Вкратце:
Капельницы без компенсации давления (non-PC) могут изменять расход воды до 300 процентов в зависимости от перепада давления, обычно встречающегося в одной теплице — от 1,0 бар на входе до 0,3 бар на конце 50-метровой капельной линии. Это изменение приводит к неравномерному распределению воды, что напрямую отражается на неравномерном росте растений, с разницей в урожайности в 18-25 процентов между растениями, получающими наилучший и наихудший полив в одном и том же тепличном отсеке. Капельницы с компенсацией давления (PC) поддерживают расход воды в пределах 5 процентов в том же диапазоне давления, обеспечивая равномерное распределение воды независимо от положения в системе. В этой статье представлены данные испытаний расхода воды, полученные в ходе трех тепличных испытаний, проведенных в провинции Чжэцзян, сравнивающие производительность капельниц PC и non-PC на пяти уровнях давления, с данными об урожайности томатов, огурцов и клубники. Мы также предлагаем практические рекомендации по установке для достижения максимальной эффективности равномерного распределения воды с помощью капельниц PC в тепличных системах выращивания.
Проблема давления: как положение капельной линии влияет на скорость потока.
Фундаментальная физика капельное орошение Принцип прост: вода течет по трубе, давление падает из-за трения, и каждый капельник вдоль трубы подает воду со скоростью, определяемой местным давлением в этой точке. В типичной капельной системе теплицы, проходящей на расстоянии 40-60 метров от магистрального коллектора, давление на входе может составлять 1,0-1,5 бар, в то время как давление на дальнем конце может падать до 0,3-0,5 бар в зависимости от диаметра капельной системы, расхода и расстояния между капельниками.
Для стандартной некомпенсирующей капельницы с номинальным расходом 2 л/ч при 1,0 бар расход при 0,5 бар может упасть примерно до 1,5 л/ч — снижение на 25 процентов. При 0,3 бар расход может снизиться до 1,0 л/ч, снижение на 50 процентов. На 50-метровой капельной линии с 40 капельницами, расположенными на расстоянии 1,2 метра друг от друга, первая капельница подает 2,0 л/ч, а последняя — 1,0 л/ч. Растение на входе в капельную линию получает вдвое больше воды, чем растение на другом конце. За 12-часовой цикл полива эта разница накапливается и составляет 12 литров воды в день для первого растения — существенное преимущество в доступности воды, которое напрямую влияет на развитие корней, усвоение питательных веществ и, в конечном итоге, на урожайность плодов.
Наша команда в Sun-rainman производит компоненты для капельного орошения с 2005 года, и за последнее десятилетие мы наблюдаем устойчивый переход от некомпенсирующих к компенсирующим капельницам в тепличных условиях. Основной фактор — не цена капельниц (компенсирующие капельницы стоят примерно на 30-50 процентов дороже стандартных некомпенсирующих моделей), а окупаемость инвестиций за счет повышения равномерности полива. Увеличение урожайности на 20 процентов по всей площади теплицы, достигаемое простым обеспечением одинакового количества воды для каждого растения, окупает модернизацию капельниц за один вегетационный цикл.
Дизайн полевых испытаний: ПК против не-ПК в контролируемых условиях
Для оценки реального влияния равномерности капельного орошения с использованием плазмозаменителей мы разработали полевой эксперимент на трех тепличных площадках в провинции Чжэцзян — одной теплице для томатов в Нинбо, одной теплице для огурцов в Цзясине и одной теплице для клубники в Юхане. Каждая площадка была разделена на две равные части: секция А орошалась стандартными капельницами без плазмозаменителей (производительность 2 л/ч при 1,0 бар), а секция В — обычными капельницами. Измененный Капельницы PC (производительность 2 л/ч, диапазон компенсации давления 0,5-4,0 бар). Конфигурация капельной линии — диаметр труб, расстояние между эмиттерами, длина ряда и график полива — была одинаковой на всех участках.
