STUDIE ZÁVLAHOVÉHO SYSTÉMU VYBRANÉHO OBJEKTU

Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici

STUDIE ZÁVLAHOVÉHO SYSTÉMU VYBRANÉHO OBJEKTU Diplomová práce

Vedoucí diplomové práce

Vypracovala

Ing. Přemysl Krejčiřík, Ph.D.

Bc. Radka Hynková

Lednice 2010

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: STUDIE ZÁVLAHOVÉHO SYSTÉMUVYBRANÉHO OBJEKTU vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.

V Lednici, dne

Podpis:

2

Poděkování Děkuji všem, kteří mi pomáhali při vypracování diplomové práce, za cenné rady a odbornému vedení. Díky patří zejména Ing. Přemyslu Krejčiříkovi Ph.D., projektantovi závlahových systémů a odbornému konzultantovi Ing. Pavlovi Žáčíkovi a kolegům firmy Profigrass s.r.o. za odbornou a trpělivou pomoc při vypravování této diplomové práce. Nemohu opomenout poděkovat rodičům za jejich podporu.

3

OBSAH 1 ÚVOD ........................................................................................................ 6 2 CÍL PRÁCE .............................................................................................. 7 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED......................................................................... 8 3.1 VLÁHOVÁ POTŘEBA ............................................................................. 8 3.2 PŘÍJEM VODY ROSTLINOU ................................................................... 8 3.2.1 Srážky ............................................................................................................. 8 3.2.2 Půda................................................................................................................. 9 3.2.2.1 Půdní vlhkost.......................................................................................... 10

3.3 VÝDEJ VODY ROSTLINOU ................................................................... 11 3.3.1 Transpirace................................................................................................... 11 3.3.2 Evaporace ..................................................................................................... 12 3.3.3 Evapotranspirace ......................................................................................... 12

3. 4 VODNÍ BILANCE ROSTLIN.................................................................. 13 3.5 POTŘEBNOST ZÁVLAHY ..................................................................... 13 3.6 ZÁVLAHOVÁ DÁVKA A FREKVENCE ZAVLAŽOVÁNÍ .......................... 13 3.7 ZÁVLAHA VYBRANÝCH PLOCH OKRASNÉHO ZAHRADNICTVÍ ........... 15 3.7.1 Trávník ......................................................................................................... 15 3.7.1.1 Závlaha trávníku.................................................................................... 15 3.7.1.2 Závlaha golfových hřišť ........................................................................ 17 3.7.1.3 Nároky golfového hřiště na vodu .......................................................... 17 3.7.2. Závlaha stromů, keřů a trvalkových výsadeb .......................................... 17

3.8 ZÁVLAHOVÝ SYSTÉM A JEHO ČÁSTI .................................................. 19 3.8.1 Zdroj vody .................................................................................................... 20 3.8.1.1 Zásoba vody a jejich zdroje.................................................................... 20 3.8.1.2 Čerpadlo ................................................................................................. 21 3.8.1.3 Filtr......................................................................................................... 23 3.8.1.4 Ostatní prvky související se zdrojem vody ............................................. 24 3.8.2 Potrubí .......................................................................................................... 24 3.8.3 Závlahový detail........................................................................................... 26 3.8.3.1 Postřikovače ........................................................................................... 26 3.8.4 Řídicí jednotka ............................................................................................. 29 3.8.4.1 Doba závlahy .......................................................................................... 30 3.8.4.2 Kabely ..................................................................................................... 30

3.9 NÁVRH ZÁVLAHOVÉHO SYSTÉMU ..................................................... 32 3.9.1 Zajištění podkladů ....................................................................................... 32 3.9.2 Návrh rozmístění závlahových detailů....................................................... 33 3.9.2.1 Zásady pro návrh postřikovače.............................................................. 34 3.9.2.2 Zásady pro návrh kapková závlaha....................................................... 39 3.9.3 Rozdělení postřikovačů a kapkové závlahy do sekcí ................................ 40 3.9.4. Návrh elektromagnetických ventilů .......................................................... 41 3.9.5 Návrh potrubí............................................................................................... 42 3.9.6 Návrh řídicího systému ............................................................................... 45 3.9.7 Návrh čerpadla............................................................................................. 46

4. MATERIÁL A METODY.................................................................... 47 4

4.1 NÁVRH ZÁVLAHY MODELOVÉHO OBJEKTU ..................... 47 4.1.1 Charakteristika modelového objektu......................................................... 47

4.3 NÁVRH ZÁVLAHOVÉHO SYSTÉMU ..................................................... 49 4.3.1 Rozmístění postřikovačů a kapkové závlahy............................................. 50 4.3.2 Návrh potrubí............................................................................................... 53 4.3.3 Varianta A)................................................................................................... 54 4.3.3.1 Návrh řídicího systému .......................................................................... 55 4.3.3.2 Návrh čerpadla....................................................................................... 61 4.3.3.2 Shrnutí a výsledky navrženého systému................................................ 62 4.3.4 Varianta B) ................................................................................................... 63 4.3.4.1 Bateriový řídicí systém ........................................................................... 63 4.3.4.2 Návrh čerpadla....................................................................................... 64 4. 3. 4. 3 Shrnutí a výsledky navrženého systému............................................. 65

5 VÝSLEDKY A DISKUZE..................................................................... 66 5.1 VÝSLEDKY.......................................................................................... 66 5.1.1 Výběr typů postřikovačů a kapkové závlahy ............................................ 66 5.1.2 Rozmístění postřikovačů a rozdělení do sekcí........................................... 66 5.1.3 Varianta A)................................................................................................... 67 5.1.3.1 Dimenzování potrubí.............................................................................. 68 5.1.3.2 Řídicí systémy ......................................................................................... 68 5.1.3.3 Návrh čerpadla....................................................................................... 70 5.1.3.4 Závlahový cyklus .................................................................................... 70 5.1.4 Varianta B) ................................................................................................... 71 5.1.4.1 Dimenzování potrubí.............................................................................. 71 5.1.4.2 Řídicí systém........................................................................................... 72 5.1.4.3 Návrh čerpadla....................................................................................... 72 5.1.4.4 Závlahový cyklus .................................................................................... 73

6 DISKUZE................................................................................................ 74 7 ZÁVĚR.................................................................................................... 76 8 SOUHRN A RESUME........................................................................... 77 9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.................................................. 79 10 SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK A GRAFŮ: ............................... 82 11 PŘÍLOHY ............................................................................................. 84

5

1 ÚVOD Žádný zázrak slunce nevyrovná se zázraku požehnaného deště. Běž, zkalená vodičko, stružkami země, napoj a zkypři žíznivou hmotu, jež nás vězní. Všichni jsme vydechli, já, hlína, my všichni, je nám dobře. Karel Čapek: Zahradníkův rok

Voda je základním předpokladem pro vznik života. Rostliny, stejně jako člověk, bez ní hynou. Přirozené srážky v našich středoevropských podmínkách jako zdroj vláhy nestačí, a proto jak balkónové rostliny, tak malou předzahrádku i větší zelinářské záhony musíme – donedávna jenom v potu tváře – zalévat. Doba se v mnoha věcech změnila. Kilometry odpočítává automobilistům digitální rychloměr palubního počítače, protipólem konví nebo praskajících gumových hadic se stávají počítačem řízené sprinklerové nebo mikrozávlahové systémy, nenápadně skryté pod hýčkanými trávníky a mezi záhony kvetoucími od jara do zimy. Zavlažování tak prostoupilo k „moderní inteligenci“. [1] Dostatek vláhy v půdě je rozhodujícím předpokladem pro dobrý růst a vývin všech rostlin. Pro úspěšné provádění závlahy je potřeba znát nároky pěstovaných rostlin v průběhu jejich růstu, vývoje a na základě takových znalostí zvolit vhodný způsob prováděné závlahy. Celkové množství vody, které rostlina spotřebuje v průběhu růstu při dostatečné zásobě půdní vláhy ve vegetačním období, představuje vláhovou potřebu rostliny. Pokud je úhrn srážek nižší než hodnota vláhové potřeby, je zapotřebí zavlažovat. [2] Okrasné porosty přinášejí hlavně estetickou funkci a pro zvýšení jejich hodnoty je správný růst a vývoj jeden z hlavních faktorů. Voda je pro rostliny stěžejním prvkem, který maximálně podpoří jejich prosperitu. Způsobů, jak porosty zavlažovat, se nám v dnešní době nabízí několik, od nejjednodušších po plně automatizované systémy řízené moderními komunikačními médii. Smyslem závlahových systémů je zabezpečit optimální množství vody v závislosti na podmínkách stanoviště a jejich požadavcích. Samotná návrh závlahové systému většího objektu a jeho realizace podléhá nejen pravidlům hospodaření s vodou, ale i mnoha právním předpisům, které je před samotnou realizací potřeba důkladně zabezpečit.

6

2 CÍL PRÁCE Cílem této práce je objasnit proces návrhu automatického závlahového systému u vybraného modelového objektu. V modelovém objektu budou navrženy dvě varianty závlahového systému, jejich technické řešení a ekonomická bilance. Následně bude vybrána a zvolena nejoptimálnější varianta z hlediska technické proveditelnosti a ekonomické náročnosti.

7

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Vláhová potřeba Každá rostlina ke svému dobrému růstu spotřebuje během vegetačního období určitý objem vody, který se nazývá vláhová potřeba rostliny. Vláhová potřeba rostliny závisí na klimatických poměrech místa, kde je rostlina pěstována. Při určování množství vody potřebné k zavlažování (doplnění přirozené vláhy) se vychází z jednoduché bilance, kde na jedné straně jsou přirozené srážky a voda dodaná závlahou, na druhé pak voda, která nemohla být rostlinou využita a voda, kterou rostliny spotřebují za vegetační období v daných klimatických podmínkách k fyziologickým pochodům a k přímému výparu z půdy při zabezpečení dostatku vláhy, živin a ostatních činitelů, zvláště pak dostatečného obsahu vody v rostlinných tkáních. [15] Potřeba vody u jednotlivých druhů okrasných porostů je v principu dána rozdílem mezi vodou přijatou a vydanou a její množství je druhově specifické. Rostliny využívají z přirozených srážek a závlahy kolem 30% vody, ostatní se odpaří anebo pronikne do hlubších vrstev půdy. Ne všechna voda v půdě je však pro rostliny přístupná. Rostliny mohou absorbovat vodu celým svým povrchem, ale největší podíl získávají z půdy. Vyšší rostliny přijímají vodu z půdy pomocí kořenů – orgánů specializovaných pro absorpci. [5]

3.2 Příjem vody rostlinou Rostliny mohou přijímat vodu celým svým povrchem. Většinu vody rostlina přijímá kořenovým systémem z půdy a menší díl mimokořenově listy. Pro správný příjem vody je důležitá vlhkost půdy, dostatečná vlhkost vzduchu a správná velikost půdních částic. [16] 3.2.1 Srážky V klimatických podmínkách České Republiky představuje roční úhrn srážek přibližně 1/3 až ½ potřebného množství vláhy pro optimální růst kvalitního trávníku. [3] V důsledku globálních změn klimatu se může v budoucnosti potřeba závlah a závlahové vody v ČR výrazně zvýšit. Rožnovský (1997) uvádí, že mnoho studií včetně výsledků

8

modelů naznačuje trend zvyšování teplot vzduchu a snižování úhrnů srážek. V budoucnosti proto může být i v ČR nedostatek vody pro závlahy. [6] Srážky dostupné rostlinám pro vyrovnání jejich vodní bilance jsou pouze ty, které dosahují povrchu zemně a pronikají do půdy. Zejména v hustých porostech nedosahují nikdy všechny celkové srážky skutečně země; množství vody dopadající na zem je jen zlomek celkových srážek, který propadává mezerami v rostlinném zápoji nebo odkapává z listů nebo stéká po stoncích. Část srážkové vody zůstává na povrchu rostlin a vypařuje se. Zvláště stromy takto zadržují značné množství vody. Proto můžeme považovat za „vstup“ do vodní bilance pouze ty srážky, které přímo propadávají zápojem a ty, které odkapávají nebo stékají na zem. Z vody zachycené vegetací přijímají rostliny pouze nepatrnou část. Převážná část se vypaří, takže z hlediska vodní bilance můžeme všechnu vodu zachycenou vegetací pokládat za ztrátu (= ztráta intercepcí). Výparem této vody se ale zmenšuje transpirační výdej vody rostlinou. [7] Zdrojem vody pro ekosystémy jsou atmosférické srážky. Ty je možné rozdělit buď na kapalné a tuhé (sníh, kroupy) nebo z jiného pohledu na vertikální (déšť) a horizontální (tzv. kondenzační voda – mlhy, rosa).

Sněhové srážky a sněhová pokrývka mají několik významů pro

rostlinu. Sněžení není bezprostředním zdrojem vody při teplotách pod bodem mrazu. Voda pozvolna odtávajícím sněhové pokrývky je pro rostliny lépe využitelná než voda dešťová. Pod sněhovou pokrývkou je zvýšená vzdušná vlhkost, při které rostliny méně transpirují a nevysychají. [16]

3.2.2 Půda Veškerá voda obsažená v půdě v jakémkoli skupenství se nazývá půdní voda nebo-li půdní vláha. Půda zadržuje srážkovou vodu, zpomaluje její odtok a podmiňuje vznik zásob podzemní vody. Půdní voda je pod vlivem komplexu sil, které na ni působí. [11] Zásadní význam pro příjem rostlinou má tedy půdní voda, která se vyskytuje v několika formách. Adsorbční voda zahrnuje molekuly vody poutané k povrchu pevných částic adsorpčními a osmotickými silami. Tato voda je pro kořeny rostlin nepřístupná. Z půdy rostliny přijímají vodu kapilární, tj. vodu, která vyplňuje póry do velikosti 0,2 mm – 10 mm, jimiž vzlíná. Za optimálního stavu vyplňuje 60-80 % půdních pórů voda, zbytek vzduch.

9

Gravitační voda je v půdě přítomna jen na krátký čas po dlouhotrvajících deštích a většinou není využívána rostlinami. Podzemní voda je dostupná v závislosti na výšce podzemní hladiny, a to pouze pro některé rostliny s dostatečně dlouhými kořeny. Teplota půdy ovlivňuje příjem vody. V teplé půdě buňky intenzivně dýchají a mohou přijímat více vody. Teplota půdy do 30 °C působí příznivě, při teplotě kolem 0°C se příjem vody u většiny rostlin zastavuje. Velikost půdních částic také ovlivňuje přístupnost vody rostlinou. Čím jsou částice menší, tím mají větší povrch, na který se adhezí (přilnavostí) vážou molekuly vody, které pak nemohou pronikat do kořenů. [18]

3.2.2.1 Půdní vlhkost Pro monitorování obsahu vody v půdě se používá celá řada metod, které lze rozlišit na metody laboratorní a polní, zároveň na přímé a nepřímé. Metody přímé a nepřímé jsou založena na zjištění skutečného množství v půdě. Přímá měření půdní vlhkosti jsou velmi pracné a nedají se snadno využít v polních podmínkách. Proto se běžně využívají metody nepřímé, které využívají závislost půdní vlhkosti na jiné fyzikální veličině. Nejvíce využívaná přímá metoda je metoda gravimetrická, která spočívá ve stanovení půdní vlhkosti vážením vlhkého a vysušeného půdního vzorku po vysušení do konstantní hmotnosti při 105°C. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). U nepřímých metod je měřena určitá fyzikální veličina funkčně závislá na vlhkosti – sací tlak půdní vody, elektrický odpor, elektrická kapacita apod. [19] Například snímače VIRRIB se používají k přímému trvalému monitorování obsahu půdní vlhkosti na předem zvoleném stanovišti. Snímač slouží k měření objemové vlhkosti půdy v libovolných hloubkách. Údaje lze odečítat buď přímo pomocí dodávané vyhodnocovací jednotky, anebo pomocí libovolné měřící ústředny (tzv. dataloggeru). Snímače lze použít v systému s nadřazenou jednotkou, která ovládá na základě údajů o objemové vlhkosti půdy ventil zavlažovacího zařízení. Obecně platí, že snímače VIRRIB se umísťují do každé samostatně ovladatelné závlahové sekce nebo na každých 15 ha výměry pozemku. [20]

10

Obr.č.1 Kruhová varianta snímače půdní vlhkosti VIRRIB (http://www.amet.cz/VIRNAV03.pdf)

3.3 Výdej vody rostlinou Voda proudí z půdy a kořenovým vztlakem stoupá rostlinou až do listů, kde se zčásti vypařuje do ovzduší. Výpar vody z rostlin závisí na ročním období, denní teplotě a intenzitě slunečního záření, vlhkosti vrzduchu. Přílišnému výparu vody se rostlina brání sama uzavíráním průduchů na listech. Nejvýznamnějším výdejem vody rostlinou do vnějšího prostředí je transpirace, méně významná je kapalná forma – gutace. [21] Mezi výdajové složky vody nepatří pouze výdej vody samotnou rostlinou, ale je nutné zmínit i výdej vody povrchem půdy tzv. evaporaci a s tím spojenou i evapotranspiraci. 3.3.1 Transpirace Transpirace je hlavním mechanismem výdeje vody rostlinou. Jedná se zejména o řízenou regulaci otevřenosti/uzavřenosti průduchů, související jak s procesy fotosyntézy, tak s aktuálním stavem nasycenosti rostliny vodou. Tento děj ochlazuje rostlinu, rozvádí látky a je součástí výměny plynů v rostlině. Rychlost příjmu vody je úměrná transpiraci. [9] Z hlediska cesty, kterou je voda z rostliny transpirována, rozlišujeme transpiraci stomatární (výdej vody štěrbinami průduchů) a kutikulární (výdej přes kutikulární vrstvu epidermis). Za podmínek dostatečného osvětlení rostlin a jejich dostatečné saturace vodou intenzita stomatární transpirace obvykle několikanásobně převyšuje intenzitu kutikulární transpirace. Podíl kutikulární transpirace bývá vyšší u mladých listů a u listů rostlin pěstovaných ve stínu. [9] Transpiraci ovlivňuje několik vnějších faktorů, jakou jsou vlhkost a pohyb vzduchu, intenzita slunečního záření apod.

