 |
Выбор схемы полива и анализ идей
|
|
|
|
СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ПОЛИВА
ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ
БАКАЛАВРА
по направлению подготовки 44.03.01. Педагогическое образование
профиль «Технология»
Дисциплина «Культура дома и методика ее преподавания»
Выполнил: студент
заочной формы обучения
4 курса, 1 группы
физико-математического
факультета
Патутина Екатерина Андреевна
Научный руководитель:
к.п.н., преподаватель
кафедры технологических и естественнонаучных дисциплин
Добрачева Анна Николаевна
Воронеж – 2020
Содержание
1.1 Введение………………………………………………………………………3
1.2 Сбор информации…………………………………………………………….4
1.3 Выбор схемы полива и анализ идей…………………………………….....10
1.4 Технологическая последовательность разработки модели системы капельного полива участка……………………………………………………...14
1.5 Подбор материалов и инструментов……………………………………….16
1.6 Технология изготовления модели системы капельного полива участка..20
1.7 Экономическая оценка готовой модели системы капельного полива….27
1.8 Экологическая оценка готового изделия………………………………….28
1.9 Заключение………………………………………………………………….29
Список литературы………………………………………………………………30
Введение
Капельное орошение применяется в овощеводстве в промышленных масштабах, положительные результаты на всех сельскохозяйственных культурах и на всех типах почв способствовали динамичному развитию этого способа орошения. Успех в применении капельного орошения радикально изменил современный подход к комплексу вода - почва - растение, на фоне дозированного режима питания, и способствовал новому подходу в области орошения вообще.
|
|
|
Капельный полив — самый популярный тип полива в сельском хозяйстве, который был придуман как основное средство повышения урожая при небольших затратах средств и воды. Такой тип полива идеален для любых видов растений и применяется как в частном фермерском хозяйстве, так и в промышленных масштабах. Капельный полив очень удобен в большинстве случаев и недорог по сравнению с другими способами. Его можно применять в ручном режиме, подавая воду при помощи открытия-закрытия кранов или можно снабдить блоком автоматического управления, тем самым запрограммировать полив на целый год, учитывая заморозки и дождь. Особенно актуален капельный полив там, где растения высажены рядами, по т.н. линейной схеме, например, в сфере овощеводства, садоводства, цветоводства и т.д.
Главные преимущества капельного полива:
1.Влага, в достаточном объеме для растения, поступает непосредственно в прикорневую зону.
2. Исключаются потери жидкости из-за испарения и инфильтрации (стекания) в глубинные слои почвы, что сокращает расход воды на 40-50%.
3. На поверхности почвы не образуется корка, обеспечивая вентиляцию корней.
4. Капельный полив уменьшает количество сорняков.
5. Вода не попадает на листья, исключая тем самым возможность ожогов листьев.
6. Экономия труда и времени.
7. Значительное увеличение урожайности.
Исходя из этого, перед нами встала задача разработки модели системы капельного полива дачного участка.
Цель проекта: разработка модели системы капельного полива дачного участка.
Задачи проекта:
- познакомиться с технологией капельного полива;
- выбрать оптимальный вариант модели системы капельного полива;
- подготовить необходимую техническую документацию;
- изготовить проектируемое изделие.
Сбор информации
Как и всегда, любой проект начинается с чертежа. Требуется составить хотя бы примерную схему или эскиз того участка, который подлежит поливу. Если это грядки, то замерьте длину и ширину каждой грядки и всего участка с грядками в целом для того, чтобы оценить требуемое количество трубы и прочего оборудования. Сразу подумайте, где будет располагаться емкость с водой либо где будет подключение к водопроводу. Стройные ряды или асимметрия посадок определяет тип оборудования для полива.
|
|
|
Капельная трубка будет применима в густозасеяных грядках и цветниках, а для полива разнесенных друг от друга растений более приемлем полив с помощью отдельных капельниц.
Внутри капельной трубки по всей длине через каждые 30 см вмонтированы капельные устройства (капельницы), которые ограничивают проток воды до 2 л/час. Вода, капая из отверстия, образует в грунте увлажненную сферу диаметром около 30-40 см и соприкасается со сферами, образованными соседними капельницами. Тем самым вдоль всей капельной трубки в грунте образуется намоченная полоса шириной 30 см. Соответственно, две соседние параллельно расположенные трубки могут пролегать не ближе 30 друг от друга. Длина ветки капельной трубки не должна превышать 100 м, иначе будет падение давления в последних капельницах [34].