Измерения расхода проводились в пяти точках вдоль капельной линии: на входе, на 25% длины капельной линии, на 50% (середина), на 75% и на дистальном конце. Каждое измерение повторялось три раза в течение цикла орошения, и регистрировался средний расход в каждой точке.
На участке выращивания томатов (Нинбо, капельные линии длиной 60 метров, 50 капельниц на линию с расстоянием 1,2 метра, входное давление 1,2 бар) расход капельниц без системы PC варьировался от 2,1 л/ч на входе до 1,3 л/ч на дистальном конце — отклонение расхода на 38 процентов от номинального значения. Капельницы с системой PC на том же участке поддерживали расход 2,0 л/ч во всех пяти точках измерения, с максимальным отклонением 0,1 л/ч (5 процентов) по всей капельной линии. Коэффициент равномерности (CU) рассчитывался с использованием стандарта. Формула ASAE S526В секции без ПК этот показатель составил 76 процентов, а в секции с ПК — 94 процента.
На участке выращивания огурцов (Цзясин, капельные линии длиной 45 метров, 38 капельниц на линию с расстоянием 1,2 метра, входное давление 0,9 бар) колебания расхода без использования капельниц были еще более выраженными. Более низкое входное давление в сочетании с потерями на трение в капельной линии привело к диапазону расхода от 1,6 л/ч на входе до 0,8 л/ч на дистальном конце — снижение на 50 процентов. Капельницы с капельницами поддерживали расход 2,0 л/ч во всех положениях, при этом коэффициент использования капель составлял 96 процентов.
На участке выращивания клубники (Юхан, капельные линии длиной 30 метров, 25 капельниц на линию с интервалом 1,2 метра, входное давление 1,0 бар) наблюдались наименьшие колебания расхода вне системы PC, при этом расход колебался от 2,0 л/ч на входе до 1,5 л/ч на дистальном конце. Меньшая длина капельных линий уменьшила потери на трение, а колебания расхода на уровне 25 процентов были заметны, но менее выражены. В секции PC расход поддерживался на уровне 2,0 л/ч во всех положениях при коэффициенте использования мощности 95 процентов.
Результаты урожайности: экономическое обоснование использования капельных систем PC Drippers.
Данные об урожайности с трех участков подтвердили, что разница в равномерности потока напрямую привела к измеримому повышению урожайности. На участке выращивания томатов секция PC произвела 74,2 кг товарных плодов на 100 растений, по сравнению с 61,8 кг в секции без PC — увеличение на 20 процентов. Размер плодов также был более однородным в секции PC: 82 процента плодов соответствовали целевому размеру (80-120 грамм), по сравнению с 64 процентами в секции без PC.
На участке выращивания огурцов наблюдалось увеличение урожайности на 24% в секции PC: 89,5 кг на 100 растений против 72,1 кг. Разница в качестве также была очевидна: огурцы из секции PC имели более однородный диаметр и длину, при этом 76% соответствовали критериям премиум-класса по сравнению с 58% в секции, не относящейся к PC. Менеджер теплицы отметил, что в секции PC было меньше деформированных или скрученных плодов, что мы объясняем более стабильным доступом к воде и питательным веществам на стадии развития плодов.
В ходе испытаний клубники было отмечено увеличение урожайности на 17 процентов: 42,3 кг на 100 растений в секции с контролируемым содержанием воды против 36,1 кг в секции без контролируемого содержания воды. Распределение размеров ягод клубники было более равномерным в секции с контролируемым содержанием воды: меньше было мелких ( 25 г). Показатель Брикса — мера содержания сахара — в среднем составил 8,2 в секции с контролируемым содержанием воды по сравнению с 7,4 в секции без контролируемого содержания воды, что свидетельствует о том, что постоянное наличие воды также улучшило параметры качества плодов, помимо простого увеличения веса.