11

Intenzitu transpirace charakterizuje množství vydané vody jednotkou plochy za jednotku času. Mění se během dne a vegetačního období. V noci převládá příjem vody, ve dne transpirace. Udává se v gramech na jednotku plochy nebo hmotnosti transpirujících listů za jednotku času. [21] 3.3.2 Evaporace Evaporace je přechod vody z povrchu půdy, sněhu nebo ledu do plynného skupenství (fyzikální výpar). Vyjadřuje se výškou sloupce vody v mm. Jedná se o neproduktivní výpar, který znamená ztrátu vody z ekosystému (půdní složky a posléze celkového ekosystému). Úroveň evaporace ovlivňují především klimatické podmínky a půdní poměry: půdní vlhkost, intenzita vzlínání vody v půdě, reliéf (sklon, expozice, nadmořská výška), hloubka hladiny spodní vody, teplota, vítr, vlhkost vzduchu. Jemná struktura půdy úhrnný výpar zvyšuje, stejně jako tmavá barva. Na vodou nasycených půdách závisí výpar na pohybu vzduchu, dosahuje hodnoty až 10 - 15 mm za den, v podmínkách zemědělských půd (Havlíček et al. 1986) dosahuje výše několika desetin až 15 mm denně. [22] V podmínkách lesních porostů je výše výparu z povrchu půdy silně ovlivněna krytem půdy vegetací, tj. složením, strukturou, zakmeněním a zápojem porostu. Lesy mají relativně velice nízký podíl neproduktivního výparu, průměrně kolem 10 % z celkového výparu (louky 25 %, pole 45, obnažená půda 100 %). Podmínky pro výpar jsou silně ovlivňovány pěstebními opatřeními (holoseč aj.). V praxi je někdy nesnadné odlišit transpiraci a evaporaci, proto se uvádí souhrnná hodnota evapotranspirace. [10] 3.3.3 Evapotranspirace Evapotranspirace je fyzikální proces, kterým se voda z kapalného či tuhého stavu přeměňuje na vodní páru. Termín evapotranspirace vznikl spojením slov evaporace (výpar z půdního nebo vodního povrchu nezakrytého vegetací) a transpirace (výdej vody z vegetace). Vyjadřuje se jako vrstva vody v milimetrech, která se za určitý čas uvolní do atmosféry. Jednou z možností stanovení velikosti evapotranspirace je výpočet na základě hodnoty výparu a druhu vegetačního pokryvu. Hodnotu evapotranspirace ovlivňují především klimatické podmínky a půdní poměry. Konkrétně je významná půdní vlhkost, intenzita vzlínání vody v půdě, reliéf (sklon, expozice, nadmořská výška), hloubka hladiny spodní vody, teplota vzduchu a

12

teplota půdy, vítr, vlhkost vzduchu a atmosférický tlak. Na vodou nasycených půdách závisí výpar na pohybu vzduchu, většinou dosahuje hodnoty 10 až 15 mm denně. V podmínkách lesních porostů je výše výparu z povrchu půdy silně ovlivněna vegetační vrstvou. [8] Potřeba závlahové dávky se stanovuje na základě bilance evapotranspirace a srážek. Úroveň evapotranspirace v podmínkách ČR je v průměru 3 – 5 mm za den. [3]

3. 4 Vodní bilance rostlin Vodní bilance rostliny je poměr mezi příjmem a výdejem vody. Tento poměr by měl být v rovnováze, ale často dochází k porušení rovnovážného stavu na straně výdejové složky. Nadměrný výpar vede k vytvoření vodního deficitu, který představuje množství vody chybějící rostlině k jejímu plnému nasycení. V důsledku vodního deficitu dochází k poklesu turgoru a tím vadnutí rostliny. Přechodný vodní deficit se vyskytuje v poledne za slunných dní a v noci se vyrovnává. I když dočasné vadnutí nevede k poškození rostliny, ale působí negativně na fyziologické pochody v rostlině. [19]

3.5 Potřebnost závlahy Dostatek vláhy v půdě je rozhodujícím předpokladem pro dobrý růst a vývin všech rostlin. Hlavním zdrojem půdní vláhy jsou srážky. U přirozených srážek nelze s pravidelností příliš počítat, neboť deštivé dny jsou často koncentrovány do několika na srážky bohatších období, kdy je dešťové vody až nadbytek a není tak úplně využita a zčásti odtéká. Po většinu roku tak srážky chybějí. V tomto období se tak ke slovu dostává doplňková závlaha, zajišťována automatickým závlahovým systémem. [3] Nejvhodnější doba zavlažování je ve večerních a v nočních hodinách, kdy je nejmenší výpar i rozdíl mezi teplotou půdy a teplotou závlahové vody. Teplota by měla být maximálně o 5°C nižší než teplota půdy. [1]

3.6 Závlahová dávka a frekvence zavlažování Znalost závlahového množství je potřebná pro projektovou přípravu závlahy. Slouží pro výpočet celkové roční potřeby závlahové vody, podle které se posuzuje vhodnost zdroje vody pro závlahu. Závlahové množství je množství vody na jednotku plochy, které je třeba dodat rostlinám závlahou během jejich celého vegetačního období.

13

Velikost závlahového množství se rovná doplňku do celkové vláhové potřeby zavlažovaného rostlinného druhu. Tento doplněk závisí na množství využitelných srážek, využitelné zásobě půdní vody, využitelném množství vzlínající podzemní vody a na využitelnosti závlahové vody, kterou ovlivňuje způsob závlahy (postřik, kapková závlaha povrchová nebo podzemní). Pro každou závlahovou stavbu je třeba stanovit zvlášť množství závlahové vody podle zásad uvedených v normě ČSN 75 0434 Potřeba vody pro doplňkovou závlahu. Jako celkovou vláhovou potřebu v období od 1. 4. do 31. 10. lze uvažovat její směrnou hodnotu uváděnou pro louky. Závlahovou dávkou se rozumí množství vody v m3.ha

-1

nebo v mm dodané

rostlinám na jednotku plochy při jedné závlaze. [6] Při stanovení optimální závlahové dávky se vychází z toho, že voda po ukončení závlahy (ať přirozené, nebo umělé) by měla proniknout do hloubky cca 20 cm pro trávníky, většinu květin a běžnou zeleninu a nejméně 40-60 cm pro ovocné a okrasné dřeviny. Voda by měla být k dispozici pravidelně, ale ne trvale, neboť pak dochází k vytěsňování půdního vzduchu a zhoršení podmínek pro dýchání kořenů a rozvoj půdních mikroorganismů. [15] V praxi to představuje závlahovou dávku 10-15 l/m² trávníku týdně zpravidla ve třech závlahových cyklech, u trávníků pod vzrostlými stromy se jednotlivé dávky zvyšují cca na dvojnásobek. Květinové záhony a zelenina vyžadují za plné vegetace až 20 l /m² denně, okrasné keře zaléváme zpravidla pouze v obdobích déletrvajícího sucha dávkou minimálně 50 l/m² dvakrát týdně, ovocné dřeviny v období růstu plodů stejnou dávkou 3x – 4x týdně. [1] Dospělé vzrostlé stromy se zalévají jen v případě extrémních klimatických podmínek a dávku je nutno stanovit individuálně. Mimořádnou pozornost je zapotřebí věnovat výsadbám stromů v prvních 2-3 letech po založení. Dávku volíme tak, abychom měli jistotu, že pronikla do hloubky celého zemního balu, se kterým byl strom vysazen, zároveň však musíme zabránit trvalému přemokření. [17] Množství vody samozřejmě dále kolísá v závislosti na venkovní teplotě a vlastnostech půdy (písčité a propustné kamenité půdy je zapotřebí zavlažovat častěji a většími dávkami než půdy jílovité. [15]

14

3.7 Závlaha vybraných ploch okrasného zahradnictví V této části je věnována pozornost travnatým plochám, keřovým, stromovým a trvalkovým výsadbám. Jednotlivé vegetační prvky mají různé požadavky na zálivku a to je zohledňováno při návrhu závlahového systému. 3.7.1 Trávník Pod pojmem trávník rozumíme účelové rostlinné společenstvo složené převážně z travních druhů, případně dalším zastoupením bylin, obvykle vytvářející hustý, pružný a pevný drn, jehož zelená hmota většinou není využívána pro zemědělské účely. Význam travnatých ploch, které nemají zemědělské využití, spočívají v jejich funkci estetické, rekreačně obytné a hygienické. [3] Doporučená frekvence zavlažování se mění se stářím trávníku. Z následujícího grafu je zřejmé, že bez doplňkové závlahy (vyšrafovaná plocha) nelze v žádném případě udržet trávník v dobré kondici. Průměrná hodnota dodávané závlahové vody pro trávník v ČR vztažená k jednomu týdnu je 20 - 25 mm/týden. Ztráty výparem jsou 3-5 mm podle denní teploty. [15]

Obr.č. 2 Ztráty trávníku výparem (Www.meandr.cz) 3.7.1.1 Závlaha trávníku Vzcházející rostlinky vyžadují dostatečné provlhčení vegetačního substrátu do hloubky cca 60 mm a u starších porostů až do hloubky 120 mm. U nově založených porostů aplikujeme menší dávky doplňkové závlahy v kratších časových intervalech!

15

Cílem závlahy je zajistit provlhčení (nepřeschnutí) vegetační vrstvy do hloubky 60 – 120 mm (zóna kořenového systému trav). V období sucha zavlažovat méně často větší dávkou, díky níž je podporován růst kořenového systému. Většina trávníků potřebuje během vegetačního období od jara do podzimu 600 – 800 mm srážek na metr čtvereční. Některé druhy založené na velmi propustném písčitém podloží (např. greeny na golfovém hřišti) potřebují vody ještě více. [3] Tomuto požadavku odpovídá dávka 25 – 40 l na metr čtvereční týdně při teplotách 25 – 28 °C. [4] Toto množství bývá často významově spojováno s pojmem „srážková voda PR“, udávaná v mm/m2 ( 1mm/m2 = 1 l/m2). Pro trávník není však důležité jen celkové množství vody, ale především rovnoměrnost a pravidelnost zálivky. [3] Trávník bez rozdílu druhů je náročný na zavlažování, protože obsahuje až z 80% vodu, kořeny sahají jen do malé hloubky a voda se tedy snadno ztrácí. Trávníky pod korunami stromů vyžadují až dvojnásobné množství vody, protože kořeny dřevin odebírají vodu z půdy vláhu v mnohem větší míře. [1]

Graf č. 1 Orientační potřeba závlahy trávníku v jednotlivých měsících

Tab. č. 1 Spotřeba vody trávníkem Teplota (v °C)

Velikost závlahové dávky v mm

< 20 20 – 25 25 – 30 30 – 35 > 35

1-2 2–3 3–4 5–6 >7

V závislosti na teplotě se mění potřeba závlahové dávky trávníku. Velikost závlahové dávky se udává v mm.

16

3.7.1.2 Závlaha golfových hřišť Golfová hřiště jsou plochy s nejvyššími požadavky na kvalitu trávníku, se kterou souvisí i náročnost a vzrůstají nároky na vodu. Jednotlivé plochy golfového hřiště jsou charakterizovány jinou potřebou závlahového množství a zatížením plochy.

Odpaliště (tee) Odpaliště slouží k zahájení hry – odpálení míčku – směrem k dráze a jamkovišti. Trávníkový drn musí být pevný, vysoce únosný, kosený 3x – 4x týdně a ve dne soutěže a hlavně dokonale odvodněný drenáží. [3]

Dráhy (fairway) Dráhy vyplňují prostor mezi odpalištěm a jamkovištěm a tvoří 4/5 plochy z golfového hřiště. V těchto částech lze budovat pro jímání povrchové a drenážní vody vodní nádrže, které často slouží i jako překážky pro hru. Kosení probíhá v hlavní sezóně 2x – 3x týdně na výšku 20 – 30 mm. [3]

Jamkoviště (green) Slouží k dokončení určitého úseku hry s cílem zapadnutí míčku do vyvrtané a uměle zpevněné jamky. Tato plocha je kosena extrémně nízko na 4-7 mm, 1x – 2x denně. 3.7.1.3 Nároky golfového hřiště na vodu Následující obrázek uvádí potřebu závlahy jednotlivých částí golfových hřišť.

Obr. č. 3 Nároky golfového hřiště na vodu [HRABĚ, 2003]

3.7.2. Závlaha stromů, keřů a trvalkových výsadeb Stromy a keře je třeba správně zavlažovat tak, že závlaha je přivedena do hloubky kořenů. Nejvíce závlahy potřebují ovocné dřeviny (meruňky, jabloně, třešně), 17

z keřů pak angrešt a maliny. Potřeba vody kolísá v růstových fázích rostliny. [1] Nejvíce vody z půdy odčerpávají vzrostlé stromy, které mají mohutné koruny s listovou plochou, a tedy značný výpar. Například bříza spotřebuje za slunného dne až 400 litrů vody. Navíc mělce koření a má rozložitou kořenovou soustavu s hustou spletí kořenových vlásků. Proto není vhodné právě pod břízu vysazovat další rostliny, neboť by zde živořily kvůli nedostatku vláhy i živin. [17] Keřové výsadby jsou často mulčovány a tím je částečně zabráněno vypařování vody z půdy. K závlaze se využívá buď závlaha postřikem se speciálními druhy trysek nebo častěji užívaná kapoková závlaha. Tato kapková závlaha je umístěna pod mulč podél vysazených rostlin. Trvalky a záhonové výsadby mají nejnáročnější požadavky na závlahu. Jejich závlahová dávka je stanovena na 20l/m2 denně. Následující tabulka uvádí orientační spotřebu vody jednotlivých druhů ploch: [15] Tab. č. 2 Doporučené závlahové dávky u vegetačních prvků [15]

druh zalévané plochy

m2

trávník 1000 z toho trávník pod starými stromy 200 (zvýšení dávky) okrasné keře 150 ovocné stromky a 10 keře květinové a 30 zeleninové záhony

5

3

délka zálivkového období (v týdnech) 25

5

3

25

75 000

50

2

10

150 000

50

4

15

30 000

20

7

15

63 000

jedna počet závlahová dávek do dávka (l/m2) týdne

celkem z toho přirozené srážky 40%

roční závlahová dávka (l) 375 000

693 000 - 277 200 415 800

celkové množství zálivkové vody za rok (tj. 415,8 m3)

18

3.8 Závlahový systém a jeho části Každý automatický závlahový systém se skládá z několika nedílných součástí, bez kterých by nebyla jejich funkce možná, viz následující obrázek.

Obr č. 4 Schéma závlahového systému (Ing.Žáčík)

Celý závlahový systém je možné rozdělit na dvě části, a to řídící a hydraulická, přičemž řídicí část zajišťuje řízení závlahy v čase a hydraulická systém zajišťuje transport vody ze zdroje k závlahovým detailům a následnou distribuci vody do plochy. Řídicí část závlahové soustavy se skládá z řídící jednotky, která je propojena pomocí kabelů s elektromagnetickými ventily. Elektromagnetické ventily propojují řídicí část a hydraulickou část. Na začátku hydraulické části je vždy zdroj vody, ze kterého se hlavním

potrubím

transportuje

voda

k elektromagnetickým

ventilům.

Za

elektromagnetickými ventily dále pokračuje transport vody sekčním potrubím k závlahovým detailům.

Mezi zdrojem vody a elektromagnetickými ventily se

zpravidla umísťuje filtr, který zajišťuje dostatečnou kvalitu vody a zároveň chrání závlahový systém před mechanickými nečistotami. Elektromagnetické ventily zůstávají zavřené, dokud nejsou aktivovány řídící jednotkou. Postupným otevíráním a zavíráním jednotlivých ventilů se dostane voda ke všem závlahovým detailům a proběhne tak celý závlahový cyklus. Závlahový detail dodává vodu rostlinám.[24]

19

3.8.1 Zdroj vody Nejdůležitějšími vlastnostmi zdroje vody jsou tlak, průtok, kvalita vody a vydatnost vodního zdroje. Z hlediska hydraulických parametrů (tlak, průtok) lze zdroj vody rozdělit do dvou základních kategorií, a to na systém, kdy zdrojem vody je vodovodní řad, nebo kdy do systému je zajišťován tlak pomocí čerpadla umístěného v nádrži. V prvním případě (vodovodní řad) se na potrubní systém pouze napojíme, v druhém případě (čerpadlo umístěné v jímce) dodáme tlak do závlahové soustavy čerpadlem. Čistotou vody pro závlahu se zabývá norma ČSN 75 71 43, která podle ukazatelů znečištění rozděluje vody do tří tříd, a to: Třída I: vhodná Třída II: podmíněně vhodná Třída III: nevhodná pro závlahy V normě jsou dále obsaženy ukazatele jakosti fyzikální, chemické, biologické a ukazatele radioaktivity. 3.8.1.1 Zásoba vody a jejich zdroje Množství zásoby vody závisí na typu použitého zdroje. Minimální doporučené množství zásoby vody je dávka pro jeden závlahový cyklus. Nejčastějšími zdroji vody jsou studna, městský vodovodní řad, nádrž, potok a jezera nebo dešťová voda. Vydatnost zdroje vody je často limitujícím faktorem.

Studna Dle platného stavebního zákona č. 137/1998 Sb. je studna vodohospodářským dílem a vztahují se na ni zvláštní předpisy. Při návrhu je potřeba znát vydatnost studny, kapacitu a výšku hladiny. Studny rozdělujeme na vrtané a kopané. Kopané studny mají častěji větší zásobní objem oproti vrtaným studnám. U vrtané studny je nutno brát zřetel na průměr vrtu z důvodu instalace čerpadla.

Vodovodní řad Potrubí ve vodovodním řadu je již pod tlakem, proto zpravidla není nutné použít čerpadlo. Z důvodu nevyváženosti odběru vody z vodovodního řadu v průběhu dne tlak na potrubí kolísá. Z tohoto důvodu je potřeba vždy před zpracování návrhem závlahy

20

změřit dynamický tlak na potrubí. Kvalita vody je z hlediska čistoty vyhovující, nevýhodou je její nízká teplota.

Dešťová voda Poslední dobou se stále častěji využívá pro závlahu dešťová voda jímaná v akumulačních nádržích. Výhodou je dostupnost vody, nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady za instalaci nádrže. Akumulační nádrž je zpravidla v bezdeštných dnech doplňována jiným zdrojem vody (studna, vodovodní řad).