Капельницы — это оборудование для точечного полива. Капельницы устанавливаются на сплошной магистральной трубке в любом требуемом месте и на любом расстоянии друг от друга. В трубке вручную проделывается отверстие и в него вставляется капельница, а из капельницы поток воды можно направить в 1,2 или 4 направления при помощи разветвителей. Сами капельницы имеют разные характеристики расходов воды: 2, 4 и 8 л/час.
Итак, продумав конфигурацию капельной системы полива, собираем ее в единую систему при помощи фитингов и ведем к источнику воды сплошной магистральной трубкой. Источником воды может являться как емкость с водой, так и водопровод с насосом.
Предположим, что у вас емкость, в таком случае для того чтобы создать давление воды в трубах, необходимо поднять емкость на высоту около 2 метров. Давления хватит для полива целой теплицы 10х6 метров.
Если вам требуется полить большую площадь — следует использовать или местный водопровод, или насос повышения давления. В таком случае после насоса или выхода водопровода ставится регулятор давления который понизит и стабилизирует давление воды до значений. 1-2 атм. От источника воды до самой системы полива воду можно подвести при помощи 16 мм сплошной трубки, но суммарный расход воды при этом не должен превышать 600 л/час. Если расход воды выше, то стоит применять подводящие трубы следующих диаметров: 25, 32 и более мм.
|
|
|
Суммарный расход воды не трудно посчитать, суммируя расходы всех капельных устройств, входящих в состав вашей системы. Расход воды одного метра капельной трубки — 6 л/час. Расход капельниц в зависимости от типа — 2, 4, 8 л/ч Когда вы имеете дело с достаточно большой системой, то для экономии оборудования можно прибежать к различным ухищрениям, типа разделения на зоны и включение зон по графику. Управление зонами можно автоматизировать при помощи автоматических контроллеров, а можно управлять вручную при помощи шаровых кранов.
Монтаж капельной трубки. Все оборудование для капельного полива рассчитано на невысокое давление до 2-х атм, поэтому трубка и фитинги не требуют особо прочного соединения. Практически все сочленения в капельном оборудовании сделаны по принципу «одного клика».
Отрежьте трубку требуемой длины. Сделать это можно ножницами либо ножом. Толщина стенки трубки позволяет отрезать ее простым канцелярским ножом. Трубка насаживается на фитинг без применения какого-либо оборудования. Для ускорения монтажа конец трубки, который будет насаживаться на фитинг можно предварительно нагреть в горячей воде, либо при помощи фена – это облегчит процесс[34].
Совершая вращательно-поступательные движения, насаживаем трубку на фитинг. Соединение готово. Никаких дополнительных хомутов не требуется. Капельную трубку укладываем на грядку или вдоль корней растений и прижимаем ее к поверхности почвы при помощи держателя для капельной трубки (рис.1).
Рис.1 Монтаж капельной трубки
Монтаж капельниц. Используем капельницы для подведения воды к отдельно взятым растениям. Прокладываем сплошную (глухую) трубку ПНД 16 мм вдоль грядки с растениями, например, с помидорами.
|
|
|
Выбираем разветвитель на 1, 2 или на 4 ответвления. В соответствии с выбранным разветвителем, выбираем одно или группу растений и в ближайшем участке трубки проделываем отверстие диам. 3 мм. при помощи пробойника. Отверстие смотрит вверх. Простым надавливанием вставляем в отверстие капельницу.
На разветвитель насаживаем микротрубку нужной длины. Конец трубки соединяем с направляющим колышком (рис.2).
Соединяем разветвитель с капельницей, а колышки располагаем в грунте вблизи стволов растений (рис.3).
Рис.2 Рис.3
Источник воды. Гравитационный способ. Вода поступает посредством собственной тяжести из емкости, поднятой над поверхностью земли на высоту 1,5-2 метра. Нужно будет привыкнуть следить за уровнем воды в емкости и заполнять по мере опустошения[34].
