Гідравлічний розрахунок системи поливу
Формули Hazen-Williams, готові таблиці, покроковий розрахунок діаметру магістралі, гідравлічних втрат і вибору насоса.
Чому гідравлічний розрахунок критичний
Без розрахунку система працюватиме нерівномірно: одна частина заливається, інша сохне. Типова помилка — взяти 16 мм LayFlat як магістраль на 1000 м² з 30 л/хв витрати. Результат: падіння тиску 3 бар на 50 м, рослини в кінці лінії не отримують води.
Правило 20%: Різниця тиску між першим і останнім емітером у зоні НЕ повинна перевищувати 20% робочого тиску. Для 2 бар: перепад не більше 0.4 бар, інакше витрата на кінці буде на 10%+ меншою.
Ключові формули
1. Загальна витрата Q (л/с)
Q = N × q / 3600
де N — кількість емітерів, q — витрата одного емітера (л/год)
2. Діаметр труби D (мм)
D = 35.7 × √(Q/v)
де Q — витрата (л/с), v — швидкість потоку (м/с, бажано 0.8–1.5). Округляйте ВГОРУ до стандартного діаметра
3. Втрати тиску Hazen-Williams (м/100м)
hf = 10.67 × (Q/C)^1.852 / D^4.87 × 100
де Q — м³/с, C — коефіцієнт шорсткості (HDPE: 140–150, PVC: 150, сталь: 100–120), D — м
4. Загальний напір H (м водяного стовпа)
H = H_статичний + h_тертя + h_фітинги + h_висота + h_фільтр
Ділимо H на 10.2 для переведення в бари: 1 бар = 10.2 м водяного стовпа
Готова таблиця: діаметр vs витрата vs втрати
HDPE PN6, коефіцієнт Hazen-Williams C=140, втрати на 100 м труби при швидкості ~1 м/с.
| Зовн. діаметр | Внутр. діаметр | Макс. витрата | Втрати при Qmax | Типове застосування |
|---|---|---|---|---|
| 16 мм | 13.6 | 0.5 м³/год | 4 м/100м | LayFlat дача до 300 м² |
| 20 мм | 17.0 | 1.0 м³/год | 3.5 м/100м | Дача 300–700 м² |
| 25 мм | 21.2 | 2.5 м³/год | 3 м/100м | Городи 700–1500 м² |
| 32 мм | 27.2 | 4.5 м³/год | 2.5 м/100м | Ферми 0.1–0.3 га |
| 40 мм | 34.0 | 7 м³/год | 2 м/100м | Ферми 0.3–0.7 га |
| 50 мм | 42.6 | 12 м³/год | 1.8 м/100м | Ферми 0.7–1.5 га |
| 63 мм | 53.6 | 20 м³/год | 1.5 м/100м | Ферми 1.5–3 га |
| 90 мм | 76.6 | 45 м³/год | 1.2 м/100м | Ферми 3+ га |
Повний розрахунок на прикладі (1 га томатів)
Вихідні дані
- Площа: 1 га (100 × 100 м)
- Культура: томати у полі, грядки 1.5 м (ширина + міжряддя)
- Кількість грядок: 100 / 1.5 = 67 рядків × 100 м = 6700 м стрічки
- Стрічка: 8 mil, крок 20 см, витрата 1.6 л/год
- Кількість емітерів: 6700 м × 5 шт/м = 33 500 шт
- Загальна витрата Q: 33500 × 1.6 = 53 600 л/год = 53.6 м³/год
Проблема: Одночасний полив всього гектара потребує 53.6 м³/год — дуже великий насос і магістраль 90 мм. Рішення: розділити на 4 зони по 0.25 га з Q ≈ 13.5 м³/год.
Розрахунок на 1 зону (0.25 га)
- Q зони = 13.4 м³/год = 3.72 л/с
- Швидкість 1.2 м/с → діаметр D = 35.7 × √(3.72/1.2) = 63 мм
- Вибираємо 63 мм HDPE PN6
- Довжина магістралі від вузла до зони: 50 м + 50 м розподільних ≈ 100 м
Втрати тиску
- Магістраль 63 мм, 100 м, Q=13.4 м³/год: ~1.5 м/100м × 100 м = 1.5 м (0.15 бар)
- Фітинги й вентилі: +10% = 0.17 бар
- Дисковий фільтр 120 mesh: 0.3 бар
- Висотний перепад (ділянка рівна): 0 бар
- Робочий тиск крапельниці: 1.0 бар
- Перепад у стрічці 100 м: 0.2 бар (стандартна стрічка без PC)
- Сумарний напір: 1.0 + 0.15 + 0.17 + 0.3 + 0.2 = 1.82 бар
Запас: Додаємо 20% запасу на майбутнє розширення і фертигацію: потрібен насос з напором 2.2 бар при витраті 13.5 м³/год.
Вибір насоса
Потрібен насос 13.5 м³/год @ 2.2 бар (22 м напору). Із каталогу:
- Grundfos CM 15-2 — 15 м³/год @ 2.5 бар, 2.2 кВт (підходить)
- Wilo MultiVert MVI 1606 — 16 м³/год @ 2.5 бар, 2.2 кВт (підходить з невеликим запасом)
- Pedrollo 4CPm 100-C — 12–14 м³/год @ 2.5–3 бар, 2.2 кВт (оптимум за точкою)
Порада: Обирайте насос на 10–20% більший за розрахунок — забруднення фільтрів збільшують опір з часом. Насос з частотником (VFD) дозволяє плавно налаштовувати тиск.
Типові помилки
- Надмірна економія на магістралі: узяти 32 мм замість 40 мм щоб заощадити 1000 грн. Результат: втрати 3 бар замість 1 — доводиться купувати потужніший насос за 5000 грн
- Ігнорування висотних перепадів: ділянка зі схилом 10 м — це +1 бар навантаження на насос. Без врахування — слабкий тиск у верхній частині
- Одночасний полив усіх зон: рахунок на повну витрату потребує в 3–5 раз дорожчий насос. Зонування — економить десятки тисяч гривень
- Неврахований фільтр у балансі: дисковий фільтр з забитим елементом може давати 0.8 бар втрат замість 0.3 — ваша 20% межа вже перевищена
- Довгі лінії стрічки без PC: 100+ метрів без pressure-compensating емітерів — у кінці буде 30% менше води, культура нерівномірна
Для промислових проєктів від 1 га
- Програмне забезпечення: AutoCAD + IrriCAD, Netafim IrriExpert, Rain Bird Landscape Design Plus для точного CAD-проєктування
- Flow sensor + Master valve — автоматичне відключення при перевитраті (прорив магістралі). ОБОВ-ЯЗКОВИЙ вузол для великих площ
- Pressure regulators на кожній зоні (Senninger, Bermad) — стабілізують тиск незалежно від пульсацій магістралі
- Стандарти: ASABE EP405 (проєктування мікрозрошення), ASABE EP458 (польова оцінка мікрозрошувальних систем), ISO 9912 (фільтри для мікрозрошення)
- Водозабір: потрібна геологічна оцінка свердловини (дебіт, рівень статичний/динамічний) ПЕРЕД проектуванням
- VFD (частотник) на насос — економія електрики 30–40% + плавний старт без гідроудару
Потрібна допомога з розрахунком?
Для проєктів від 1 га наш інженерний відділ виконує CAD-проєктування з повним гідравлічним розрахунком.