Potoky a jezera Výhodou těchto zdrojů je vysoká zásoba vody, nevýhodu je však její kvalita, ve vodě se mohou nacházet řasy, zbytky rostlin, písek apod. Vodu je vždy potřeba dobře upravovat. Filtraci znesnadňují řasy obsažené ve vodě.

Čistírny odpadních vod V současné době se začíná využívat zdroje vody pro závlahu i odpadní voda z čistíren odpadních vod. Před použitím této vody je potřeba, aby voda prošla cyklem 3 způsobů čištění (mechanické, biologické a chemické). [2] 3.8.1.2 Čerpadlo Zdrojem tlakové vody jsou čerpadla. Základní parametry charakterizující čerpadlo je průtok a tlak. Dopravní množství (průtok) Q se udává v l/min, u velkých čerpadel a čerpacích stanic v m3/hod. [2] Dodávané množství vody musí odpovídat požadovanému průtoku nejnáročnější sekce závlahového systému. [24] Tlak dodávaný do potrubního systému musí být nejméně roven součtu ztrát tlaku na potrubí a potřebě tlaku na závlahovém detailu (vždy se ponechává při návrhu rezerva zohledňující ztráty čerpadla). [24] Čerpadlo lze charakterizovat výkonnostní křivkou čerpadla. Diagram závislosti Q/H udává závislost mezi dopravním množstvím (průtok) a měrnou energií čerpadla (tlak), jakož i rozsah tlaků a průtoků, ve kterých může daný typ čerpadla pracovat. Viz obr. č. 5 [2] Čerpadlo je možné spouštět buď pomocí řídicí jednotky přes stykače, nebo v závislosti na poklesu tlaku, kdy spínač při poklesu tlaku zapne čerpadlo. Výkon čerpadla charakterizuje energetickou náročnost čerpadla.

21

Obr. č. 5 Pracovní křivka čerpadla (katalog čerpadel Calpeda)

Vydatnost a kapacita zdroje ovlivňují: •

Průtok vody, který máme k dispozici pro jednu sekci

•

Volbu typů závlahového detailu (postřikovačů, trysek apod.)

•

Počet sekcí v závlahovém systému

•

Dimenze a tlakovou řadu potrubí [24]

22

3.8.1.3 Filtr Míra filtrace závisí především na použitém závlahovém detailu. Kapková závlaha má vyšší požadavky na filtraci než úderové postřikovače. Automatický závlahový systém je nenáročný na údržbu, ovšem kontrola filtru a jeho údržba je jeho nedílnou součástí. Filtry jsou různého druhu a jejich použití závisí na požadavcích závlahového detailu. U závlah postřikem a mikropostřikem se nejčastěji používají filtry s filtrační náplní, diskové a sítové.

Filtry s filtrační náplní Jedná se o uzavřené nádrže, které jsou nejčastěji vyplněny pískem nebo granulátem používají se v tlakovém provedení (tj. tlakové nádoby připojené na potrubí). Obvykle tvoří součást čerpací stanice a sestávají se ze dvou či více filtračních jednotek. Používají se pro jemné mechanické čištění u kapkové závlahy a mikropostřiku. [2] Jako jedny z mála možností filtrace zachytí ve filtrační části řasy (pískový filtr). Jeho čištění je pak velmi obtížné. [24] Filtr zajišťuje čistotu vody každého závlahového systému. Dle hodnoty mash se rozlišuje jemnost filtru. Hodnota mash vyjadřuje počet komůrek na 1 cm2 filtrační vložky. Dle znečištění vody volíme z široké škály možných filtrů. [2]

Diskové filtry Diskové filtry mají široký rozsah použití a je možné je použít jak pro čištění vody určené k postřiku, tak i k mikrozávlaze. Vyrábí se pro vyčištění širokého rozsahu velikosti v rozmezí 5 – 800 µm. Kryt filtrů tvoří dutý tlakový válec z plastu nebo nerezové oceli, do kterého se zasouvá dutá válcovitá filtrační složka sestavená z plastových tenkých diskových lamel vyskládaných nad sebou. [2] Tyto filtry jsou nejběžněji používané a zároveň mohou tvořit velkou položku při ztrátách tlaku v systému.[24]

Sítové filtry Velikost sítových ok se řídí požadavkem na jakost závlahové vody. Jsou umísťovány do rozvodného potrubí často ve spojení se zařízením pro dávkování aditiv. [2] Mají obdobné použití jako filtry diskové vytvářející menší ztrátami v potrubí. [24]

23

3.8.1.4 Ostatní prvky související se zdrojem vody Manuální uzávěr vody Jako manuální uzávěr vody se zpravidla navrhují kulový ventil, šoupata apod., kterými je možno ručně uzavřít vstup vody do systému nebo uzavřít pouze určité části. Využíván je při poruše systému, údržbě nebo zazimování systému. [24]

Regulace tlaku V případě vysokého tlaku v systému lze pro snížení tlaku využít regulátor tlaku. [24]

Rychlopřípojný ventil Při požadavku na ruční závlahu se na potrubí může osadit rychlopřípojný ventil. Tento ventil musí být umístěn na potrubí, které je neustále pod tlakem (nesmí být za sekčním elektromagnetickým ventilem). [24]

Hlavní elektromagnetický ventil Pokud je zdrojem vody vodovodní řad, pak je vhodné před sekční elektromagnetické ventily umístit jeden společný elektromagnetický ventil. Tento elektromagnetický ventil se otevře vždy na začátku závlahového cyklu a uzavře po skončení celého závlahového cyklu (poté, co se uzavře poslední sekční ventil. V případě poruchy sekčního ventilu hlavní elektromagnetický ventil zabrání nechtěnému vytékání vody z vodovodního řadu. [24]

Vypouštěcí ventil Vypouštěcí ventil se umísťuje na počátek potrubního vedení před zpětnou klapku směrem do systému. Slouží k zazimování systému, tedy k vypuštění vody z potrubí a profouknutí vzduchem pomocí kompresoru. [24] 3.8.2 Potrubí Pro závlahové systémy se běžně používají potrubí z polyetylenu. Vyhovují nárokům závlahových systémům jak z hlediska mechanických vlastností, tak i z hlediska cenové dostupnosti. Typy potrubí rozdělujeme podle dimenze a tlakové řady. Obecně platí, že větší dimenzí proteče větší množství vody. Tlaková řada potrubí označuje maximální tlak, který potrubí snese bez poškození.

24

Tab. č. 3 Světlost přípojky potrubí (Hobstová, 2007) Typ zavlažované plochy Zahrady Parky Fotbalová hřiště Golfová hřiště

Q (l/s) Cca 0,5 – 1,5 Cca 1,0 – 3,0 Cca 3,0 – 7,0 Cca 7,00 a více

P (Bar) Cca 3,5 – 4,0 Cca 4,0 – 5,0 Cca 6,0 – 8,0 Cca 7,5 – 11,0

Průměr přípojky (mm) Cca 25 – 40 Cca 32 – 63 Cca 50 - 90 Cca 75 – 315

Hloubka uložení se navrhuje dle charakteru zatížení plochy. Závlahové potrubí se běžně pokládá do hloubek 300 – 600 mm. Tato hloubka není nezámrzná, proto se musí potrubí před zimou odvodnit. V menších zahradách postačí hloubka 300 mm, abychom nepoškodili potrubí například rýčem. V případě golfových hřišť se potrubí ukládá do hloubky 600 mm, aby nedošlo k poškození při údržbě jako je vertikutace, aerifikace apod. Před mechanickým poškozením se potrubí ukládá do pískového lože. [24]

Obr. č. Příčný vzorový řez uložením potrubí [25]

25

3.8.3 Závlahový detail Závlahový detail je výdejní prvek, který dodává vodu rostlinám. Nejběžněji se rozlišuje závlaha postřikem a kapénkovou hadicí. 3.8.3.1 Postřikovače Nejčastěji se pro závlahu trávníku používá závlaha postřikem. Postřikovače rozdělujeme do několika kategorií, dle principu výdeje vody na postřikovače rozprašovací, rotační a úderové. Rozprašovací postřikovače mají kratší dostřiky a větší spotřebu vody. Rozprašovací postřikovače pracují na principu výdeje vody bez pohybu postřikovače. Tyto postřikovače mají dostřik vody v rozmezí od 0,5 m do 5,5m v závislosti na použité trysce. Rozmezí pracovního tlaku pro postřikovače je 0,14 až 50,52 MPa, optimum je 0,25 MPa. Spotřeba vody se pohybuje v rozmezí 0,5 – 21 l/min. Jejich použití je univerzální, nejčastěji však v v malých, úzkých a více členitých plochách. [24] Na větší a celistvější plochy jsou používány postřikovače rotační (obr. č. 7), pracují na odlišném principu než postřikovače rozprašovací. Postřikovače rotační stříkají několik paprsků vody, které rotují kolem své osy. Dostřiky postřikovačů se liší dle velikosti postřikovače, přičemž nejmenší poloměr dostřiku je 5 m a největší 33 m. Velikost postřikovače souvisí s velikosti vstupu, 1/2“ postřikovače mají dostřik od 6 m do 10 m, postřikovače s ¾“ vstupem dostříknou do vzdálenosti 9 m až 14 m a velké postřikovače s 1“ vstupem mají rozmezí dostřiku 15 m až 33 m. Potřebné pracovní tlaky jsou do 1 MPa a spotřeba vody se pohybuje od 6 l – 120 l/min. Nejčastěji se používají na větších plochách, větších zahradách, sportovních a veřejných plochách. Pro velké sportovní plochy a golfová hřiště používáme i větší postřikovače s dostřikem do 35m, tomu odpovídá i spotřeba vody až 311 l/min. [24] Úderové postřikovače jsou prvky jednoduchých konstrukcí, které se často používají v zemědělství. Tyto postřikovače mají velký dostřik a jsou nenáročné na čistotu vody. Používají se i jako mobilní závlaha s častým přemístěním. Nevýhodou je horší distribuce vody do plochy. [2] Dále je možné rozdělit postřikovače na výsuvné a nevýsuvné, postřikovače s pevně nastavenou výsečí nebo nastavitelné. Dále v sortimentu nalezneme postřikovače s vestavěným elektromagnetickým ventilem nebo zpětnou klapkou.

26

Parametry postřikovače souvisí s výkonovými parametry trysek, které lze charakterizovat dostřikem a průtokem. Součástí rotačního postřikovače je sada trysek, které lze na místě realizace jednoduše měnit. Každý postřikovač je charakterizován srážkovým úhrnem, podle kterého rozdělujeme postřikovače do sekcí. Zpravidla se řadí do jedné sekce postřikovače stejného typu a výseče. Takové rozdělení zohledňuje délku spuštění dané sekce (podobné srážkové úhrny).

Obr. č. 7 Rotační postřikovač [24]

Trysky rozprašovacích postřikovačů U rotačních postřikovačů nalezneme široký sortiment trysek, které můžeme použít pro zavlažovanou plochu. Kromě trysek s pevně danou výsečí jsou k dispozici trysky s výsečí nastavitelnou, speciální trysky s obdélníkovou výsečí a trysky MP Rotator, pro které je charakteristické velký dostřik a malá spotřeba vody.

Popis postřikovače Postřikovač se skládá z těla postřikovače, výsuvné části a (u rotačních postřikovačů) z mechanismu pro otáčení postřikovače. Dále nesmí být opomenuta tryska a sítko pro hrubé nečistoty. Tělo postřikovače chrání výsuvník a mechanismus otáčení před poškozením. Výsuvník může být různých délek a těla postřikovačů jsou jim velikostně přizpůsobena. Nejčastěji používaný výsuv je přibližně 10 cm. Výsuvník je v těle postřikovače běžně zasunutý. Dostane – li se do systému tlak, vysune se výsuvník nad povrch. Mechanismus otáčení způsobí závlahu nastavené výseče. Jakmile 27

tlak vody v systému ustane, výsuvník postřikovače se opět zasune do těla postřikovače. [24] Osazení postřikovače Postřikovač osazujeme do plochy tak, že horní okraj těla postřikovače je v úrovni terénu. V případě, že je postřikovač usazen výše, může dojít k jeho poškození například při sečené trávníku. Postřikovače se napojují na sekční potrubí buď pomocí pružné hadice, nebo prefabrikovaným celoplastovým kloubovým spojením. Tato spojení jsou určená pro větší postřikovače s 1“ – 6/4“ vstupem. Spojovacími prvky potrubí a pružné hadice jsou navrtávací pasy nebo T-kusy. [24]

Obr. č. 8 Osazení postřikovače [24]

28

3.8.4 Řídicí jednotka Řídicí jednotka nám umožňuje spuštění a dodávku vody do systému. Časový harmonogram závlahového cyklu je naprogramován v řídící jednotce. Každé sekci je přiřazen čas spuštění a délka spuštění sekce. Kromě této základní, všem jednotkám společné funkce, nabízejí další užitečné funkce. Těmito funkcemi se může usnadňovat obsluha řídicí jednotky, přesněji určovat závlahová dávka nebo se zvyšuje variabilita nastavení řídicí jednotky. [24] K těmto dalším funkcím mohou například patřit: -

více spouštěcích časů na jeden program (umožňuje dodání vody v menších množstvích, ale častějších intervalech)

-

procentuální nastavení závlahové dávky v závislosti na ročním období (v nejsušším měsíci vegetačního období je závlahová dávka nastavena na více než 100%, naopak v srážkově vydatnějších měsících je možné dávku procentuálně snížit)

-

větší množství programů (uživatel si naprogramuje více programů, který přepíná dle potřeby závlahového množství)

-

počet stanic (jednotka s větším počtem stanic, může ovládat větší počet sekcí, tedy větší zavlažovanou plochu

-

možnost dálkového ovládání řídicí jednotky (je – li řídicí jednotka umístěna v šachtě pod úrovní terénu, dálkové ovládání usnadňuje obsluhu)

-

a mnoho dalších

Vnější povrchová úprava jednotky je přizpůsobená předpokládanému umístění řídicí jednotky (vnitřní, venkovní, uzamykatelná, vodotěsná apod.) U větších závlahových systémů (golfová hřiště) může být jednotka v podobě softwaru nahraného v počítači. S umístění řídicí jednotky souvisí i její způsob napájení. Řídicí jednotka může být napájena střídavým proudem (u nás zpravidla 230 V) nebo pomocí běžně dostupnými bateriemi (např. 9V). Pro komunikaci s okolním venkovním prostředím umožňující přesnější stanovení závlahové dávky slouží různá čidla (Čidlo srážek, čidlo půdní vlhkosti, senzor větru). Velice důležité je správné umístění těchto čidel v souvislosti se sledovanou veličinou (při použití čidla srážek, které sleduje srážkový úhrn, je nezbytně nutné umístit jej nad otevřenou plochu nezamezující dopadu deště na čidlo.

29

Obr. č. 9 Řídicí jednotka [24]

Obr.č. 10 Kabelové čidlo srážek [24]

3.8.4.1 Doba závlahy Optimální doba závlahy pro zavlažování jsou noční a časné ranní hodiny. Výhodou je minimální nebezpečí silného větru, malé ztráty odparem a ve vodovodním řadu je v tuto dobu nejvyšší tlak. V nočních hodinách není omezeno využívání travnaté plochy. [24] 3.8.4.2 Kabely Přenos signálu z řídicí jednotky na elektromagnetický ventil se přenáší pomocí kabelu.

V případě

jednotky

napájené

střídavým

proudem

vysílá

jednotka

k elektromagnetickému ventilu po celou dobu závlahy signál 24 V. V průběhu doby závlahy vysílá jednotka neustálý signál. V případě jednotky napájení stejnosměrným proudem

(bateriová),

pak

se

na

elektromagnetických

ventilech

používají

elektromagnetické cívky s přídržným magnetem a jednotka vysílá pouze impuls k otevření a zavření ventilu. K přenosu signálu se běžně používá kabel s průřezem 1,5 mm2. V případě delších vzdáleností se používají kabely větších průřezů. Napojení elektromagnetického ventilu ke kabelu se provádí pomocí vodotěsných konektorů. [24]

3.8.4.3 Elektromagnetické ventily Elektromagnetický ventil je zařízení, které je aktivováno elektrickým proudem a otevírá/ zavírá průchod tlakové vody k jednotlivým sekcím. Je řídící jednotkou elektronicky otevírán a zavírán, umožňuje (otevřený) a zamezuje (uzavřený) přívod vody k závlahovému detailu. V současné době se nejčastěji používají elektromagnetické

30

ventily membránové, kdy elektromagnetický ventil se otevírá a zavírá rozdílem tlaku působícího na rozdílné strany membrány. Čas spuštění (otevření ventilu) a doba závlahy sekce (kdy zůstává ventil otevřený) je nastavený v programu řídící jednotky. Součástí každého elektromagnetického ventilu je cívka, ze které vystupují dva vodiče. Tyto vodiče slouží ke spojení řídící jednotky s elektromagnetickým ventilem pomocí kabelů. Jedna žíla kabelu slouží jako řídicí vodič, který je společný pro všechny elektromagnetické ventily (napojí se 1 vodič cívky). Další vodiče kabelu jsou přirazeny k jednotlivým elektromagnetickým ventilům (napojení na druhý vodič cívky). Viz obr. č. 12) Při ovládání elektromagnetických ventilů střídavým proudem 24V, jsou vodiče na cívce při napojení na kabel zaměnitelné. Pokud je ovšem ovládáme stejnosměrným proudem 9V, pak musí být konce obou vodičů na cívce napojeny na kabel s ohledem na polaritu. Nejčastějšími materiály používanými pro výrobu ventilů jsou ABS, PVC, nylon se skelnými vlákny, polypropylen se skelnými vlákny a mosaz. Ventily se vyrábějí v dimenzích 1“, 11/2“, 2“ a 3“. Elektromagnetické ventily mohou mít navíc tyto funkce:

-

Ruční regulace průtoku

-

Ruční regulace tlaku

-

Vnitřní odvzdušnění

-

Vnější odvzdušnění (vypouštění)

-

Hydraulické ovládání

-

Vyměnitelnost cívek 24 V střídavých / 9V stejnosměrných

Elektromagnetické ventily se zpravidla umísťují do prefabrikovaných plastových šachet umožňujících snadný přístup k ventilům. Plastové šachty jsou umístěny v zemi, jejíž horní okraj je v úrovni okolního terénu. Obr. č.11

Obr.č. 11 Plastová šachta pro umístění ventilů[24] 31

Obr. č. 12 Schéma propojení elektromagnetických ventilů a řídící jednotky [24]

3.9 Návrh závlahového systému Funkcí závlahového systému je dodání potřebného a rovnoměrného množství vody výsadbám. Správné rozmístění postřikovačů zajistí rovnoměrnou a efektivní závlahu. Vydatnost zdroj zřídkakdy umožňuje spustit všechny závlahové detaily najednou, proto se závlahový systém rozděluje do tzv. sekcí, které se spouštějí postupně. Podle počtu závlahových detailů v jedné sekci stanovíme potřebný průtok v sekci. Na tento průtok dále navrhujeme potrubí, elektromagnetické ventily a čerpadlo. Při optimalizaci závlahového systému by se kromě zdroje vody mělo přihlížet i k ekonomickému hlediska a jednoduchosti realizace. [24] 3.9.1 Zajištění podkladů Před tím než se začne navrhovat závlaha, je třeba zajistit si podklady závlahy. Tyto podklady poskytne zpravidla investor. Mezi nezbytné podklady patří: Požadavky investora, rozsah požadované zavlažované plochy, možné zdroje vody, půdorysný plán zavlažovaných ploch a jeho blízkého okolí. Investor může mít na závlahu i další požadavky (specifický požadavek na délku závlahy, nároky na čas

32

závlahy). Z požadavků investora by mělo být jasné, jak bude zavlažovaná plocha využívána, co od závlahy očekává (kvalita závlahy, termíny návrhu a realizace závlahy, cena závlahy a další). Před návrhem závlahy je potřeba znát vydatnost zdroje vody a její kvalitu. Už v této fázi by se měly požadavky investora přizpůsobit možnostem zdroje vody. V případě více různých zdrojů vody, by mělo být součástí návrhu závlahového systému i řešení automatického doplňování těchto zdrojů. Například využívají – li dešťové vody sváděné do akumulační nádrže, bude potřeba v bezdeštných dnech akumulační nádrž dopouštět z jiného zdroje (studna, vodovodní řad, apod.) V půdorysném plánu musí být zachycena požadovaná závlahová plocha (včetně charakteru výsadeb), vyznačený zdroj vody, vyznačené výškové poměry a objekty ovlivňující návrh závlahy. Objekty ovlivňující návrh závlahy mohou být: -

Překážky ovlivňující rozmístění a výběr postřikovačů (solitérní stromy, kameny, terénní zlomy apod.)