Если спрогнозировать повышение урожайности в стандартной теплице площадью 1 гектар с 25 000 растениями, то... разница в урожайности Это означает примерно 3100-6000 кг дополнительных товарных фруктов за один цикл выращивания. При текущих рыночных ценах на тепличные овощи в Китае — примерно 3-8 юаней за кг в зависимости от культуры и сезона — дополнительный доход с гектара составляет от 9500 до 48000 юаней за цикл. Разница в стоимости между капельницами с защитой от перегрузки и без нее для установки на 1 гектаре составляет примерно 2500-4500 юаней, в зависимости от расстояния между капельницами и длины капельной линии. Срок окупаемости составляет менее одного года. цикл выращивания сельскохозяйственных культур — обычно 3-4 месяца — и капельницы PC продолжают обеспечивать преимущество в урожайности на протяжении всего срока службы, составляющего 3-5 сезонов.
Как работают капельницы для мытья посуды PC: механизм с силиконовой диафрагмой
Механизм компенсации давления в наших капельницах ZM PC основан на гибкой силиконовой диафрагме, расположенной внутри корпуса капельницы. При увеличении входного давления диафрагма отклоняется, упираясь в ограничивающее поток отверстие, уменьшая площадь поперечного сечения канала и поддерживая постоянный расход. При уменьшении входного давления диафрагма расслабляется, расширяя канал и позволяя проходить большему количеству воды при более низком давлении. Диафрагма рассчитана на поддержание постоянного расхода в номинальном диапазоне компенсации — для наших капельниц PC этот диапазон составляет 0,5–4,0 бар, что охватывает весь диапазон рабочих давлений, встречающихся в системах капельного орошения теплиц.
Компенсационный механизм добавляет примерно 2-3 грамма материала и 30-50 процентов к себестоимости производства капельниц, что является основной причиной более высокой стоимости капельниц с компенсационным механизмом по сравнению с моделями без него. Однако для тепличных хозяйств, которые поливают растения несколько раз в день и зависят от равномерного качества урожая для получения премиальных цен, дополнительные затраты незначительны по сравнению с улучшением урожайности и качества, которое мы зафиксировали в наших полевых испытаниях.
Часто дистрибьюторы задают нам вопрос о том, изнашивается ли силиконовая диафрагма со временем и снижает ли она эффективность компенсации. Мы протестировали капельницы ZM PC при непрерывном поливе под давлением 2,0 бар в течение 2000 часов — что эквивалентно примерно 200 вегетационным сезонам с ежедневными 10-минутными циклами полива. Колебания расхода воды в течение периода испытаний находились в пределах 4% от номинального значения, и диафрагма не показала видимого износа или деформации при исследовании под микроскопом. Используемый нами силиконовый материал имеет твердость по Шору А 50-60 и прочность на разрыв 12-15 Н/мм, что обеспечивает долговременную эластичность без остаточной деформации.
Рекомендации по установке для обеспечения максимальной равномерности капельного орошения ПК
Даже при использовании самых лучших капельниц PC качество установки напрямую влияет на фактическую равномерность полива в полевых условиях. Основываясь на нашем опыте работы с операторами теплиц в 76 странах, мы выявили три фактора установки, которые чаще всего снижают эффективную равномерность полива в системах капельниц PC.
Фильтрация — это первый и наиболее важный фактор.Капельницы из поликарбоната имеют меньшие внутренние каналы для потока, чем капельницы из других материалов, поскольку компенсирующая диафрагма и ограничивающее поток отверстие создают извилистый путь для воды. Используется сетка с размером частиц 120 меш или мельче. фильтр Фильтр необходим на входе в систему, чтобы предотвратить засорение компенсирующего механизма песком, органическими отложениями или частицами накипи. В наших полевых испытаниях фильтр очищался еженедельно, и в конце испытания мы осмотрели пять случайно выбранных капельниц на каждом участке. Капельницы с компенсатором отсутствовали, в то время как на участке с огурцами, где использовался фильтр без компенсатора, две капельницы были частично засорены — вероятно, потому что более низкая скорость потока на дистальном конце позволила осадку осесть в лабиринте капельницы.
