить. Если, например, магистральный трубопровод 32-го диаметра имеет длину 150 м, то первые 100 метров от насоса нужно сделать диаметром 40 мм. Это правило связано с потерями на сопротивление в трубах по их длине. Через каждые 100 м в пластиковых трубах наблюдается падение даления на 1 Бар. 

Более подробно об этом в статье о выборе насоса

Капельный полив

Капельный полив в системах автополива подключается отдельной зоной (или зонами) и работает на пониженом давлении (до 2,8 Бар). Более низкое рабочее давление объясняется особенностью капельного оборудования - оно работает на низком давлении. Для капельных зон используют специальную связку клапан+фильтр+редуктор давления, имеющий название "Пусковой комплект"
Наиболее распространенное оборудование для капельного полива - капельная трубка. Ее используют как для полива грядок, так и для полива цветников, кустарников и деревьев.

Более подробно о капельном поливе читайте в статье КАПЕЛЬНЫЙ ПОЛИВ

Водорозетки и гидранты

Для подключения садового шланга в системах автополива предусмотрены такие устройства как гидранты и водорозетки. 
Водорозетки имеют для подключения шланга шаровый кран, а гидрант - быстроразъемное соединение. Ответный "ключ" гидранта с силой вставляется в сам гидрант, замок фиксирует ключ в рабочем положении и открывает проход воде.

Гидрантная линия должна быть всегда под давлением, поэтому она должна быть подключена к напорной магистрали.   
Водорозетки следует размещать на расстоянии друг от друга 10-15 метров устанавливая их у  края дорожек для удобства подхода к ним.

Электропроводка

Провода  управления клапанами прокладываются в гофротрубах ПНД или ПВХ в одних траншеях с трубами. Требуемое сечение провода 0,75 мм². При длине провода свыше 100 м используют сечение 1,5 мм² 
Рабочее напряжение - 24 Вольта переменного тока
Управляющий ток - 0,1 А на один клапан
Связки клапанов удобнее подключать кабелем с количеством жил "+ одна к количеству клапанов". То есть, один провод используется как общий, а остальные, как управляющие.

1- Магистральная труба
2- Мастер-клапан (закрывает доступ к остальным клапанам. Преимущество - можно игнорировать мелкие протечки. Недостаток - нельзя подключить гидранты на клапанной магистрали - требуется отдельная гидрантная магистраль до мастер-клапана)
3- Клапаны зон полива
4- Выход к дождевателям
5- Черный - общий. Цветные - управляющие жилы кабеля

Настройки контроллера 

Основные настройка контроллера :
- количество стартов  
- продолжительность работы каждой зоны полива.

Для расчета продолжительности и количества стартов полива воспользуемся данными:

- норма полива в Москве -5 л/сутки на м2
- благоприятный период для полива с 23-00 до 7-00 (8 часов)
- имеется емкость с запасом воды 2000 л.
- насос с произв-ю 3000 л/ч, 

В таблице характеристик форсунок есть столбец - НОРМА мм/ч

Этот параметр говорит о том, сколько осадков в час выпадает при размещении дождевателей квадратом или треугольником. Треугольником воды выливается больше, т.к. такое размещение плотнее сдвигает дождеватели друг к другу.

Возьмем среднее значение осадков - 10 мм/ч при размещении "квадратом"

Если дождеватели, расставленные по схеме "квадрат" выливают 10 мм осадков в час, то для участка, который мы здесь рассматриваем потребуется 0,5 часа работы одной зоны полива, т.к. наша норма осадков 5 мм.

В нашем проекте имеется две зоны дождевального полива, соответственно, каждая из них должна отработать по 0,5 ч/сутки, то есть в сумме 1 час. 
(капельный полив считается отдельно)

При производительности насоса 3000 л/ч за 1 час израсходуется 3000 л.
Так как у нас емкость имеет запас 2000 л., то следует разнести весь полив на два старта: утром и вечером
- старт №1 в 22-00 (он отработает пол-часа)
- старт №2 в 06-00 (он отработает тоже пол-часа)

Контроллеры позволяют настраивать 3-4 старта в течении суток и каждой зоне можно задавать длительность полива до 3-10 часов, поэтому гибкости настроек достаточно для систем полива с большим количеством клапанов.

Расчет насоса.

Тип и модель насоса выбирается исходя из:
- типа поливающих устройств
- производительности одной зоны
- длины напорной магистрали
- параметров водопровода и тд.
Более подробно о расчете параметров насоса чичтайте в стаьях:
КАКОЙ НАСОС ВЫБРАТЬ
и РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА

Расчет объема емкости для полива.

На выбор объема емкости влияют 
- производительность насоса
- количество зон полива
- скорость наполнения емкости (производительность водопровода)
- длина поливочных суток ( сколько часов отводится для полива)

Допустим емкость наполняется со скоростью 1000 л/ч 
Тогда, в нашем случае мы за час можем использовать запас емкости 2000 л + долив из водопровода 1000 л/ч. В таком случае нам хватило бы одного старта полива, т.к. суточная потребность нашей системы как раз 3000 л.

Для систем полива с большими суточными расходами следует искать "золотую середину" между увеличением емкости, увеличением количества стартов полива и увеличением скорости наполнения емкости.

Капельный полив.

В некоторых случаях капельный полив бывает более эффективен, чем дождевальный. Капли дождевателей, например, будут останвлены листвой разросшихся кустарников и большая часть капель испарится не достигнув корневой зоны в достаточном количестве. Кустарники и деревья требуют больше воды, чем может дать распределенный по площади дождевальный полив. Для огородных растений будет намного полезней принимать воду непосредственно в прикорневую часть. Как видим для капельного полива всегда найдется работа в современных ландшафтных проектах.

Наиболее часто в капельном поливе в качестве оборудования используют капельную трубку. Это пластиковая трубка 16 мм в диаметре и в бухтах 50-100 м со встроенными на равном расстоянии друг от друга капающими устройствами (капельницами). Расстояние между капельницами 33 см (3 шт на метр). 
Одна капельница капает с расходом 2 л/ч. (можно найти трубку с расходом 4, 8 л/ч). В соответствии с расходом подбирается время работы одной зоны капельного полива.

Для различных видов растений требуется разное кол-во воды в сутки, поэтому, например, для кустарниковых делают отдельную зону капельного полива, для огорода и теплиц отдельную зону.