-

Objekty v blízkém okolí závlahy (elektrické zařízení, fasáda domu)

-

Překážky omezující nebo zamezující zemním pracím (komunikace, v podzemí vedené inženýrské sítě apod.)

3.9.2 Návrh rozmístění závlahových detailů Pro maximální možnou efektivitu závlahového systému je nutné, aby byly postřikovače vhodně rozmístěné. Funkcí závlahového systému je dodání potřebného a rovnoměrného množství vody výsadbám. Správné rozmístění postřikovačů zajistí rovnoměrnou a efektivní závlahu. Vydatnost zdroj zřídkakdy umožňuje spustit všechny závlahové detaily najednou, proto se závlahový systém rozděluje do tzv. sekcí, které se spouštějí postupně. Podle počtu závlahových detailů v jedné sekci stanovíme potřebný průtok v sekci. Na tento průtok dále navrhujeme potrubí, elektromagnetické ventily a čerpadlo. Při optimalizaci závlahového systému by se kromě zdroje vody mělo přihlížet i k ekonomickému hlediska a jednoduchosti realizace. [24] Nejprve vybereme závlahový detail podle charakteru zavlažovaných ploch. Travnaté plochy se obvykle zavlažují postřikovači a výsadby kapkovou závlahou. Na základě vstupních údajů o zdroji vody a velikostech ploch se přistoupí ke konkrétnímu výběru postřikovačů. U rozprašovacích postřikovačů se zvolí i vhodný typ trysek. [25]

33

3.9.2.1 Zásady pro návrh postřikovače Na obrázcích č. 13 – 15 je schematicky zobrazena distribuce vody v ploše v závislosti na vzdálenosti od postřikovače.

Obr. č. 13

Obr. č.14

Obr. č. 15 [26]

Popis grafů jednotlivých obrázcích Osa X znázorňuje vzdálenost bodu od postřikovače, osa Y znázorňuje srážkový úhrn (výška vodního sloupce v čase) dodaný postřikovačem do daného bodu. Z křivky grafu je tedy zřejmé, že dodané množství vody klesá s rostoucí vzdáleností od postřikovače. Na druhém grafu je zobrazena situace dvou naproti sobě umístěných postřikovačů na vzdálenost dostřiku. Sečtou – li se srážkové úhrny dodané oběma postřikovači do bodu ležícím mezi oběma postřikovači, pak dostaneme křivku znázorněnou na obrázku 15. Tato křivka ukazuje srážkový úhrn dodaný do plochy mezi dvěma postřikovači. Nejoptimálnější rozmístění postřikovačů je tedy takové, kdy postřikovače jsou od sebe vzdálené na vzdálenost rovnající se dostřiku.

Způsoby rozmísťování postřikovačů a jejich modifikace Nejpoužívanějšími způsoby pro rozmísťování postřikovačů je rozmístění do tzv. čtvercového sponu a trojúhelníkového sponu a v jedné řadě. Spon (vzdálenost od sebe) postřikovačů je zásadní pro rovnoměrné dosažení závlahy a vyrovnané srážkové množství.

Obr.č. 16 Čtvercový spon

Obr.č. 17 Trojúhelníkový spon

rozmístění

34

Obr.č. 18 Jednořadé

Následující obrázky č. 19 a 20 zobrazují srážkové množství spadené na plochu při čtvercovém a trojúhelníkovém sponu. Zeleně ohraničené obdélníky ohraničují obdélníky s největším srážkovým úhrnem množstvím a místa ohraničená červeně vyznačují plochy s nejmenším srážkovým úhrnem. [27]

Obr.č. 19 a 20 Zobrazení srážkového množství na ploše Při navrhování čtvercového, trojúhelníkového sponu a jednořadého rozmístění se používají následující modifikace:

Závlaha obloukových tvarů Při zavlažování oblouků používáme postřikovače s výsečí 180°. Při návrhu máme možnost použít několik typů postřikovačů: Rozprašovací postřikovač s tryskou s pevnou výsečí (Obr. č. 21). Podstatně jednodušší situace je při použití trysek s plně nastavitelnou výsečí nebo při použití turbínových postřikovačů (turbínové postřikovače mají ve většině případů možnost nastavování výseče) (Obr. č. 22). [25]

Obr.č. 21 Postřikovače s tryskou s pevnou výsečí Obr.č. 22 Postřikovač s nastavitelnou výsečí [25]

[25]

35

Závlaha úzkých ploch a zaoblených rohů: Při zavlažování úzkých pásů je k dispozici víc řešení. Obvykle typ nebo způsob závlahy souvisí se šířkou pásu a jeho ohraničením. Když vymezují pás trávníku keřové výsadby, živé ploty příp. jiná výsadba, můžeme použít první variantu (rozmístění postřikovačů v řadě) nebo příp. třetí varianta (trojúhelníkový spon). Pokud tvoří pevné překážky (budovy) hranici travnatého pásu, můžeme použít druhou variantu (čtyřúhelníkový spon), nebo můžeme použít trysky se speciální výsečí (čtvrtá varianta), ty ale používáme, když je šířka pásu menší než 1,5 m (Obr. č. 23). [25]

Obr.č. 23 Závlaha úzkých ploch [27]

Zavlažování rohů Problematickými místy jsou zaoblené rohy. Je v nich obtížné dosáhnout ideálního pokrytí a přitom nepřestřikovat (mimo trávník). Jedním z řešení je na obrázku č. 24 Při tomto řešení je roh optimálně zavlažený a nevznikají suchá místa při okraji trávníku.

Obr. č. 24 Optimální závlaha rohů [25] 36

Čtvercové a trojúhelníkové spony se používají nejčastěji. Při rozmístění je potřeba zohlednit i intenzitu větru na daném pozemku. Hodnoty vzdálenosti (sponu) mezi jednotlivými závlahové detaily jsou uváděny jako procentuální průměr dostřiku postřikovačů. Čtvercový a trojúhelníkový spon je možné využít na většinu ploch jak pravidelných, tak členitých. Liniový spon se používá pro úzké a dlouhé plochy.

Cílem při navrhování závlahového systému je rovnoměrná závlaha. Pro dosažení rovnoměrné závlahy je třeba dodržovat následující zásady:

-

Typ postřikovače vzhledem k jeho srážkovému množství

-

Vliv větru

-

Optimální pracovní tlak [25]

Srážkový úhrn SÚ Srážkový úhrn vyjadřuje průměrné množství vody, které spadne na jednotku plochy za určitou dobu. Tyto hodnoty se uvádí v mm/hod (= mm3/mm2/h). Hodnoty srážkových úhrnů jsou obvykle uváděny výrobcem pro každý typ postřikovače. Výsledný srážkový úhrn v zavlažované ploše je závislý na použité trysce a sponu mezi postřikovači a úhlu nastavení výseče (poslední platí pouze pro rotační postřikovače, viz níže). [24]

Vzorec pro výpočet průměrného srážkového úhrnu SÚ: SÚ = ΣQ/S [mm/h] ΣQ …….součet průtoků všech postřikovačů [l/hod] S………zavlažovaná plocha [m2]

U rotačních postřikovačů je potřeba zohlednit, že vpřípadě nastavené výseče na 180°, zdvojnásobíme úhrn srážek vzhledem k postřikovači s celokruhovou výsečí. (Obr.č. 25) Tento efekt můžeme zmírnit použitím speciálních nebo vhodných trysek. Velikost srážkového úhrnu přímo ovlivňuje délku závlahového cyklu.(Obr.č.25)

37

Obr.č.25 Srážkový úhrn postřikovače s celokruhovou výsečí a výsečí 180° [26]

Stanovení délky zavlažování na den:

T = P/SÚ T……….…doba závlahového cyklu [hod/den] P…………..potřeba vody trávníku [mm/den] SÚ..………dodané množství vody v čase [mm/hod] [24]

Postup při návrhu závlahy Volba vhodného modelu postřikovače Při výběru vhodného postřikovače se začíná s umísťováním postřikovačů do rohů travnaté plochy. Poloměr těchto zatím blíže neurčených postřikovačů volíme tak, aby dostříkl na protější stranu zavlažované plochy, ale aby zároveň nestříkal mimo zavlažovanou plochu. Z takto navržených postřikovačů jsou vybrány postřikovače s největším a s nejmenším dostřikem. Nyní je použitý takový model postřikovače, který je schopen těchto dostřiků. Pokud takový model není k dispozici, mohou se zvolit dva různé modely postřikovačů. Nyní jsou známé modely postřikovačů a přistoupí se k jejich rozmístění. [28]

Rozmístšní postřikovačů Znovu se začne s rozmísťováním postřikovačů do rohů travnaté plochy a přiřazují se k nim dostřiky se shodnými s parametry zvolených modelů. Další postřikovače jsou rozmísťovány podél hranic travnaté plochy tak, aby byly postřikovače

38

od sebe na dostřik. Po zakreslení okrajových postřikovačů se postupuje směrem do středu plochy. Postřikovače jsou rozmísťovány tak, aby byly spolu s postřikovači umístěných podél hranic tvořily čtvercový nebo trojúhelníkový spon. Pro pravoúhlé tvary zavlažovaného území se dá velmi dobře použít čtvercový spon (začínáme znovu směrem od okrajů a pokračujeme do středu pozemku). (Obr. č. 26) Při rozmístění všech postřikovačů na ploše je potřeba rozvrhnout postřikovače do jednotlivých sekcí. [28]

Umístění postřikovačů do rohů

Umístění postřikovačů podél stran

Na velkých plochách umístění ve středu

Rovnoměrná závlaha

Obr.č. 26 Potup při rozmísťování postřikovačů 3.9.2.2 Zásady pro návrh kapková závlaha Závlaha ve formě kapkové závlahy se v oblasti okrasného zahradnictví používá pro zavlažování keřových výsadeb a trvalkových záhonů, solitérních rostlin a stromů. Kapková závlaha je druh zavlažovaní založeném na úsporném dávkování vody. Kapková závlaha zásobuje vodou pouze rostliny kořenů a oblast kolem nich. Nedochází ke zbytečnému vypařování vody. [28] Jedná se pružné potrubí s průměrem 16 mm až 20 mm s různou roztečí odkapávacích otvorů. Voda prochází přes komůrky, ve kterých dochází k turbulentnímu proudění. Tímto je průtok vody zpomalen a voda pouze odkapává. Hadice jsou vyrobené z polyetylenu. Mezi nejčastěji užívanou formu patří nadzemní kapkovací potrubí používaných při závlaze ve všech již zmiňovaných vegetačních prvcích v zahradách i veřejných plochách. Ve většině případů je takové potrubí pokládáno na zem a poté je pokryto mulčem. Pracovní tlak kapkových závlah je nižší, zpravidla je možno do systému zapojit regulátor talku, aby nedošlo k poškozeni kapénkové hadice.

39

Při napojení na stávající potrubí je zapotřebí regulátoru tlaku. Pokud se kapková závlaha napojuje do terénu s převýšením, nebo pokud jsou délky kapkových hadic pro větší vzdálenosti, volí se pak kapková hadice s kompenzací tlaku. Pokud je umístěno kokovací potrubí pod povrchem, je třeba zajistit ochranu proti prorůstáni kořenů. V zemi uložené potrubí výhodu dodávky vody přímo ke kořenům a nedochází téměř k žádnému výparu vody. [28] [27]

Návrh kapkové závlahy Kapková závlaha zavlaží plochu do vzdálenosti 25 cm od kapkové hadice na obě strany, což jedno vedení kapkové hadice zavlaží pás o šířce cca 50 cm (může se lišit podle druhu půdy). Optimální pracovní tlak je cca 0,015 – 0,2 MPa. Z důvodu nižšího pracovního tlaku je třeba zpravidla tlak na kapkovací hadici zredukovat. Nadzemní kapkovou závlahu je vhodné kotvit pomocí plastových bodců, které se rozmísťují ve vzdálenosti 1 – 2 m od sebe. Návrh kapkové závlahy spočívá v kladení jednotlivých linií potrubí, které jsou od sebe vzdálené cca 50 cm. Přesná trasa kapkové hadice se nenavrhuje a určí se přímo na místě realizace. [26] Podobná forma této závlahy je mikrozávlaha.

Mikrozávlaha Mikrozávlaha slouží k zavlažování samostatných rostlin, květináčů nebo rostlin v zimních zahradách. [2] Voda je rozváděna potrubím malé dimenze (např. 16 mm), na které se připevní odkapávače. Na tyto odkapávače se mohou napojit hadičky, které se umístí do hlíny v květináči, nebo se může nechat voda dokapávat přímo z odkapávačů. Výhodou je uživatelem zvolená rozteč odkapávacích otvorů a možnost dopravy vody přímo do květináčů pomocí hadiček. [27] 3.9.3 Rozdělení postřikovačů a kapkové závlahy do sekcí Vzhledem k tomu, že často nelze spouštět všechny postřikovače najednou, spouštějí se postřikovače a kapková závlaha vždy po skupinách, tzv. sekcích. Pro rozdělení do sekcí se nejprve sečtou průtoky všech navržených detailu a při jejich rozdělování do sekcí je potřeba dodržovat některá pravidla: -

průtok žádné sekce nesmí být vyšší než hodnota průtoku dodaná zdrojem

-

v každé sekci jsou postřikovače dodávající stejné srážkové množství

40

-

rotační postřikovače se rozdělují do sekcí podle nastavených výsečí kvůli rozdílným srážkovým úhrnům (pokud je to možné)

Pokud je zdrojem vody tlakové potrubí, mohou se průtoky na jednotlivých sekcích lišit. Avšak pokud je do systému dodávána voda čerpadlem, je potřeba, aby byly průtoky na sekcích podobné (pro optimální zatížení čerpadla). [28]

Při volbě vhodného počtu sekcí je potřeba zohlednit následující ekonomické aspekty: -

s rostoucím počtem sekcí klesají náklady na čerpadlo, dimenze potrubí a dimenze elektromagnetických ventilů, ale rostou náklady za větší počet elektromagnetických ventilů, větší délku potrubí a s tím spojené práce a rostou nároky na řídící jednotku (vyšší počet sekcí)

-

při menším počtu sekcí je třeba navrhnout silnější čerpadlo, vyšší dimenze potrubí a elektromagnetických ventilů (vyšší průtoky), avšak je menší potřeba potrubí, elektromagnetických ventilů a řídící jednotky

Další ekonomickou a technickou rozvahou je vybrána nejoptimálnější možnost z hlediska realizačních prací, ceny materiálů a nákladů a funkčnosti závlahy. [28]

Při rozdělování kapkové závlahy a postřikovačů do sekcí je možné přizpůsobit průtok sekcí vhodnou volbou jiného typu kapkové hadici s rozdílnou rychlostí odkapávání vody. Ke každé sekci se přiřadí elektromagnetický ventil, jehož spuštěním a otevřením se pouští voda do příslušné sekce. [28] 3.9.4. Návrh elektromagnetických ventilů Dimenze elektromagnetického ventilu odpovídá průtoku na sekci. Je potřeba zvolit elektromagnetický ventil s vyšší tlakovou řadou než je pracovní tlak v systému. Po zvolení řídicího systému (viz další kapitoly) se pro elektromagnetický ventil navrhne příslušná cívka (střídavý nebo stejnosměrný proud). Každý závlahový detail je přiřazen k jednomu elektromagnetickému ventilu. Závlahové detaily patřící k jedné sekci jsou vzájemně propojeny systémem potrubí (sekčním potrubím) a toto potrubí se sbíhá do místa za elektromagnetickým ventilem. Pro sekční potrubí se u větších systémů používá více různých dimenzí. [28]

41

3.9.5 Návrh potrubí Při navrhování potrubí je vždy volen materiál, dimenze a tlaková řada potrubí. Vstupními hodnotami jsou tlak a průtok vody vstupující do závlahového systému. Průtokem vody potrubím podléhá tlak změnám, které se musí zohlednit při návrhu správně fungujícího závlahového systému. [24]

U polyetylénového potrubí se dimenzí rozumí vnější průměr potrubí. Správně navržená dimenze potrubí zaručí vhodné tlakové poměry v závlahovém systému. Tlaková řada potrubí charakterizuje maximální tlak vody v potrubí, aniž by došlo k jeho poškození. Tlaková řada potrubí se navrhuje vyšší, než je provozní tlak vody v systému. Při navrhování dimenze potrubí nejprve dimenzi přibližně zvolena a poté jsou spočítány ztráty v systému. Je – li hodnota výsledného tlaku nižší, než je provozní tlak postřikovačů, pak je třeba zvolit jinou dimenzi potrubí (vyšší) a opět spočítat ztráty v systému. Ztráty na tlaku rostou se vzdáleností od zdroje a kladným převýšením. Příklad označení potrubí:

HDPE – 100 DN 90 PN 16 HDPE – 100 …….označení vysokohustotního polyetylenu DN 90…………..vnější průměr (dimenze) potrubí 90 mm PN 16…………tlaková řada 1,6 MPa

HDPE 100 DN 90 SDR 11 HDPE– 100 …….označení vysokohustotního polyetylenu DN 90…………..vnější průměr (dimenze) potrubí 90 mm SDR 11 ………… je poměr vnějšího průměru potrubí k tloušťce stěny potrubí, z čehož se dá odvodit tlaková řada ( PN 16) dle tabulek výrobce.

