Zasada „głowica do głowicy” – co dwie głowy to nie jedna
Odległość pomiędzy zraszaczami – zagadnienie niby podstawowe, a jednak często spotkać można błędy wynikające z niewłaściwych założeń projektowych.
W niektórych dostępnych poradnikach oraz na szkoleniach dotyczących projektowania nawodnień w miejsce zasady „głowica do głowicy” jako punkt wyjścia do projektowania dopuszcza się maksymalną rozstawę pomiędzy zraszaczami wynoszącą 60% średnicy. Odległość 0,6R, która jest rozstawą graniczną, stała się dla części projektantów standardem, pozwalającym stosować mniej zraszaczy, a tym samym zmniejszyć wycenę systemu nawadnianie kosztem jego jakości. Przyjęcie krytycznej odległości 0,6 R w miejsce zasady „głowica do głowicy” powoduje powstawanie projektów, których wynikiem są systemy nawadniające nieefektywnie i bardzo trudne do poprawienia.
Nie trzeba daleko szukać, aby znaleźć przykłady źle zaprojektowanych systemów. Wystarczy włączyć google maps i przyjrzeć się zdjęciom satelitarnym.
Nakładanie się zraszaczy – czemu to takie ważne?
Nakładanie się pól zraszania jest niezbędne do osiągnięcia pożądanej, wysokiej równomierności opadu. Wynika to z:
- kształtu pola zraszania – aby wypełnić całą powierzchnię nawadniania „kołami”, muszą się one nakładać; w przeciwnym wypadku powstają martwe strefy nieobjęte podlewaniem,
- równomierności nawadniania (kształtu krzywej zraszania) – żaden zraszacz nie podlewa jednorodnie na całej długości zasięgu.
W idealnym przypadku krzywe zraszania powinny równomiernie opadać od zraszacza wyznaczając trójkąt. W rzeczywistości są one niejednorodne i zmieniają się w zależności od zastosowanej dyszy i ciśnienia wody zasilającej dany zraszacz. Krzywe zraszania wyznacza się w tzw. teście kubeczkowym – w równych odległościach (np. co 0,5m) w linii prostej ustawia się pojemniki, które „łapią” wodę ze zraszacza – uzyskane wartości opadu wyznaczają krzywą opadu (rys. 2). Test przeprowadza się w idealnych warunkach: na płaskiej powierzchni, bez wpływu wiatru, przy wypionowanym zraszaczu i zadanym ciśnieniu (rys. 1 – po lewej).
Rys. 2. Przykładowe krzywe opadu (zraszania) dla różnych dysz.
Analizując przykładowe krzywe zraszania (rys. 2.) dostrzec można że:
- wysokość opadu na dystansie zraszania zmienia się w sposób nieuporządkowany – największą wartość osiąga w pobliżu zraszacza, następnie wraz z oddalaniem się maleje, by na krańcu zasięgu gwałtownie opaść,
- na skraju zasięgu, na długości ostatnich 1,5-2m, wartość opadu jest znikoma (<3mm/h), a przez to wrażliwa na podmuchy wiatru.
Względna rozstawa zraszaczy, czyli razem raźniej.
Aby lepiej zrozumieć wpływ odległości pomiędzy zraszaczami, przyjrzyjmy się opadowi, jaki uzyskujemy z dwóch pracujących naprzeciw siebie zraszaczy.
Poprzez nałożenie na siebie krzywych zraszania otrzymujemy obraz wysokości opadu (do porównań wybrano środkową krzywą, dla lepszego zobrazowania żółty wykres odwrócono „do góry nogami”).
Dla analizowanego zraszacza o sugerowanym przez producenta zasięgu 17m maksymalna dopuszczalna odległość pomiędzy zraszaczami 0,6R wyniesie ≈20m (rys. 3).
Rys. 3. Równomierność opadu przy rozstawie zraszaczy 0,6R.
Widoczne jest, że przy założonej odległości 0,6R, na całej długości występują nierównomierności w wysokości opadu (pola czerwone). Efektem takiego rozstawu zraszaczy będą przesuszone lub przelane obszary.
Nierównomierność opadu staje się wyraźniejsza po uwzględnieniu wpływu wiatru na wspomniany skraj zasięgu (rys. 4).
Rys. 4. Równomierność opadu przy rozstawie 0,6R po uwzględnieniu wpływu wiatru na krańce zasięgu zraszania.