Желательно автоматизировать процесс заполнения, но для этого понадобится водопровод, постоянно находящийся под давлением. Если такового нет, то этим придется заниматься вручную. Ручной способ наполнения подробно рассматривать не будем, а вот автоматизация требует внимания.
Поплавковый выключатель – механическое устройство с поплавком. Он врезается в стенку емкости в верхней ее части и к нему подводится вода. Присоедините к резьбе шланг от летнего водопровода, и когда емкость наполнится, то поплавок поднимется и перекроет воду.
Давление в случае с емкостью создается за счет высоты столба воды, т.е. естественным путем. Давление в капельной трубке будет около 0,2 Атм, если емкость с водой поднята на 2 метра от земли. При таком низком давлении невозможно создавать системы капельного полива большой протяженности, поэтому системы с емкостями применяю, в основном, на приусадебных участках. Обычно такие системы сооружаются для теплиц и для грядок общей площадью 30-50 м.кв.
Напорный способ. Намного лучше и стабильней параметры у системы капельного полива, которая работает от водопроводного давления. Источником воды для такой системы может быть как магистральный водопровод, так и частный водопровод от колодца или скважины, где давление создается насосом.
Капельная система выдерживает давления не выше 2 Атм, поэтому нам потребуется ограничить давление водопровода (которое обычно имеет значение 3-5 Атм) при помощи регулятора давления. Регулятор давления создаст в капельной трубке стабильное давление 2 Атм, что позволит добиться равномерного расхода воды по всей длине трубки до 100 м.
Напорный способ позволяет значительно увеличить общую длину трубки капельного и позволяет полностью автоматизировать процесс полива.
Для автоматизации процесса полива потребуется контроллер для системы полива (рис.4).
|
|
|
Рис.4
Подключение к источнику воды. Когда система труб собрана на земле и выбран источник воды осталось соединить все вместе.Комплект подключения к напорной системе водоснабжения имеет в составе следующее оборудование: шаровый кран, отсекающий систему полива от источника воды, фильтр тонкой очистки, контроллер полива, позволяющий автоматизировать вкл/выкл и время полива, редуктор давления для того, чтобы ограничить давление воды до 2 Атм.
Комплект подключения к емкости с водой включает в себя:
шаровый кран, отсекающий систему полива от источника воды,фильтр тонкой очистки, контроллер полива, позволяющий автоматизировать вкл/выкл и время полива, редуктор давления здесь не требуется.
Все резьбовые соединения должны быть собраны с использованием «фум-нитки» или «фум-ленты», чтобы исключить протечки.
Установка автоматики. Вы можете управлять системой полива вручную, в нужный момент открывая кран на источнике воды и закрывая его по окончании полива, однако не всегда вы сможете оказаться на участке в нужный момент.
Чтобы полностью исключить человеческий фактор установите автоматику управления поливом.
Контроллер — это электромагнитный клапан в одном корпусе с электронным таймером, который работает от обычной батарейки. Контроллер выполняет работу крана и полностью исключает ваше участие в процессе полива.
Настройки контроллера позволяют запрограммировать полив на весь поливочный сезон. Вы сможете настроить график полива, задавая время старта полива, продолжительность полива, дни недели и количество пусков в день. Возможно запускать полив каждый день, через день и по четным и нечетным числам[34].
Можно выбрать как энергозависимый контроллер (от сети 220 Вольт), так и автономный (от батарейки). Автономный контроллер полностью герметичен, и работа от одной батарейки охватывает весь сезон полива.
Остается только обеспечить наличие воды в емкости или в водопроводе (в зависимости от выбранной схемы), а за всем остальным проследит контроллер. Наиболее популярная модель контроллера для капельного полива - GALCON9001D (рис.5).
Рис.5 Модель контроллера
Выбор схемы полива и анализ идей
В данный момент великое множество фирм производит системы капельного полива, и выделить конкретного производителя не представляется возможности. Так как имеется великое множество показателей, по которым выбирается система для определенного участка и для определенных растений. Основными показателями, по которым при выборе ориентируются покупатели, это цена и срок службы (бывают однолетними и многолетними). В основном от цены зависит и качество, так как чем дороже лента, тем, скорее всего она, будет равномерно орошать и более долго служить (повторно). Для определения затрат необходима схема полива, по которой будет разработан проект для конкретного участка.