Obr. č. 27 Určení tlakové řady potrubí [http://www.gascontrolplast.cz/vodovod.html] 42

Hydraulika potrubí Proudění kapalin potrubím je mechanický jev a je doprovázen ztrátou energie v systému, která se projeví jako pokles tlaku v potrubí. [7] Určení ztrát energie při ustáleném pohybu kapaliny patří k základním otázkám hydrauliky. Správnou volbou dimenzí potrubí zajistíme v systému potřebné tlakové poměry, které nebudou vytvářet nadměrné tlakové ztráty v potrubí. Dimenzování potrubí provádíme na základě znalostí hydrauliky kapalin. Vyšší rychlost proudění vody v potrubí výrazně zvyšuje ztráty tlaku na potrubí. Při dimenzování potrubí se snažíme, aby rychlost proudění byla do 1,5 m/s. S rychlostí zvyšující se nad 1,5 m/s výrazně rostou ztráty tlaku na potrubí.

Tlakové ztráty převýšením Hp Tlak v potrubí klesá přímo úměrně s rostoucí nadmořskou výškou. Příklad: Zdroj vody se nachází v nadmořské výšce 200 m. n. m. a závlahový detail ve výšce 205 m. n. m. Ztráty tlaku převýšením rovná se 5 m = 0,5 Bar = 0,05 MPa. Tato ztráta se musí započítat do celkové ztráty. Pokud je závlahový detail níže, než je zdroj vody, tlak naopak roste.

Tlakové ztráty třením Ht Tlakové ztráty třením vznikají doslova třením vodního proudu o stěny potrubí. Velikost ztráty energie závisí na použitém materiálu potrubí (drsnost stěn), na rychlosti proudění vody v potrubí (souvisí s dimenzí potrubí) a délce potrubí. Gravitační zrychlení se považuje za konstantní (9,81).

Tento vztah vyjadřuje následující vzorec: Darcy – Weisbachova závislost: Ht = λ * L/D * v2/2g L - délka potrubí

D - světlý průměr potrubí

v - rychlost proudění

g – gravitační zrychlení

λ – součinitel tření – závisí na drsnosti potrubí, jeho průměru a Reynoldsova kritéria (laminární nebo turbulentní proudění) Pozn. Výpočet součinitele tření je poměrně složité, proto pro výpočet ztát třením běžně používáme tabulky výrobce potrubí. Ze ztrát třením vyplývá následující: 43

-čím větší průtočná plocha, tím nižší ztráty -čím vyšší rychlost proudění, tím vyšší ztráty -čím větší průtok, tím vyšší ztráty -čím větší drsnost stěn potrubí, tím vyšší ztráty -čím větší délka potrubí, tím vyšší ztráty

Místní ztráty Hm Místní ztráty vznikají průtokem vody tvarovkami, postřikovači, armaturami, filtry – nejsou to ztráty třením – vznikají vlivem turbulentního proudění ve vnitřku tvarovek a armatur. Informace o těchto ztrátách poskytují výrobci jednotlivých komponentů. Při návrhu závlahového systému je třeba uvažovat s malou rezervou na tlaku (10-20%).

Místní ztráty vznikají všude tam, kde dochází k deformaci rychlostního pole, jinými slovy tyto ztráty vniknou například:

-

Při změně průřezu potrubí

-

Při změně směru (oblouky, kolena)

-

Při sloučení nebo oddělení proudu ( T- kus, odbočky na potrubí)

-

Na armaturách (šoupátka, klapky, ventily apod.)

-

Při filtrování vody (tomto případě mohou vytvářet významnou ztrátu tlaku)

Výpočet pro místní ztráty je následující: Hm = ξ* v2/2g v – průřezová rychlost

g – gravitační zrychlení

ξ – součinitel místní ztráty, je závislé na drsnosti stěn, rychlostním poli a hodnotě Reynoldsova kritéria (laminární nebo turbulentní proudění). Hodnoty epsylon se určují laboratorně a nalezneme v tabulkách.

44

Celkové ztráty Hz Celkovou ztrátu Hz dostaneme složením jednotlivých ztát, jež se provede pouhým sečtením. Hz = Σ Ht + Σ Hm + Hp Σ Ht – součet všech ztrát třením na uvažovaném úseku Σ Hm – součet všech místních ztát Hp – ztráty převýšením oproti zdroji vody (může mít i záporné hodnoty) Ztráty rostou s délkou potrubí, rychlostí proudění v potrubí a s počtem armatur a tvarovek. Průtok-Q [m3/s] Množství vody procházející potrubím – průtok – je veličina závislá na průřezové ploše potrubí- S[m2] a rychlosti proudění- v[m/s]. Průtok se dá také charakterizovat také jako objem V [m3], který proteče za jednotku času t [s]. Q= S*v Q= V/t

Pozn. Průtok a tlak jsou dvě nejdůležitější vstupní hodnoty při návrhu závlahového systému. Průtokem se při návrhu závlahy zabýváme u zdroje vody (průtok na čerpadle nebo průtok na vodovodní přípojce při daném tlaku) a u závlahového detailu (ke každému postřikovači je přiřazen průtok) [14] 3.9.6 Návrh řídicího systému Investor bude programovat automatický závlahový systém přes řídicí jednotku, proto je potřeba návrh řídicí jednotky přizpůsobit jeho požadavků (umístění řídicí jednotky, způsoby předávání informací, umístění různých čidel apod.) Dále je třeba zvážit možnosti napájení řídicího systému. Pokud není možnost připojit řídicí systém k elektrické síti, pak je třeba zvolit bateriovou řídicí jednotku. Řídicí jednotka musí být schopna ovládat navržený počet sekcí. Se zvolenou řídicí jednotkou souvisí způsob komunikace s elektromagnetickými ventily, který může ve velké míře ovlivnit celkovou cenu závlahy. Pro menší zahrady s průměrným počtem 3 – 7 sekcí se používá kabelový řídicí systém. Na rozsáhlejších plochách (50 a více sekcí), je ovládání pomocí sekčních kabelů nákladné, proto se

45

používá tzv. dekodérový systém, kde všechny dekodéry jsou napojeny na jeden dvoužilový kabel a každý dekodér má v systému své ovládací identifikační číslo. [28] 3.9.7 Návrh čerpadla Umístění čerpadla Dle charakteru zdroje vody se zvolí umístění čerpadla. Pokud je čerpadlo umísťováno například do studny nebo do nádrže, volíme tzv. ponorné čerpadlo. V případě, že čerpadlo je potřeba umístit do technické místnosti, volíme sací čerpadlo. Sací čerpadlo je limitované hloubkou a vzdáleností, z jaké může nasát vodu. Navržené čerpadlo musí zajistit dostatečný průtok a tlak pro závlahový systém. Čerpadlo je možné spouštět přes stykač řídicí jednotkou nebo tlakovým spínačem. Tlakový spínač sepne čerpadlo, pokud poklesne tlak v hlavním potrubí (tlak na hlavním potrubí poklesne otevřením sekčního ventilu). Pokud je v závlahovém systému využívána i ruční závlaha, je nutné zvolit spouštění čerpadla tlakovým spínačem.

46

4. MATERIÁL A METODY 4.1 NÁVRH ZÁVLAHY MODELOVÉHO OBJEKTU Tato kapitola se zabývá studií závlahového systému ve vybrané lokalitě. Obsahem studie je celkové technické řešení závlahového systému, ekonomická kalkulace včetně stavebních prací. Budou zpracovány dvě různé varianty řešeného závlahového systému. První varianta se zabývá zpracováním návrhu s menší dimenzí potrubí a porovnání možností řídicích systému z hlediska technického řešení a ekonomické nákladnosti. Druhá varianta se zabývá návrhem s větší dimenzí potrubí. Na základě vyhodnocení varianty A bude vybrán nejoptimálnější řídicí systém. Grafický návrh je zpracován v programu AutoCAD 2008. Závlahový systém je navržen z komponentů závlahového systému TORO. 4.1.1 Charakteristika modelového objektu Objekt určený k závlaze se nachází v průmyslové části města Hustopeče v Jihomoravském kraji na pozemcích soukromého investora. Jedná se o novostavbu výrobního závodu potravinových doplňků pro domácí zvířata. Stavba používá nejmodernější technologie a splňuje nejpřísnější ekologická kritéria. Investor klade důraz na estetické a ekologické hledisko.

Obr. č. 28 Fotografie modelového objektu

Přírodní podmínky Hustopeče leží v nadmořské výšce 240 m. n. m., spadají tedy do řepařského zemědělského typu. Půdním typem jsou převážně černozemě s částečným zásahem pelosolů.

47

Podle užívané klimatické Quittovy mezoklimatické regionalizace republiky náleží území do teplé klimatické oblasti T4, která zasahuje do regionu od jihovýchodu z Panonské pánve. Je charakterizována velmi dlouhým, velmi teplým a velmi suchým létem. Přechodná období jsou velmi krátká. Jaro a podzim jsou teplé, zima je krátká, mírně teplá a suchá až velmi suchá s velmi krátkým trváním sněhové pokrývky. (Zdroj VH atelier, spol. s r.o.) [13]

Klimatické údaje v roce 2009 Tab. č.4 klimatická charakteristika v roce 2009 Měsíc

Meteorologická

stanice Kobylí Průměrná teplota vzduchu [°C] Úhrn srážek [mm] Trvání slunečního svitu [h]

Rok

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

-3,5

1,1

5,3

13,6

15,1

17,2

20,2

19,6

16,2

9,0

6,1

0,5

10,1

26,9

57,8

90,3

5,3

42,1

121,8

166,2

27,0

22,4

30,9

58,9

43,6

693,5

44,4

36,1

75,7

271,9

212,3

173,4

272,9

245,8 191,8 91,3

58,3

40,9

1714,8

Charakteristika pozemku Celková plocha pozemku je 165 680 m2 a zavlažovaná plocha má výměru 17 400 m2. Jedná se o plochy a pozemky kolem výrobní haly. V situaci č. 1 je patrné umístění objektu a vyznačené plochy určené k zavlažování. Na převážné většině ploch se nachází trávník a v reprezentativní části objektu i trvalkový záhon a keřové výsadby určené k závlaze. Travnatá zavlažovaná plocha má rozlohu 17 498 m2, plocha keřů a trvalek je 1332 m2. Zastínění pozemku je minimální, proto zde na něj při návrhu nebudou brány ohledy. Terénní modelace jsou téměř nulové, sklon některých partií je do 5%. Okraje pozemku jsou prudce svažovány k jeho hranici a tyto partie nebudou zavlažovány. Na ploše se nacházejí i stromy, které nebudou zavlažovány automatickou závlahou.

Zdroj vody a jeho vydatnost Pro tento velký objekt je zdrojem vody vlastní čistírna odpadních vod. V podzemní akumulační nádrži o velikosti 62,5 m3 bude voda zadržována a v průběhu dne stále dopouštěna. Tím je vytvářena i zásoba vody pro suché dny. Při případném nedostatečném zásobování vodou bude k nádrži přivedeno potrubí vodovodního řadu, které bude vodu doplňovat.

48

Akumulační nádrž Pro závlahu je navržena jímka o objemu 62,5 m3 o rozměrech 5 x 5 x 2,5 m. Bude prefabrikována z polypropylenu a uložena pod zemí. Akumulační nádrž bude položena na betonovou patku o tloušťce. 15 cm a s použitím bednění bude obetonována. Na jímku bude navezeno 40 cm zeminy a jímka bude 0,5 m nad terén vyčnívat. Do jímky bude možný vstup seshora pomocí komínku o průměru 60 x 60 cm. Terén je vyvýšený záměrně, navezený val brání nájezdu automobilů. Z bezpečnostních důvodů není možné vjíždět na plochu nad jímkou. Akumulační nádrž se nachází v blízkosti ČOV, ze které je pravidelně dopouštěna vodou. Do jímky bude vyústěno dopouštění z vodovodního řadu a přívodní potrubí vedoucí z čistírny odpadních vod. V jímce bude umístěno ponorné čerpadlo (viz návrh čerpadla). Z jímky bude vyvedeno hlavní potrubí vedoucí k závlaze a taktéž přepad napojený na odpadní vodu z průmyslové části podniku.

4.3 Návrh závlahového systému V závislosti na posouzení vodního zdroje jsou navrženy dvě varianty závlahového systému. Vzhledem k velikostem ploch, jsou zde použity rotační postřikovače a na úzké dlouhé plochy postřikovače s tryskou MP Rotator. Pro následující dvě varianty je použitý stejný počet a stejné rozmístění postřikovačů a kapkové závlahy. Varianty se liší v technickém řešení dimenze potrubí a zvolení nejvhodnějšího řídicího systému. Pro realizaci závlahy bude zvolen nejoptimálnější a cenově přijatelný návrh závlahového systému. Nejprve je potřeba zvolit vhodný postřikovač. V úvahu připadají postřikovače různé velkosti, s různým průtokem vody. Dle vstupu do postřikovače jsou zvažovány 3 velikosti postřikovačů s ½“, ¾“ a 1“ vstupem. Příklad je uveden v následující rozvaze:

49

Jak je vidět z výpočtů nejlevnější je varianta s postřikovači TR50P s 3/4“ vstupem. Svými dostřiky vyhovují charakteru zavlažované plochy. Postřikovače TR70 s 1“ vstupem jsou dražší a obtížněji se rozmísťují do členitých ploch (mají velký dostřik). Postřikovače 570 Z s ½“ vstupem vycházejí jako nejdražší varianta, nicméně budou použity v místech, kde je potřeba kratší dostřik (úzké pásy travnatých ploch). 4.3.1 Rozmístění postřikovačů a kapkové závlahy Výkres č. 2 obsahuje rozmístění postřikovačů a kapkové závlahy. Pro zavlažované plochy trávníku jsou navrženy rotační postřikovače TR 50 s různým typem trysek. Tyto postřikovače jsou rozmístěny ve čtvercovém nebo trojúhelníkovém sponu. Pro úzké a dlouhé trávníkové plochy jsou použity postřikovače 570 Z s tryskami typu MP Rotator, které mají nízkou spotřebu vody při dostatečném dostřiku. Keřové a trvalkové výsadby jsou zavlažovány pomocí kapénkové hadice.

Postřikovače TR 50 TR50 je rotorový postřikovač s dostřikem v rozmezí 10 – 15 m a s nastavitelnou výsečí. Nasměrování výseče se provádí v rozmezí 30 – 360°, postřikovač tak pracuje i jako celokruhový s jednosměrným otáčením. Součástí postřikovače je velké filtrační

50

sítko pro ochranu před ucpáním. Lze zvolit variantu s nerezovým výsuvníkem a s paměťovou schopností, která vrací postřikovač do původně nastavené výseče při násilném pootočení. Ozubené převody jsou navíc proti vandalismu chráněny kluznou spojkou. Regulační šroub z nerezové oceli umožňuje zkrátit dostřik o 25%. [24] Základní charakteristiky: -pracovní tlak: 0,17 – 0,48 MPa -optimální tlak: 0,36 MPa -poloměr dostřiku: 10,0 – 15,1 m -spotřeba vody: 3,6– 37,5 l/min -přívod: 3/4“ -výsuv postřikovače: 127 mm, 305 mm Obr. č. 29 Rotační postřikovače TR 50

Postřikovače 570 Z Postřikovače 570 Z jsou postřikovače rozprašovací a mají velkou variabilita tvaru a velikosti plochy, kterou může zavlažovat. Jsou vhodné pro komplikovaně tvarované závlahové plochy, jako jsou zahrádky a okrajové části parků. Variabilitu zajišťují vyměnitelné trysky, které mohou být s nastavitelnou výsečí i pevnou výsečí. Postřikovač se při zasunování proplachuje a chrání se tak proti nečistotám. K postřikovačům je možné doplnit uzávěry X-Flow, které zásadně zmenšuje ztrátu vody při poškození postřikovače. [24] Základní charakteristiky: -pracovní tlak:

0,14 – 0,35 MPa

-optimální tlak:

0,25 MPa

-poloměr dostřiku:

0,6 – 8,5 m

-spotřeba vody:

0,2 - 17 l/min

-přívod:

½“

-výsuvník:

50, 75, 100, 300 mm

Obr.č. 30 postřikovače 570 Z Trysky rozprašovacích postřikovačů Na výsuvník rozprašovacích postřikovačů je možné osadit různé druhy trysek – probublávací trysky, trysky s nízkým úhlem, trysky se obdélníkovou výsečí a MP Rotator, dále trysky s pevnou výsečí i trysky s nastavitelnou výsečí. 51

Pro tuto závlahu jsou navrženy trysky MP Rotator, které mají malou spotřebu vody při dostřiku i na větší vzdálenosti.