Znając już konsekwencje nadmiernego rozstawienia zraszaczy przeanalizujmy zalecaną rozstawę „głowica do głowicy” (rys. 5.) Zauważalne jest wyraźne dopasowanie wykresów. Miejsca nakładania się wykresów będą w rzeczywistości obszarami o podwyższonej wilgotności. Niewielki fragment w środku wykresu (zaznaczony na czerwono) będzie obszarem o wysokości mniejszej od średniego opadu. Przy takiej rozstawie nierównomierność opadu jest jednak zdecydowanie mniejsza niż w przypadku rozstawy większej niż zalecana.
Rys. 5. Równomierność opadu przy rozstawieniu zraszaczy „głowica do głowicy” 0,5R.
Po uwzględnieniu wpływu wiatru na kraniec zasięgu zraszania paradoksalnie równomierność opadu wzrasta – obszary, gdzie wykresy wyraźnie nakładają się na siebie, ulegają zmniejszeniu (rys. 6).
Rys. 6. Równomierność opadu przy rozstawie 0,5R po uwzględnieniu wpływu wiatru na kraniec zasięgu zraszania.
Przy stosowaniu zraszaczy o dużych zasięgach (>13m), instalowanych często w obszarach odsłoniętych i narażonych na wpływ wiatru, warto rozważyć zmniejszenie rozstawy pomiędzy zraszaczami. Dobrze jest w takiej sytuacji podeprzeć się programami do analizy równomierności opadu. W przypadku rozpatrywanej dyszy (rys. 7) zmniejszenie dystansu nie wpłynie pozytywnie na równomierność opadu – obszary nakładania się wykresu ulegną znacznemu zwiększeniu.
Rys. 7. Równomierność zraszania przy rozstawie zraszaczy 0,45R.
Bezwzględna rozstawa zraszaczy, czyli jaką dyszę wybrać.
Jak już wspomniano kształt krzywej zraszania zależy od zastosowanej dyszy oraz od ciśnienia wody. W praktyce, mimo bogatego wyboru dysz, dostęp do ich charakterystyk jest ograniczony. W interesie każdego producenta zraszaczy leży, aby jego produkt podlewał z większym zasięgiem przy mniejszym wymaganym ciśnieniu i wydatku wody. Pozwala to na zastosowanie mniejszej ilości zraszaczy, co pociąga za sobą zmniejszenie kosztów systemu i zwiększenie atrakcyjności względem rozwiązań konkurencji. Ma to najczęściej znaczenie przy inwestycjach o słabych parametrach źródła wody – niskim ciśnieniu i wydatku, gdzie projektanci często preferują rozwiązania, które pozwalają ograniczyć liczbę sekcji, a co za tym idzie wartość kosztorysową systemu. Zraszacze projektowane dla takich założeń, tj. wydłużonego zasięgu, niskiego ciśnienia i wydatku wody, tworzą jednak strumień wody podatniejszy na oddziaływanie wiatru, przez co równomierność opadu jest łatwa do zaburzenia. Aby uniknąć takiej pułapki, warto posiłkować się poniższym wykresem (rys. 8), uzależniającym zasięgi od dostępnego ciśnienia wody na wlocie do zraszacza.
Rys. 8. Wykres optymalizacji zasięgu w zależności od ciśnienia na wlocie zraszacza.
Wykres można odczytywać w dwojaki sposób: dostępne ciśnienie pozwala sprawdzić efektywną rozstawę zraszaczy lub pomaga wyznaczyć minimalne ciśnienie zapewniające efektywność zraszaczy dla oczekiwanego zasięgu.
Podsumowanie
- Zalecana przez producentów zasada „głowica do głowicy”, czyli rozstawa zraszaczy równa promieniowi zraszania 0,5R, jest najbardziej efektywną i powinna być niepodważalną wytyczną przy sporządzaniu projektów,
- Zasada „głowica do głowicy” obowiązuje dla zraszaczy statycznych i zraszaczy rotacyjnych,
- Praca zraszaczy i ich parametry są badane w warunkach idealnych, przez co nie można ich bezkrytycznie zakładać dla warunków rzeczywistych,
- Dobieraj odległości zraszaczy rotacyjnych kierując się zależnością pomiędzy ciśnieniem na wlocie zraszacza a efektywnym zasięgiem (rys. 8.),
- Wydłużenie odstępów między zraszaczami zawsze w niekorzystny sposób wpływa na równomierność opadu i dopuszczalne jest tylko wtedy, gdy kształt nawadnianego obszaru uniemożliwia optymalne dobranie zasięgów,
- Zraszaczy pracujących w odległościach większych niż promień zasięgu nie powinno być więcej niż 20% całkowitej ich liczby. W uzasadnionych przypadkach, aby zniwelować skutki wiatru lub niekorzystną charakterystykę dyszy, korzystne może być zmniejszenie odległości pomiędzy zraszaczami – dobrze jest sprawdzić takie działanie symulacją w programach do analizy nawadniania.