Прокладка капельной линии и изменение высоты. Капельницы с регулируемой высотой компенсируют разницу давлений, вызванную потерями на трение, но они не могут полностью компенсировать разницу давлений, вызванную изменением высоты, если разница высот превышает диапазон компенсации. В теплице с разницей высот в 10 метров между входным и выходным концами, только статическая разница давлений составляет приблизительно 1,0 бар. Если давление на входе капельницы составляет 1,5 бар, то давление в нижнем конце составляет 2,5 бар — все еще в пределах диапазона компенсации 0,5–4,0 бар наших капельниц с регулируемой высотой. Но если разница высот составляет 20 метров или более, давление в нижнем конце может превысить 3,5 бар, приближаясь к верхнему пределу диапазона компенсации. Мы рекомендуем установка регуляторов давления в стратегически важных точках теплиц со значительными перепадами высот, чтобы поддерживать рабочее давление в пределах заданного диапазона капельницы PC.
Перед первым использованием необходимо промыть систему. После установки капельную линию следует промыть с открытыми капельницами в течение 10-15 минут, чтобы удалить мусор, фрагменты тефлоновой ленты или обрезки труб, которые могли попасть в систему во время сборки. В ходе полевых испытаний на томатах мы промывали систему в течение 15 минут и заметили, что вода из дистального конца становилась чистой примерно через 8 минут. Это простой шаг, который часто упускают из виду, и он напрямую влияет на первоначальную равномерность полива системы. Для получения более подробной информации о конструкции системы и выборе компонентов см. наш раздел «Наши рекомендации». руководство по системам капельного орошения.
За пределами теплицы: применение капельного орошения в полевом сельском хозяйстве.
Хотя данная статья посвящена тепличному производству, следует отметить, что преимущество компенсации давления распространяется и на открытое земледелие, особенно на холмистой местности. На типичном поле с перепадом высот 5-15 метров капельницы без компенсации давления в самой нижней точке могут получать в 1,5-2 раза больший поток, чем капельницы в самой верхней точке. Капельницы с компенсацией давления устраняют этот перепад, позволяя орошать все поле как единую зону без отдельного регулирования давления для каждого уровня высоты. Это особенно ценно для садов и виноградников с капельным орошением на склонах, где прокладка отдельных боковых линий для каждого диапазона высот значительно увеличила бы стоимость и сложность установки.
Капельницы с компенсацией давления марки ZM выпускаются с расходом от 1,0 до 4,0 л/ч, диапазоном компенсации от 0,5 до 4,0 бар и подходят для стандартных капельных трубок диаметром 16 мм и 20 мм. Для получения подробной информации о технических характеристиках и графиках производительности посетите наш сайт. капельные эмиттеры и страница микрораспылителей или свяжитесь с нашей технической командой через веб-сайт ZM.
Часто задаваемые вопросы
Какое минимальное давление необходимо для работы капельницы PC?
Как температура воды влияет на производительность капельницы PC?
Можно ли использовать капельницы PC с капельной лентой, или они предназначены только для капельного орошения?
Как рассчитать количество капельниц PC на зону?
Каков ожидаемый срок службы капельниц ZM PC?
Требуют ли капельницы с защитой от перегрузки более высокого рабочего давления, чем капельницы без защиты от перегрузки?
Завод ирригационного оборудования Yuyao Sun-rainman производит ирригационную продукцию с 2005 года, поставляя ударные дождеватели, капельницы, системы микрораспыления и фитинги для сельскохозяйственных и садоводческих предприятий в 76 странах мира. Наши капельницы с компенсацией давления марки ZM производятся на нашем заводе площадью 6800 м² в Нинбо, провинция Чжэцзян, с контролем качества каждой производственной партии. Для получения информации об ирригационной продукции ZM, подписывайтесь на нас в социальных сетях. Фейсбук или Инстаграм.