Kapénková hadice Pro závlahu keřů a trvalek bude použita kapénková hadice tloušťky 16 mm s roztečí odkapávacích otvorů 30 cm a průtokem 2 l/hod. Plochy se nacházejí v rovinatém, proto postačí kapénková hadice bez kompenzace tlaku. Doporučena délka kapénkové hadice je 2m/1m2. Zavlažovaná plocha kapkovou závlahou se nachází u vstupu administrativní části výrobní haly. Plocha výsadeb pro zavlažování kapkovou závlahou je celkem 1300 m2. Schéma přesného položení kapénkové hadice nelze vypracovat, je pouze navržena délka kapkové hadice. Přesné trasy linií kapkovací hadice budou navrženy až v průběhu realizace na místě. Hadice se budou pokládat s půlmetrovými rozestupy a budou se napojovat na sekční potrubí. Při realizace je také důležité dodržet následující pravidlo: -

Maximální délka jedné linie kapkovací hadice připojené na sekční potrubí nesmí přesahovat 70 m

Pokud je jedna linie kapkovací hadice navržena v okruhu (oba její konce jsou napojeny na sekční potrubí), pak může být její délka dvojnásobná (140 m). [24]

Rozdělení do sekcí: Vzhledem k tomu, že nelze zavlažovat všemi postřikovači najednou, je nutné je rozdělit do sekcí, které budou postupně spouštěny. Celkový průtok všech navržených postřikovačů je 2 765 l/min. Jako vhodný počet sekcí se jeví dvě následující varianty:

A) rozdělení do 35 sekcí v dimenzi potrubí DN 63, kdy každá sekce bude mít průměrně průtok 72 l/min. Při návrhu a výpočtu potrubí je počítáno se 100 l/min pro zajištění dostatečné rezervy průtoku. Při průtoku bude proudit voda rychlostí 0,69 m/s, která zajistí minimální ztráty na potrubí. (Viz teorie návrhu potrubí.) Ztráta tlaku na potrubí na vzdálenosti 1000 m bude 0,079 MPa.

B) rozdělení do 16 sekcí s dimenzí potrubí DN 90, kdy každá sekce bude mít průměrně průtok 158 l/min. Při průtoku 200 l/min (s rezervou) bude proudit voda rychlostí…0,68

52

m/s, která zajistí minimální ztráty na potrubí. Ztráta tlaku na potrubí na vzdálenosti 1000 m bude 0,052 MPa. 4.3.2 Návrh potrubí Trasa hlavního potrubí bude u obou variant stejná a jeho délka obou variant 735 m. Potrubí je navrženo z vysokohustotního polyetylenu označeného PE 100. Tento materiál má vysokou odolnost vůči tlaku i při menších tloušťkách stěn potrubí. Návrh potřebného tlaku v systému a tlakové řady potrubí Optimální pracovní tlak pro postřikovač TR 50 ……………………………..0,35 MPa Ztráty třením na hlavním potrubí………….…………………………0,05 – 0,079 MPa Ztráty třením na sekčním porubí……………………………………přibližně 0,05 MPa Ztráty místní (armatury, filtr, tvarovky)……..……….……….………………..0,1 MPa Ztrátová rezerva………………………………….…….………….…………..0,15 MPa Celkový potřebný tlak ……………………………………….………..0,7 – 0,73 MPa

Pro optimální návrh potrubí je potřeba spočítat potřebné tlaky v systému a celkové ztráty v potrubí. Celkový potřebný tlak pro správnou funkčnost celého závlahového systému je přibližně 0,7 – 0,73 MPa. Aby poslední postřikovač na sekci měl dostatečný tlak 0,35 MPa, musí být na začátku potrubního systému vstupní tlak 0,7 MPa. Pro potrubí v obou variantách navrhuji potrubí tlakové řady PN 10, aby byla zajištěna dostatečná pevnost polyetylénového potrubního systému.

Výpočet ztrát na nejnáročnější sekci varianty A) Jako nejnáročnější sekci budeme uvažovat sekci č.29 (není větvená), která má průtok 86 l/min. Výslednou hodnotu opět porovnáme s návrhovou hodnotou 0,05 MPa. Tab.č. 5 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce Délka úseku [m] 18 15 13 13

Průtok Tloušťka na Průměr stěny úseku potrubí [mm] [l/min] DN40 3,7 86 DN40 3,7 65 DN32 3 43 DN32 3 22 Σ=

* 0,4 bar = 0,04 MPa

53

Ztráty na úseku [bar] 0,18 0,09 0,1 0,03 0,4*

Výpočet ztrát na nejnáročnější sekci varianty B) Sekce s největším průtokem je sekce číslo 14. Její průtok je 195 l/min. U této sekce spočítáme ztráty třením na potrubí. Budou-li ztráty menší než odhadnutá hodnota 0,5 bar se kterou jsme počítali při návrhu tlakové řady potrubí a parametrů čerpadla, pak je návrh v pořádku a nebude potřeba ho zpřesňovat (na dalších sekcích uvažujeme se stejnými nebo menšími ztrátami) Tab.č. 6 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce

Délka úseku [m] 36 15 16 13 13

Průtok na Tloušťka Průměr stěny úseku potrubí [mm] [l/min] DN63 5,8 195 DN63 5,8 130 DN40 3,7 65 DN32 3 43 DN32 3 22 Σ=

Ztráty na úseku [bar] 0,19 0,03 0,09 0,1 0,03 0,44*

* 0,44 bar = 0,044 MPa

Výkres č. 3 a 4 obsahuje návrh potrubí pro jednotlivé varianty A a B Varianta A – PE 100 DN 63 PN 10…….výkres č. 3 Varianta B – PE 100 DN 90 PN 10…….výkres č. 4 4.3.3 Varianta A) Varianta A je založena na postřikovačích TR 50 a 570 Z, větších počtech sekcí a menší dimenzi potrubí. Optimální rozdělení do 35 sekcí se jeví v dimenzi potrubí DN 63, kdy každá sekce bude mít průměrně průtok 72 l/min.( výkres č. 3) Při návrhu a výpočtu potrubí je počítáno se 100 l/min pro zajištění dostatečné rezervy průtoku. Při průtoku bude proudit voda rychlostí 0,69 m/s, která zajistí optimální ztráty na potrubí. (Viz teorie návrhu potrubí.) Ztráta tlaku na potrubí na vzdálenosti 1000 m bude 0,079 MPa. Dimenze potrubí na sekcích jsou navrženy tak, aby rychlost proudění vody v potrubí byla nižší než 1,5m/s. Ztráta tlaku třením na sekčním potrubí je ověřena výpočtem na nejnáročnější sekci (na sekci s největším průtokem) Je potřeba zvážit nejoptimálnější způsob řídicího systému, který je potřeba posoudit z hlediska ekonomického, technického a funkčního.

54

4.3.3.1 Návrh řídicího systému Při návrhu závlahy je potřeba zvážit a vybrat vhodný řídicí systém celé automatické závlahy. V praxi zpravidla používáme tři následující způsoby řízení automatické závlahy:

Kabelový řídicí systém Kabelový řídicí systém se skládá z elektromagnetických ventilů, řídící jednotky a kabelů. Kabely slouží ke komunikaci mezi řídicí jednotkou a elektromagnetickými ventily. Počet žil v kabelu je roven počtu elektromagnetických ventilů (sekční vodič pro každý elektromagnetický ventil) a jeden řídicí vodič společný pro všechny elektromagnetické ventily. Tento řídicí systém je používán především pro zahrady a malé plochy. Nevýhodou tohoto systému je ztráta na napětí při velkých vzdálenostech a rostoucí počet kabelů v závislosti na rostoucím počtu sekcí.

Návrh a cenová kalkulace kabelového řídicího systému V této variantě je navrženo 35 sekcí, pro které je potřeba vybrat vhodnou řídicí jednotku, elektromagnetické ventily a zohlednit cenovou náročnost návrhu. Návrh řídicího systému obsahuje výkres č. 5 Studie řídicích systémů.

Řídicí jednotka Pro 35 sekcí je použita řídící jednotka Custom Command pro 48 stanic. Je ovládána pomocí uživatelsky definovaných programů, které spouštějí a odstavují jednotlivé sekce. Významnou vlastností řídicí jednotky jsou čtyři nezávislé programy, které umožňují současné spuštění. Tato jednotka ovládá i spuštění čerpadla. Vstupní napájení transformátoru je 230 V a výstupní napětí je 24 V. Záložním zdrojem pro uložení dat je jedna 9V alkalická baterie.

Elektromagnetické ventily V tomto návrhu budou použity elektromagnetické ventily typu P 220 s 6/4“ vstupem na potrubí. Elektromagnetický ventil P220 je membránový ventil, který vyniká především velkou pevností se jmenovitou hodnotou tlaku 1,5 MPa a přesnou regulací tlaku. Tlak se reguluje v ručním i elektrickém režimu. Elektromagnetický ventil poskytuje možnost ručního odvzdušnění a ručně se dá ovládat i průtok (možnost ručního uzavření ventilu).

55

Je vyroben z plastu s 33% skelných vláken a z oceli. V základním provedení obsahuje elektromagnetickou cívku na střídavý proud.

Kabely Pro elektrické rozvody mezi řídicími systémy a elektromagnetickými ventily se používají kabely CYKY. Jedná se o plný měděný vodič obalený polyvinylchloridem. Jednotlivé žíly kabelu jsou složeny do jednoho svazku a obaleny ochranným polyvinylchloridovým obalem. Tento druh kabelu je vhodný pro pevné uložení v zemi nebo betonu. Při návrhu těchto kabelů je potřeba volit správný průřez a počet žil kabelu. (Označení kabel CYKY 2x1,5 mm znamená, že se jedná o dvoužilový kabel s průřezem 1,5 mm2) Návrh kabelů CYKY pro zavlažovanou plochu řízenou kabelovým systémem se skládá z několika následujících dimenzí kabelu a jejich potřebnou délkou: Tab. č. 7 Průřez kabelů Průřez kabelů Kabel CYKY 2x1,5 Kabel CYKY 3x1,5 Kabel CYKY 4x1,5 Kabel CYKY 5x1,5 Kabel CYKY 7x1,5 Kabel CYKY 4x2,5 Kabel CYKY 7x2,5 Celkem

Délka v [m] 300 70 350 220 500 240 700 2380

Montáž a pokládka kabelů je při velikosti této plochy časově a technicky náročná. Při napojení na řídicí jednotku je potřeba správně určit žílu kabelu, která má být propojena s příslušným elektromagnetickým ventilem.

Technická náročnost realizace a funkčnost systému Kabelový systém je tvořen velkým množstvím kabelů vedených ve výkopu. Použité kabely CYKY jsou různých průřezů, průměrově nejsilnější kabel (7x 2,5) je veden od řídící jednotky po průměrově slabší kabely (2x1,5) umístěné v sekčních rozvodech. Při samotné realizaci je zde potřeba použít při vzájemném spojování kabelů a při napojení kabelů na elektromagnetické ventily velký počet vodovzdorných konektorů.

56

Počet ventilů je úměrný počtu sekcí. Řídicí jednotka je dimenzována pro 35 stanic a bude umístěna v technické místnosti objektu. S realizací závlahy jsou spojené stavební práce, které zahrnují výkopové práce, pokládku a instalaci kabelů, správné usazení a montáž postřikovačů. Časově náročnou položkou je správná instalace kabelů z hlediska určování stanic řídicí jednotkou a napojování jednotlivých žil kabelu. Kabelový řídicí systém je vhodný pro menší objekty, kde není potřeba používat různé průřezy kabelů CYKY a jejich velké množství.

Cenová kalkulace Při návrhu je potřeba přihlédnout k ekonomickému hledisku závlahového systému. Podrobný přehled cen materiálu včetně stavebních prací se nachází ve výkazu výměr č.1

Cenová kalkulace výrazně ovlivňující výběr kabelového řídicího systému: Řídící jednotka pro 48 sekcí.Custom Command………….…………….……39 900 Kč Elektromagnetické ventily na střídavý proud (35 ks)................. …………….78 400 Kč CYKY kabely (2380 m)………………………………………………………44 110 Kč Montáž, pokládka a napojení kabelů, materiál pro kabely (Vodovzdorné konektory (100 ks), šachtice)…………………..…………..45 000 Kč Celkem…………………………………………………………………..…207 400 Kč

V kabelovém řídicím systému tvoří významnou položku cena kabelů a jejich montáž. S přihlédnutím na časovou a technickou náročnost montáže je potřeba zvážit realizaci tohoto systému.

Dekodérový řídicí systém Dekodérový řídicí systém ovládá hlavní řídící jednotka, ze které vede jeden dvoužilový hlavní kabel. K tomuto kabelu jsou připojené tzv. dekodéry, které obsahují 1, 2, nebo 4 stanice. Na každou stanici můžeme připojit elektromagnetický ventil, který jednu sekci. Dekodér je s elektromagnetickým ventilem propojen krátkým sekčním kabelem. Výhodou tohoto systému je potřeba pouze dvoužilového kabelu vedeného z řídící jednotky a možnosti napojení velkého počtu sekcí. Dále je možné spouštět více sekcí

57

zároveň. Nevýhoda tohoto systému je nákladná řídicí jednotka. Tento systém se používá pro velké plochy, jako jsou golfová hřiště.

Návrh a cenová kalkulace dekodérového řídicího systému Dekodérový řídicí systém je tvořený kabelovým vedením, na které jsou připojeny jednotlivé dekodéry, jež ovládají pomocí elektromagnetických ventilů jednotlivé sekce. Návrh řídicího systému obsahuje výkres č. 5 Studie řídicích systémů.

Řídicí jednotka a dekodéry Pro ovládání závlahy je zvolena řídicí jednotka řady TDC, která poskytuje ovládání pomocí dekodérů s vodiči pro každý elektromagnetický ventil zvlášť. Dekodéry jsou prvky umístěné v podzemních šachticích, které ovládají 1 nebo 2 stanice elektromagnetických ventilů. Dekodéry jsou s ovládací jednotkou spojeny kabelem CYKY, přes který je vedena komunikace s elektromagnetickými ventily. Pro komunikaci je potřeba elektromagnetické ventily vybavit cívkou se stejnosměrným napětím, které mají menší spotřebu energie než střídavé elektromagnety. Řídicí jednotka má velkou škálu programových funkcí a je možné spustit více sekcí najednou.

Elektromagnetické ventily V tomto návrhu budou použity taktéž elektromagnetické ventily typu P 220 s 6/4“ vstupem na potrubí, jako při kabelovém řídicím systému. Elektromagnetický ventil obsahuje v základním provedení elektromagnetickou cívku na střídavý proud, která v tomto případě musí být vyměněna za cívku s možností připojení stejnosměrného proudu.

Kabely Pro elektrické rozvody mezi řídicími systémy a elektromagnetickými ventily boudou použity kabely CYKY. V tomto návrhu je potřeba menší množství a menší dimenze těchto kabelů. Hlavní kabel CYKY vedený od řídicí jednotky je dlouhý 900 m s dimenzí 4x 2,5 mm, na který jsou napojeny jednotlivé dekodéry.

58

Technická náročnost realizace a funkčnost systému Dekodérový řídicí systém je tvořen řídicí jednotkou, která ovládá dekodéry s připojenými elektromagnetickými ventily. Tento systém je taktéž propojen kabeláží, avšak v menším množství a dimenzi kabelů oproti kabelovému řídicímu systému. Řídicí jednotka je umístěna v technické místnosti objektu a má mnoho uživatelských funkcí, jako například detekování zkratu nebo otevření elektromagnetu, čímž usnadňuje odstraňování poruch. S realizací závlahy jsou spojené stavební práce, které zahrnují výkopové práce, pokládku a instalaci kabelu a dekodérů, správné usazení a montáž postřikovačů. Dekodérový řídicí systém je vhodný velké plochy, jako jsou golfová hřiště, kde je nutné spouštět více sekcí současně.

Cenová kalkulace Při návrhu je potřeba přihlédnout k ekonomickému hledisku závlahového systému. Podrobný přehled cen materiálu včetně stavebních prací se nachází ve výkazu výměr č.2 Cenová kalkulace výrazně ovlivňující výběr kabelového řídicího systému: Řídící jednotka………………………………………………………………92 000 Kč Dekodéry (21 ks)…………………………………………………………… 68 399 Kč Elektromagnetické ventily pro jednosměrný proud (35ks)………………… 87 150 Kč Hlavní CYKY kabel (2x2,5) (900m)………………………………………..15 300 Kč Celkem……………………………………………………………………...262 849 Kč

Dekodérový řídicí systém má cenově nákladnější řídicí jednotku. Řídicí systém ve spojení s dekodéry a elektromagnetickými ventily tvoří poměrně velkou investici.

Bateriový systém U

bateriového

systému

se

ukládají

řídící

jednotky

do

šachet

před elektromagnetické ventily. Tyto malé řídící jednotky jsou s elektromagnetickými ventily propojeny pomocí krátkých kabelů. Řídicí jednotka je napájena 9V baterií. Nastavení jednotlivých řídících jednotek a jejich společný časový harmonogram pomocí dálkového ovládacího zařízení. Každá řídící jednotka má 2, 4 nebo 6 stanic, na které je možno připojit jednotlivé sekce. Výhodou je minimální množství vedených kabelů. Nevýhodou je výměna baterií 59

v řídících jednotkách v každé závlahové sezóně a v současnosti taktéž vyšší pořizovací cena řídících jednotek. Tento řídicí systém je vhodný pro větší plochy a pro plochy veřejné, kde je nebezpečí překopnutí kabelů a pro plochy, kde není možná pokládka kabelů a kde by bylo potřeba jejich velké množství. Tento systém se používá i na veřejné plochy, kde hrozí krádež centrální řídicí jednotky.

Návrh a cenová kalkulace bateriového řídicího systému Bateriový řídicí systém je tvořený řídicími jednotkami ukládanými do šachet společně s elektromagnetickými ventily a dálkovým ovladačem, který slouží k naprogramování těchto jednotek. Návrh řídicího systému obsahuje výkres č. 5 Studie řídicích systémů.