Как любая система, капельное орошение имеет свою терминологию, которую необходимо знать:
Источник водоснабжения — канал, бассейн или скважина, откуда производится забор воды. Насосная станция и водозабор предназначены для забора воды из источника. Фильтрационная станция предназначена для доведения качества воды до установленных параметров. В зависимости от наличия в воде определенных примесей и величины орошаемой площади, фильтрационная станция может включать сетчатые, дисковые, гравийные, гидроциклонные фильтры или их комбинации.
Узел внесения удобрений — предназначен для дозированного внесения, совместно с поливной водой удобрений. Может состоять из удобрительной головки и или дозатрона, а также емкости для приготовления раствора удобрений.
Контроллер — устройство для автоматического контроля и управления работой системы капельного орошения.
Регулятор давления — устройство для поддержания постоянного давления в системе, согласно паспортным данным.
Оросительные трубки или ленты — капельные линии, укладываемые параллельно друг другу, согласно технологии, и соединенные с поперечной магистралью трубопровода.
Эмиттеры — капельные увлажнители (капельницы) скрепленные с трубопроводом или составляющие с ним единое целое, в зависимости от конструкции. Их назначение - дозированный выпуск воды из трубопровода в небольших количествах.
Фильтрационная станция — один из важнейших элементов системы. В зависимости от наличия в поливной воде определенных примесей и величины орошаемой площади, фильтрационная станция может включать сетчатые, дисковые, гравийные и гидроциклонные фильтры. Сетчатые фильтры устанавливаются не только с очистительной целью, но и с предупредительной, после гравийного. Состоят из корпуса и фильтрующего элемента в виде мелкоячеистой сетки. Применяют для фильтрования воды при невысоком содержании неорганических частиц. Степень очистки воды зависит от размеров ячейки фильтрующей сетки, а пропускная способность от площади. При засорении фильтрующий элемент промывается обратным потоком воды.
Рассмотрим отдельные схемы систем капельного полива дачных участков от простейшей, до более совершенной. Проведем анализ выбранных схем и выберем наиболее подходящую для воплощения в наглядной модели системы капельного полива.
Вариант №1. Данная схема капельного полива довольно простая: источник воды и система капилляров (рис.6). При отсутствии централизованного водопровода одним из главных недостатков данной системы полива является потребность в осуществлении постоянного контроля над процессом наполнения водой накопительной емкости, так как насос и автоматика отсутствуют. Несомненно, система достаточно экономически выгодная и её можно собрать самостоятельно, практически из подручных материалов.
Рис.6 Простейшая схема системы капельного полива участка
Вариант №2. Данная схема капельного полива довольно простая: источник воды – очистной фильтр – система капилляров. Если с двумя первыми частями конструкции особых сложностей нет, то с капельной линией стоит разобраться подробнее. Продается в 2-х исполнениях – лента или трубка. Впрочем, «лента» – название условное. На самом деле это та же трубка, только эластичная. Она выглядит как лента в свернутом состоянии, в бухте. На конце каждого участка линии ставится «разбрызгиватель» – капельница. Она бывает как встраиваемой в трубку (ленту), так и присоединяемой к ней. Последние отличаются разнообразием – расходом жидкости, числом отверстий, конструкцией (компенсированные или нет). Данная система более совершенна, так как имеет фильтр, что предотвратит засорение капилляров, но также необходимо самостоятельно контролировать процесс заполнения бака (рис.7).
Рис.7 Схема системы капельного полива участка
Вариант№3. Данная комплектация системы капельного орошения состоит из: источника водоснабжения (насос, который находиться в подвальном помещении дома); узла подготовки и внесения удобрений; фильтростанции; магистральных трубопроводов; регуляторов давления; разводящих трубопроводов; соединительной фурнитуры; запорной фурнитуры (рис.8). Данная схема наиболее совершенна, так предполагает автоматизированную подачу воды, также имеются датчики давления, емкость для подмеса удобрений, такая система удобна в эксплуатации на дачном участке, когда нет возможности постоянного контроля, минус – данная система экономически затратная.
Рис.8 Схема автоматизированной системы капельного полива участка
|
|
|