Řídicí jednotka Bateriový řídicí systém se skládá z vodotěsných řídicích jednotek TBCWP s bateriovým napájením. Tyto jednotky jsou umístěné v podzemních šachtách a mohou řídit 1, 2, 4 nebo 6 ventilů. Řídicí jednotka je napájena dvěma 9V bateriemi, které je potřeba každý rok měnit. Bateriové jednotky se programují dálkovým ovladačem TBC – HH z maximální vzdálenosti 30 m od jednotky. Tento ovladač je napájen jednou 9V baterií a zajišťuje synchronizaci jednotlivých řídících jednotek.

Elektromagnetické ventily Pro bateriový řídicí budou použity taktéž elektromagnetické ventily typu P 220 s 6/4“ vstupem na potrubí, jako při kabelovém i dekodérovém řídicím systému. V základním provedení obsahuje elektromagnetický ventil elektromagnetickou cívku na střídavý proud, která v tomto případě musí být vyměněna za cívku s možností připojení stejnosměrného proudu.

Kabely Pro

elektrické

rozvody

mezi

řídicími

bateriovými

jednotkami

a

elektromagnetickými ventily boudou použity kabely CYKY. Elektromagnetický ventil musí být od bateriové řídicí jednotky vzdálen maximálně 65m. Pro komunikaci mezi elektromagnetickým ventilem a bateriovými řídicími jednotkami je použit kabel CYKY

60

v průřezu 2x1,5 v délce 50m. Jednotlivé elektromagnetické ventily jsou uloženy ve společné šachtě s bateriovou řídicí jednotkou.

Technická náročnost realizace a funkčnost systému Bateriový řídicí systém má cenově náročnější řídící jednotky TBCWP a jsou nastavovány pomocí dálkového ovladače TBC s displejem. Pomocí tohoto ovladače probíhá nastavování harmonogramu závlahového cyklu. V porovnání s kabelovým systémem je zde mnohem menší potřeba kabelů CYKY (kabelový systém- 2380 m, bateriový systém – 50m). Jedná se o moderní způsob závlahy s využitím 9 V bateriového zdroje. Aby závlaha spolehlivě fungovala, je nutné baterie měnit každým rokem. Ve výkazu výměr a následné cenové kalkulaci je započítána i cena 9V baterií na 10 let dopředu.

Cenová kalkulace Při návrhu je potřeba přihlédnout k ekonomickému hledisku závlahového systému. Podrobný přehled cen materiálu včetně stavebních prací se nachází ve výkazu výměr č.3

Řídící jednotky TBCWP (18ks)…………..………………………….……….68 550 Kč Dálkový ovladač TBC……………………..………………..………………....7 750 Kč Elektromagnetické ventily pro jednosměrný proud (35ks)…………………87 150 Kč Baterie 9 V na 10 let dopředu (36 ks/rok)…………………………………. 36 000 Kč Celkem……………………………………...……………………………….199 450 Kč Pořizovací cena bez zásobních baterií 9 V …………………………………163 450 Kč Bateriový řídicí systém je cenově dostupný v porovnání s kabelovým a dekodérovým systém. Z hlediska stavebních a montážních prací zde nejsou patrny žádné možné komplikace. Jeví se jako optimální řešení pro návrh zavlažované plochy. 4.3.3.2 Návrh čerpadla Pro celý závlahový systém je potřeba navrhnout čerpadlo v závislosti na vstupních požadavcích průtoku 100 l/min a tlaku 0,7 MPa. Pro potřeby zpracované varianty A se splňuje požadavky čerpadlo s následujícími parametry, které bude umístěno v akumulační nádrži:

Ponorné čerpadlo Calpeda 4 SDFM 54/22, 230 V, 2,2 kW

61

Jedná se o ponorné čerpadlo s výkonem motoru 2,2 kW s připojením jednofázovému zdroji elektrického proudu. Čerpadlo může být v jímce umístěno jak ve vertikální, tak horizontální poloze. V tomto případě se bude čerpadlo umístěno v horizontální poloze, aby byl zajištěný stálý ponor čerpadla pod kolísavou hladinou. Je nutné, aby bylo čerpadlo umístěno v chladícím plášti, který bude zajišťovat optimální pracovní teplotu. Ponorné čerpadlo je zvoleno na základě optimálního pracovního bodu čerpadla, které určuje výkonnostní křivka čerpadla. Z grafu lze vyčíst průtok vody při výtlačné výšce.

Obr. č. 31 Čerpadlo pro variantu A a jeho pracovní křivka ( Katalog Calpeda)

Filtr Hlavní potrubí obsahuje filtr, který zbavuje systém nečistot již na začátku sestavy. Byl zvolen diskový filtr Saleplas s 2“ vstupem. Filtrační plocha je 1198 mm2 s působením cyklónového efektu s kapacitou průtoku do 30 m3/hod. 4.3.3.2 Shrnutí a výsledky navrženého systému Ve variantě A je navržena soustava postřikovačů rozdělených do 35 sekcí. Pro takovéto rozdělené je dostatečné porubí v dimenzích DN 63 PN 10. Počet sekcí je poměrně velký a tomu odpovídá i menší průtok na sekci. Nejvhodnější řídicí systém se jeví bateriový, který je technicky snadno řešitelný a cenově velmi dostupný v porovnání s kabelovým a dekodérovým systémem. Bateriové řídicí jednotky jsou ovládány bez potřeby střídavého proudu a zdroje 230 V. Nemají žádnou

centrální

ovládací

jednotku.

Z jednoho

pohledu

je

to

nevýhoda

nekontrolovatelnosti údajů v rámci okamžité dostupnosti informací, v opačném případě

62

se jedná o výhodu, která spočívá v samostatnosti řídící jednotky umístěné v šachtě u elektromagnetického ventilu a sebeovládání nastaveného na nelicencované frekvenci pomocí dálkového ovladače. Dekodérový systém vychází v porovnání s oběma systémy (kabelového a bateriového) jako úplně nevhodný svou pořizovací cenou a vedením 900 m dlouhého dvoužilového kabelu. Kabelový systém je z technického hlediska pro tuto plochu méně vhodný. Délka 1280 m kabelů různého průřezu je technicky náročná na montáž a vzhledem k zatíženosti a provozu zavlažovaných ploch objektu je tato možnost méně vhodná.

Varianta B je zpracována na základě vyhodnocení návrhu varianty A. Spočívá v návrhu větší dimenze potrubí a bateriového systému a s tím související i návrh čerpadla splňující tyto požadavky.

4.3.4 Varianta B) Ve druhé variantě je zvoleno rozdělení do menšího počtu sekcí s větší dimenzí potrubí. Pro počet 16 sekcí je navrženo potrubí dimenze DN 90 PN 10. Každá sekce má průměrně průtok 200 l/min. Druhá varianta návrhu závlahového systému vychází z rozvahy varianty A. V souvislosti s ekonomickou a technickou rozvahou je pro variantu B vypracován návrh 16 sekcí s bateriovým řídicím systémem. 4.3.4.1 Bateriový řídicí systém Řídicí systém je tvořen 8 bateriovými řídicími jednotkami, které ovládají elektromagnetické ventily pomocí jednosměrného elektrického proudu. Rozmístění bateriových řídicích jednotek do plochy je znázorněno ve výkrese č. 6 Charakteristika bateriových řídicích jednotek je uvedena ve variantě A.

Elektromagnetické ventily Pro ovládání sekcí jsou zvoleny elektromagnetické ventily P 220 s 2“ vstupem potrubí. Průtok systému je 200 l/min. Cívka elektromagnetického ventilu je na stejnosměrný proud ovládaná 9 V baterií z řídící jednotky.

63

Cenová kalkulace materiálu Řídící jednotky TBCWP (8ks)…………..………………………….……….33 650 Kč Dálkový ovladač TBC……………………..………………..………………....7 750 Kč Elektromagnetické ventily pro jednosměrný proud (16ks)……….….………55 280 Kč Baterie 9 V na 10 let dopředu (36 ks/rok)…………………………….……. 36 000 Kč Celkem……………………………………...……………………………….132 680 Kč Pořizovací cena bez zásobních baterií 9 V …………………….……………96 680 Kč

Bateriový řídicí systém je velmi cenově výhodný a z hlediska stavebních a montážních prací zde nejsou patrny žádné možné komplikace. Jeví se jako optimální řešení pro realizaci návrhu zavlažované plochy. 4.3.4.2 Návrh čerpadla Pro variantu B jsou vstupní požadavky průtoku 200 l/min a tlaku 0,75 MPa. Účel splňuje čerpadlo s následujícími parametry, které bude umístěno v akumulační nádrži.

Ponorné čerpadlo Calpeda 4 SD 15/17, 400 V, 4,0 kW Franklin

Jedná se o ponorné čerpadlo s výkonem motoru 4,0 kW s připojením k třífázovému zdroji elektrického proudu. Čerpadlo bude umístěno v horizontální poloze, aby byl zajištěný stálý ponor čerpadla pod kolísavou hladinou. Je nutné, aby bylo čerpadlo umístěno v chladícím plášti, který bude zajišťovat optimální pracovní teplotu. Ponorné čerpadlo je zvoleno na základě optimálního pracovního bodu čerpadla, které určuje výkonnostní křivka čerpadla. Z grafu lze vyčíst průtok vody při výtlačné výšce.

64

Obr. č. 32 Čerpadlo pro variantu B a jeho pracovní křivka Filtr Hlavní potrubí obsahuje filtr, který zbavuje systém nečistot již na začátku sestavy. Byl zvolen diskový filtr Saleplas s 3“ vstupem. Filtrační plocha je 1699 mm2 s působením cyklónového efektu. 4. 3. 4. 3 Shrnutí a výsledky navrženého systému Navržený bateriový systém s menším počtem sekcí a větší dimenzí potrubí je velice snadno technicky proveditelný a cenově dostupný. Velkou výhodou je bezkabelové vedení a ovládání řídících jednotek umístěných v šachtách pomocí dálkového ovladače. Každou zavlažovací sezónu je potřeba vyměnit v řídících jednotkách 9 V baterie pro správnou funkčnost závlahového systému. Pro tuto plochu je systém nejvhodnějším řešením z hlediska nejen technického, funkčního, ale i ekonomického.

65

5 VÝSLEDKY A DISKUZE

5.1 Výsledky Studie závlahového systému rozebírá možnost závlahy v modelovém objektu, který je zhodnocen z pohledu nejoptimálnějšího technického a ekonomického řešení. Trávník je zavlažován postřikem a pro výsadby byla zvolena kapénková hadice. Pro obě varianty je společný výběr a rozmístění závlahových detailů. 5.1.1 Výběr typů postřikovačů a kapkové závlahy Pro závlahu trávníku postřikem jsou navrženy následující postřikovače: -

Rotační postřikovače TR 50 s následujícími velikostmi trysek: TR 50 – 6.0* TR 50 – 4,5* TR 50 – 1.5* TR 50 – 1.0* TR 50 – 6.0* *Výkonové parametry trysek uvádí tabulka v příloze č.1 Výkonové parametry trysek postřikovačů TR50

-

Postřikovače 570 Z následujícími tryskami: MP Rotator 2000* MP Rotator 3000* *Výkonové parametry trysek uvádí tabulka v příloze č.2 Pro závlahu keřových a trvalkových výsadeb bude použita kapénková hadice

průměru 16 mm s roztečí odkápavačů 30 cm a průtokem jednoho odkapávače 2 l/hod. Dodržena je doporučená délka hadice 2m/1m2 zavlažované plochy. 5.1.2 Rozmístění postřikovačů a rozdělení do sekcí Rozmístění postřikovačů a vedení kapénkové hadice je zobrazeno ve výkresu č.2 Rozmístění postřikovačů vychází z výkonových parametrů trysek. Součet průtoků všech postřikovačů na sekci musí odpovídat průtoku na zdroji vody. Všechny sekce by měly mít stejnou nebo podobnou spotřebu vody.

66

Na základě rozmístění postřikovačů je studie rozdělena do dvou variant s různým počtem sekcí a prvky s tím souvisejícími (dimenze potrubí, řídicí systém a návrh čerpadla). 5.1.3 Varianta A) Zavlažovaná plocha bude rozdělena do 35 sekcí. Průtoky a způsob závlahy je popsán v následující tabulce:

Číslo sekce 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Způsob závlahy Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik Postřik

67

Celkový průtok [l/s] 86 86 86 86 74 70 62 76 87 87 61 86 43 86 78 65 56 75 60 80 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86

31 32

Postřik Postřik

65 80

33 34 35 Průtok celkem

Kapénková hadice Kapénková hadice Kapénková hadice

90 90 90 2765

5.1.3.1 Dimenzování potrubí Jako hlavní potrubí k přívodu vody bude použito PE 100 DN 63 PN 10. K jednotlivým sekcím bude použito polyetylénové potrubí a jako sekční potrubí bude použito polyetylénové potrubí PE 100 DN 40 PN 10 a PE 100 DN 32 PN 10. Na sekčním potrubí budou připojeny postřikovače pomocí navrtávacího pasu a pružné hadice Funny Pipe. Ve výkresu č 3 jsou znázorněny trasy a dimenze potrubí.

Celková potřebná délka potrubí:

PE 100 DN 63 PN 10……………….1050 m PE 100 DN 40 PN 10…….……….….700 m PE 100 DN 32 PN 10………….……2150 m Funny Pipe………………….……..….120m

Tab.č. 5 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce Délka úseku [m] 18 15 13 13

Průtok Tloušťka na Průměr stěny úseku potrubí [mm] [l/min] DN40 3,7 86 DN40 3,7 65 DN32 3 43 DN32 3 22 Σ=

Ztráty na úseku [bar] 0,18 0,09 0,1 0,03 0,4*

*0,4 = 0,04 MPa 5.1.3.2 Řídicí systémy V této variantě byly posouzeny v praxi nejčastěji používané tři způsoby ovládání automatické závlahy:

68

Kabelový řídicí systém Kabelový systém je tvořen velkým množstvím kabelů (2 380 m) vedených ve výkopu. Použité kabely CYKY jsou různých průřezů, průměrově nejsilnější kabel (7x 2,5) je veden od řídící jednotky po průměrově slabší kabely (2x1,5) umístěné v sekčních rozvodech. Při samotné realizaci je zde potřeba použít při vzájemném spojování kabelů a při napojení kabelů na elektromagnetické ventily velký počet vodovzdorných konektorů. Počet ventilů je úměrný počtu sekcí. Řídicí jednotka je dimenzována pro 35 stanic a bude umístěna v technické místnosti objektu. S realizací závlahy jsou spojené stavební práce, které zahrnují výkopové práce, pokládku a instalaci kabelů, usazení a montáž postřikovačů. Cenová kalkulace včetně stavebních prací a montáže se nachází ve výkazu výměr č. 1

Dekodérový řídicí systém Dekodérový řídicí systém je tvořen řídicí jednotkou, která ovládá dekodéry s připojenými elektromagnetickými ventily. Tento systém je taktéž propojen kabeláží, avšak v menším množství a dimenzi kabelů oproti kabelovému řídicímu systému. Řídicí jednotka je umístěna v technické místnosti objektu a má mnoho uživatelských funkcí, jako například detekování zkratu nebo otevření elektromagnetu, čímž usnadňuje odstraňování poruch. Výhodou tohoto systému je jednoduchá možnost rozšíření a velká kapacita v počtu ovládaných stanic. S realizací závlahy jsou spojené stavební práce, které zahrnují výkopové práce, pokládku a instalaci kabelu a dekodérů, správné usazení a montáž postřikovačů. Cenová kalkulace včetně stavebních prací a montáže se nachází ve výkazu výměr č.2

Bateriový řídicí systém Se skládá z několika autonomních bateriových řídicích jednotek TBVW, které jsou nastavovány jednotek pomocí dálkového ovladače TBC s displejem. Pomocí tohoto ovladače probíhá nastavování harmonogramu závlahového cyklu. V porovnání s kabelovým systémem je zde mnohem menší potřeba kabelů CYKY (kabelový systém2380 m, bateriový systém – 50m). Jedná se o moderní způsob závlahy s využitím 9 V bateriového zdroje. Aby závlaha spolehlivě fungovala, je nutné baterie měnit každým

69

rokem. Cenová kalkulace včetně stavebních prací a montáže se nachází ve výkazu výměr č.3 5.1.3.3 Návrh čerpadla Pro celý závlahový systém je navrhnuto čerpadlo v závislosti na vstupních požadavcích průtoku 100 l/min a tlaku 0,7 MPa. Pro potřeby navržené varianty A splňuje požadavky čerpadlo s následujícími parametry, které bude umístěno v akumulační nádrži:

Ponorné čerpadlo Calpeda 4 SDFM 54/22, 230 V, 2,2 kW Jedná se o ponorné čerpadlo s výkonem motoru 2,2 kW s připojením jednofázovému zdroji elektrického proudu. Čerpadlo bude umístěno v akumulační nádrži v horizontální poloze, aby byl zajištěný stálý ponor čerpadla pod kolísavou hladinou. Dále bude umístěno v chladícím plášti, který bude zajišťovat optimální pracovní teplotu. Cenová kalkulace čerpadla a jeho instalace nalezneme ve výkazu výměr č. 1, 2, 3 5.1.3.4 Závlahový cyklus V každém závlahovém cyklu bude trávník zavlažen 12 mm sloupcem vody Při spuštění závlahového cyklu je třeba sledovat infiltraci vody do půdy, je třeba změnit nastavení závlahového cyklu. Podle charakteristik zjištěných přímo na místě měníme délku závlahy. Půdní sondou můžeme měřit půdní vlhkost u kořenů rostlin. Doporučená závlahová dávka pro trávník je 25 – 40 mm a bude rozdělena do třech závlahových cyklů týdně. V každém závlahovém cyklu bude trávník zavlažen 12 mm sloupcem vody. Pro keřové a trvalkové výsadby je doporučené množství závlahové dávky 50 mm a závlahový cyklus bude probíhat také třikrát týdně s delší dobou závlahového cyklu, aby byla v půdě vytvořena dostatečná zásoba vody.

Pro výpočet orientačního závlahového cyklu se v praxi používá jednoduchý vzorec: Orientační závlahový cyklus = Zavlažovaná plocha *požadované množství závlahy Výkon čerpadla * koeficient ztrátové rezervy 1,2

V této variantě by jeden závlahový cyklus trval 13, 83 hod.

70

5.1.4 Varianta B) Zavlažovaná plocha bude rozdělena do 16 sekcí. Průtoky a způsob závlahy je popsán v následující tabulce:

Číslo sekce

Způsob závlahy

Celkový průtok [l/s]

1

Postřik

195

2

Postřik

190

3

Postřik

172

4

Postřik

174

5

Postřik

173

6

Postřik

134

7

Postřik

192

8

Postřik

152

9

Postřik

144

10

Postřik

188

11

Postřik

151

12

Postřik

195

13

Postřik

151

14

Postřik

195

15

Postřik

151

16

Kapénková hadice

208

Celkem

2765

5.1.4.1 Dimenzování potrubí Hlavní potrubí použité k přívodu vody k jednotlivým sekcím bude použito polyetylénové potrubí PE 100 DN 90 PN 10 a jako sekční potrubí bude použito polyetylénové potrubí PE 100 DN 63 PN 10, PE 100 DN 40 PN 10 a PE 100 DN 40 PN 10. Na sekčním potrubí budou připojeny postřikovače pomoví navrtávacího pasu a pružné hadice Funny Pipe. Ve výkresu č.4 jsou znázorněny trasy a dimenze potrubí.

Celková potřebná délka potrubí:

71

PE 100 DN 90 PN 10………………...750 m PE 100 DN 63 PN 10………………..570 m PE 100 DN 40 PN 10…….……….….750 m PE 100 DN 32 PN 10………….……1700 m Funny Pipe………………….……..….120m

Tab.č. 6 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce

Délka úseku [m] 36 15 16 13 13

Průtok na Tloušťka Průměr stěny úseku potrubí [mm] [l/min] DN63 5,8 195 DN63 5,8 130 DN40 3,7 65 DN32 3 43 DN32 3 22 Σ=

Ztráty na úseku [bar] 0,19 0,03 0,09 0,1 0,03 0,44*

*0,4 = 0,04 MPa 5.1.4.2 Řídicí systém Řídicí systém je tvořen 8 bateriovými autonomními řídicími jednotkami, které ovládají 16 elektromagnetických ventilů pomocí jednosměrného elektrického proudu. Rozmístění bateriových řídicích jednotek do plochy je znázorněno ve výkresu č.6 . Bateriový řídicí systém je velmi cenově výhodný a z hlediska stavebních a montážních prací zde nejsou patrny žádné možné komplikace. Jeví se jako optimální řešení pro realizaci návrhu zavlažované plochy. Cenová kalkulace včetně stavebních prací a montáže se nachází ve výkazu výměr č.4. 5.1.4.3 Návrh čerpadla Pro variantu B jsou vstupní požadavky průtoku 200 l/min a tlaku 0,75 MPa. Účel splňuje čerpadlo s následujícími parametry, které bude umístěno v akumulační nádrži.

Ponorné čerpadlo Calpeda 4 SD 15/17, 400 V, 4,0 kW Franklin Jedná se o ponorné čerpadlo s výkonem motoru 4,0 kW s připojením k třífázovému zdroji elektrického proudu. Čerpadlo bude umístěno v horizontální poloze, aby byl zajištěný stálý ponor čerpadla pod kolísavou hladinou. Je nutné, aby bylo čerpadlo

72

umístěno v chladícím plášti, který bude zajišťovat optimální pracovní teplotu. Ponorné čerpadlo je zvoleno na základě optimálního pracovního bodu čerpadla, které určuje výkonnostní křivka čerpadla. 5.1.4.4 Závlahový cyklus Doporučená závlahová dávka pro trávník je 25 – 40 mm a bude rozdělena do třech závlahových cyklů týdně. V každém závlahovém cyklu bude trávník zavlažen 12 mm sloupcem vody. Pro keřové a trvalkové výsadby je doporučené množství závlahové dávky 50 mm a závlahový cyklus bude probíhat také třikrát týdně s delší dobou závlahového cyklu, aby byla v půdě vytvořena dostatečná zásoba vody. Dle orientačního vzorce pro výpočet závlahového cyklu bude závlaha trvat 6,9 hodin.

73

6 DISKUZE V současné době je možné zaznamenat u nově vznikajících průmyslových objektů snahu o zlepšení kvality pracovního prostředí a tím zlepšení vzhledu okolí a zvýšení image podniku a zaměstnancům vytvořit lepší pracovní prostředí. Snahou projektanta Snahou projektantu je zajistit systém ekonomicky únosný a zároveň splňuje nároky na rovnoměrnost dodávky vody. V případě modelového objektu výrobního podniku v Hustopečích se jedná o zahraničního investora, který považuje vzhled a estetické hledisko objektu za velmi důležité.

Návrh závlahové soustavy Pro modelový objekt návrhu závlahového systému byly navrženy dvě varianty automatického závlahového systému. Vzhledem k tomu, že se jedná o travnaté plochy a plochy výsadeb okrasných keřů a výsadeb, je použití a rozmístění závlahových detailů pro obě varianty stejné. Varianty se zabývají technickým řešením závlahového systému z hlediska dimenze potrubí a s tím související návrh čerpadla a volby řídicího systému. Vzhledem k tomu, že se jedná o reálný objekt, je potřeba navrhnout cenově optimální způsob závlahy. Ve variantě A byla použita menší dimenze potrubí a proveden detailní rozbor možných způsobů řídicích systémů a ve variantě B je zvýšena dimenze potrubí a vybrán na základě výsledků varianty A bateriový způsob řízení. Ke každé variantě je navrženo čerpadlo, které bude umístěno v akumulační nádrži. Varianta B s použitím větších dimenzí potrubí a bateriovým řídicím systémem je pro realizaci závlahy nejoptimálnějším a technicky nejjednodušším řešením.

Pořizovací náklady závlahového systému Obě zpracované varianty obsahují položkový rozpočet prací souvisejících s vybudováním závlahového systému. Varianta A charakterizuje tři možné způsoby řízení automatické závlahy a pro každý způsob je vypočítána celková cena pořizovacích nákladů. Pořízení kabelového řídicího systému včetně stavebních a instalačních prací by bylo za 1 102 103 Kč, z čehož 570 660 Kč tvoří náklady na materiál. Dekodérový systém je systémem

74

nejdražším a jeho celková cena činí 1 202 668,5 Kč a náklady na materiál jsou 671 245 Kč. Bateriový systém se jeví z hlediska ekonomické a technické náročnosti jako nejdostupnější a náklady na pořízení jsou 1 098 241 Kč, z čehož materiál tvoří 566 798 Kč. Varianta B vychází z výsledků varianty A, ve které byly posouzeny celkové náklady závlahového systému z hlediska způsobů řízení automatické závlahy a s tím spojené realizace závlahového systému. Celkové náklady včetně stavebních prací jsou 957 127 Kč, z čehož náklady na materiál jsou 448 617 Kč. Z ekonomického hlediska i z hlediska technického je tato varianta optimální.

Provozní náklady závlahového systému Zdrojem vody je čistírna odpadních vod, vlastněná investorem. V provozních nákladech závlahového systému se promítne spotřeba elektrické energie čerpadla umístěného v akumulační nádrži. Každým rokem je třeba bateriovém řídicím systému vyměnit 9V baterie a před příchodem zimního období systém zazimovat. Je třeba provádět pravidelnou kontrolu funkčnosti závlahového systému.

Celkové zhodnocení studie závlahového systému Pořízením závlahového systému objektu výrobního areálu v Hustopečích je poměrně velkou investicí do nevýrobní části průmyslového podniku. Celková efektivita závlahy ovšem přinese příjemné pracovní prostředí a vysoký estetický dojem z ploch okolí výrobního objektu. Závlaha je navržena tak, že travnaté plochy jsou zavlažovány postřikem třikrát týdně a keřové a trvalkové výsadby jsou zavlažovány kapénkovou hadicí s podobným závlahovým cyklem. Výhodou tohoto závlahového systému využití vody z čističky odpadních vod, která je akumulována v retenční nádrži. Tímto je provoz závlahy z hlediska provozních nákladů nízký.

75

7 ZÁVĚR Cílem této diplomové práce bylo zpracovat návrh automatického závlahového systému vybraného modelového objektu a navrhnout nejoptimálnější variantu z hlediska technického a ekonomického. Závlahový systém vychází z požadavků rostlin na potřeby vody v průběhu vegetačního období. Kromě těchto nároků je potřeba při návrhu zohlednit i druh půdy, osluněnou plochy a množství srážek v zavlažovaném území. Vzhledem k tomu, že rostliny jsou specifické svými požadavky na vodu, nelze obecně určit přesnou závlahovou dávku a frekvenci zavlažování. V této diplomové práci je popsána struktura automatického závlahového systému s podrobným postupem návrhu jednotlivých závlahových prvků. Pro modelový objekt byly vypracovány dvě varianty závlahového systému, které jsou odlišné dimenzí potrubního vedení a s tím souvisejících dimenzí ostatních částí závlahového systému. Nejčastějším způsobem závlahy trávníkových ploch je postřik a výsadby jsou zavlažovány kapkovou závlahou. Tyto způsoby byly využity i při návrhu závlahy v modelovém objektu. V první variantě je plocha rozdělena do velkého počtu sekcí s menší dimenzí potrubí. Podrobná rozvaha způsobu řídicího systému ukazuje technickou náročnost a finanční nákladnost celé varianty. V druhé variantě je dimenze potrubí větší a po analýze řídicích systémů ve variantě A je navržen nejoptimálnější způsob. Výsledné návrhy spočívají v co nejrovnoměrnějším dávkování vody vegetačních ploch a co nejefektivnější závlahu. Z hlediska technického i ekonomického je varianta B vhodná pro realizaci automatického závlahového systému.

76

8 SOUHRN A RESUME Cílem této práce je objasnit proces návrhu automatického závlahového systému u vybraného modelového objektu. V modelovém objektu jsou navrženy dvě varianty závlahového systému, jejich technické řešení a ekonomická bilance. Následně byla vybrána a zvolena nejoptimálnější varianta z hlediska technické proveditelnosti a ekonomické náročnosti. V literární části je popsána potřeba vody rostlinou, její příjem a výdej vody, který závisí nejen na samotné rostlině, ale i na klimatických podmínkách a dostupnosti vody obsažené v půdě. Jednotlivé kategorie vegetačních prvků mají různé požadavky na závlahu a těmto požadavkům je potřeba se přizpůsobit. Dále je zde popsán celý závlahový systém a principy jeho navrhování. V kapitole Materiály a metody jsou aplikované principy návrhy závlahového systému a charakterizován vybraný modelový objekt pro závlahu. Výsledkem celé diplomové práce je vybrána nejoptimálnější varianta z hlediska technického a ekonomického pro samotnou realizaci.

The aim of the diploma thesis is making of automatic irrigation design for particular exemplary area and proposal of most suitable option concerning technical and economical aspects. One of the inputs for irrigation proposal were plants‘ demands for water in area of interest during the growing season. Except these plant requestments there is also needed to consider the type of soil, sun exposion and the precipitation amount in the area. Because of diversity in kinds of plants there is not possible to determine one universal demand of water and irrigation cycle for all plants. In this diploma thesis

are desribed the parts of irrigation system and the

instructions how to propose irrigation designs. For irrigated area there were proposed two options of irrigation designs. The designs vary in the dimensions of main pipe which affects also dimensions of other parts of system and the number of irrigation sections. The most usual way of turf irrigation is the irrigation using the pop-up sprinklers. For other plants is ussualy used drip irrigation. These kinds of irrigations are also used in this diploma thesis .

77

The first design is based on greater number of sections using smaller dimensions of pipe diametre. The calculations of cost of control system options show the high price and technical demands of this variation. The second design is based in bigger dimensions of pipes. In this variation is used the control system which was most suitable for first variation. These options are proposed with regards to optimum quality of water distribution ensuring high efficiency. Concerning technical and economical views is the second proposal more suitable for automatic irrigation systém installation.

78

9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] TŮMA, Jan. Zavlažujeme zahradu : Moderní hospodaření s vodou. 1. vydání. Praha : Grada Publishing, spol s.r.o, 2001. 124 s. ISBN 80-247-0083-2.

[2] VEVERKA, Vladimír. Speciální mechanizace : Závlahová technika pro zahradnictví. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická unoverzita v Brně, 2003. 83 s. ISBN 80-7157-738-3.

[3] HRABĚ, František, et al. Trávy a trávníky : co o nich ještě nevíte. Olomouc : Ing. Petr Baštan - Hanácká reklamní, 2003. 158 s. ISBN 80-903275-0-8.

[4] ITTEC SPOL. S R.O., Areál obchodu a služeb, Modletice 106, 251 01 Říčany u Prahy. Kolik vody trávník vlastně potřebuje?. Garten.cz [online]. 23.03.2009 , 1, [cit. 2010-05-07]. Dostupný z WWW: .

[5] LARCHER, W. Fyziologická ekologie rostlin. Praha : Academia, 1988. 361 s. ISBN 21-102-88.

[6] ZAVADIL, CSC., Ing. Josef Efektivní a ekonomická závlaha trávníků. In . [s.l.] : [s.n.], 200?. s. 15 .

[7] HOBSTOVÁ, Klára . Návrh zavlažování okrasné plochy s využitím moderní závlahové techniky. Lednice, 2006. 70 s. Diplomová práce. MZLU v Brně.

[8] HONSOVÁ, Ing. Dagmar Evapotranspirace. In . [s.l.] : [s.n.], 13.7.2007 [cit. 201005-07]. Dostupné z WWW: .

[9] Transpirace. In . [s.l.] : [s.n.], 200? [cit. 2010-05-07]. Dostupné z WWW: .

79

[10] Les a voda . In . [s.l.] : [s.n.], 200? [cit. 2010-05-07]. Dostupné z WWW: .

[11] Obsah vody v půdě. In . [s.l.] : [s.n.], 200? [cit. 2010-05-07]. Dostupné z WWW: .

[12] Kolegium firmy Profigrass s.r.o., Ústní sdělení

[13] Oficiální stránky města Hustopeče [online]. 2008 [cit. 2010-05-08]. Http://www.hustopece-city.cz/zivotni-prostredi/priroda/priroda-mesta-hustopece.html. Dostupné z WWW: .

[14] JANDORA, Jan; STARA, Vlastimil; STARÝ, Miloš. Hydraulika a hydrologie. Brno : Akademické nakladatelství Cerm, s.r.o., 2002. 186 s. ISBN 80-214-2204-1.

[15] Vláhová potřeba . Www.meandr.cz [online]. 2005, 1, [cit. 2010-05-13]. Dostupný z WWW: .

[16] Rostlina a voda . Www.kbi.cz [online]. 2008, 1, [cit. 2010-05-13]. Dostupný z WWW: .

[17 ]http://www.garten.cz/a/cz/4154-zavlazovani-kdy-a-jak-zalevat/

[18 ]home.zf.jcu.cz/public/departments/kpu/.../predn-13-14_zs.pdf

[19 ] www.geology.cz/.../zpravy-o-vyzkumech-2002-str-199-200.pdf

[20 ] www.amet. cz

[21] www.biologie.webz.cz/www/botanika/fyziologie.html

[22 ] kbfr.agrobiologie.cz/kbfr/hnilicka/prednasky/...rostlin/.../voda.pdf

80

[23] Profigrass s.r.o., Informační podklady produktů

[24] Profigrass s.r.o.; Katalog a ceník závlahových komponentů TORO pro rok 2009/2010 Hlozova 9, 628 00 Brno [25] Toro : Instalační příručka závlahových komponentů TORO

[26] Prezentace a podklady Ing. Žáčíka, projektanta závlahových systémů TORO, ústní kontultace [27] Profigrass. s.r.o.: Podklady pro návrh

[28 ] Žáčík P. ústní sdělení a konzultace, nepublikováno

[29] http://www.gascontrolplast.cz/vodovod.html

81

10 SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK A GRAFŮ: SEZNAM OBRÁZKŮ, GRAFŮ A TABULEK Seznam tabulek: Tab. č 1 Spotřeba vody trávníkem Tab. č. 2 Doporučené závlahové dávky u vegetačních prvků Tab. č 3 Světlost přípojky potrubí Tab. č. 4 Klimatická charakteristika Tab. č. 5 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce varianty A Tab. č 6 Ztráty sekčního potrubí nejnáročnější sekce varianty A Seznam obrázků: Obr.č. 1 Kruhová varianta snímače půdní vlhkosti Obr.č. 2 Ztráty trávníku výparem Obr.č. 3 Nároky golfového hřiště na vodu Obr.č. 4 Schéma závlahového systému Obr.č. 5 Pracovní křivka čerpadla Obr.č. 6 Příčný vzorový řez potrubím Obr.č. 7 Rotační postřikovače Obr.č. 8 Osazení postřikovače Obr.č. 9 Řídicí jednotka Obr.č. 10 Kabelové čidlo srážek Obr.č. 11 Plastová šachta pro umístění ventilů Obr.č. 12 Schéma propojení elektromagnetických ventilů a řídicí jednotky Obr.č. 13, 14, 15 Distribuce vody v ploše Obr.č. 16 Čtvercový spon Obr.č. 17 Trojúhelníkový spon Obr.č. 18 Jednořadý spon Obr.č. 19, 20 Zobrazení srážkového množství na ploše Obr.č. 21 Postřikovač s tryskou s pevnou výsečí Obr.č. 22 Postřikovač s nastavitelnou výsečí Obr.č. 23 Závlaha úzkých ploch Obr.č. 24 Optimální závlaha rohů Obr.č. 25 Srážkový úhrn postřikovačů s celokruhovou výsečí a výsečí 180° Obr.č. 26 Rozmístění postřikovačů na ploše

82

Obr.č. 27 Určení tlakové řady potrubí Obr.č. 28 Fotografie modelového objektu Obr.č. 29 Rotační postřikovač TR50 Obr.č. 30 Postřikovač 570Z Obr.č. 31 Čerpadlo pro variantu A s jeho pracovní křivkou Obr.č. 32 Čerpadlo pro variantu A s jeho pracovní křivkou Seznam grafů Graf č. 1 Orientační potřeba závlahy trávníku v jednotlivých měsících

83

11 PŘÍLOHY Obrazové přílohy Výkresové přílohy

84