Trước hết ta xét về cấu tạo của hệ thống tưới nhỏ giọt
+ Tủ điều khiển: cho phép cài đặt hệ thống tưới theo ngày, thời gian tưới cho 1 lần.
+ Máy bơm: bơm nước từ nguồn cấp, bể chứa để tạo áp suất và lưu lượng cho hệ thống hoạt động.
+ Bộ lọc: là 1 thiết bị lọc nước, Để lọc các hợp chất không tan trong nước, giúp lưu thông và điều hòa lượng nước trong hệ thống tưới.
+ Van điện từ: đóng hay mở do hộp điều khiển, có tác dụng đóng mở nguồn nước, thay thế khóa bằng tay.
+ Ống dẫn nước: bao gồm các đường ống chính, ống nhánh, ống nhỏ giọt
+ Bộ châm phân tự động: giúp cung cấp dinh dưỡng theo đường ống nước đi tới cây trồng mà không cần bón thủ công vào từng gốc theo cách truyền thống.
Qua đây ta có thể thấy được, 2 yếu tố sẽ tác động chính đến việc hệ thống tưới có cung cấp đủ, đều nước trên vườn tường hay không là Máy bơm và đường ống dẫn nước.
Các bước để thiết kế được hệ thống tưới nhỏ giọt trên vườn tường hiệu quả:
Tính tổng lượng nước tưới cho vườn tường cho 1 lần tưới: cần bao nhiêu lít, tưới trong bao lâu.
Tính tổng chiều cao cột áp và áp suất hoạt động.
Tính đường ống nhỏ giọt => Đường ống nhánh cấp 1,…n =>Đường ống chính
Lựa chọn bơm phù hợp theo lưu lượng và cột áp cần.
Tính tổng lượng nước cần tưới trong 1 lần tưới:
I. Tính tổng lưu lượng nước tưới cần thiết
Qt=Lượng nước tưới cho 1 bầu 1 lần x Tổng số bầu
Giả sử, ta có tổng số bầu cần tưới là 360 bầu, mỗi bầu cần 0.04l/phút
=> Qt=360x0.04=14.4l/phút
II. Tính tổng chiều cao cột áp của hệ thống và áp suất hoạt động của đầu nhỏ giọt:
Cột áp: độ cao tính từ điểm thấp nhất đến điểm cao nhất + tổn thất áp trên co cút tê, ma sát do thành ống (ống có kích thước nhỏ hoặc ống không được nhẵn) + tổn thất áp khi chạy quá tải. Nếu có nhiều đầu nước ra thì chọn tuyến đường ống dẫn nước dài nhất tính từ vị trí bơm để tính được tổn thất áp suất cao nhất.
Cách tính thông số cột áp theo kinh nghiệm:
+ Cột áp tính từ điểm thấp nhất đến điểm cao nhất, đã trừ cột áp hồi (nghĩa là nước tự tuần hoàn trở lại máy bơm).
+ Theo kinh nghiệm lấy một co vuông bằng 3% cột áp tổng, tê lấy 2% cột áp tổng, 5m theo chiều ngang bằng 1m theo chiều cao.
+ Nếu tải có sẵn thông số tổn thất áp lực thì tính thêm tổn thất áp khi chạy quá tải.
+ Sau khi tính được cột áp thì nhân thêm hệ số an toàn là 1.4 lần cột áp tổng.
Ht=Tổng chiều cao cột nước của tất cả đường ống + Chiều cao cột nước của đầu tưới cần để hoạt động
Giả sử, chiều cao bức vườn tường là 2m, rộng 5m, áp suất hoạt động của đầu tưới là 1.5bar
=>Ht=2+1+15.3=18.3m cột nước
III. Tính kích thước đường ống dẫn
Q: Lưu lượng (m3/s)
d: Đường kính ống dẫn (m)
v: Vận tốc nước (m/s)
Đường kính ống đẩy (ống nén): Tùy theo áp suất làm việc sẽ có các yêu cầu khác nhau.
+ p < 50 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 3 - 5 (m/s).
+ p = 50 ÷ 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 5 - 6 (m/s).
+ p > 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 6 - 7 (m/s)
Theo ví dụ trên ta có Qt = 14.4 l/phút, chọn v = 3 m/s
=>d=10.1mm => chọn ống có d > 10.1mm
Để giảm tổn thất thủy lực nên chọn đường càng lớn càng tốt (tuy nhiên tốn kém hơn). Trong thực tế mạch thủy lực có thể có nhiều đoạn rẽ nhánh nên lưu lượng khác nhau dẫn đến kích thước các ống cũng khác nhau, để thuận lợi nếu khối lượng ống không nhiều lắm nên quy về một loại ống.
IV. Lựa chọn máy bơm
Để lựa chọn được máy bơm phù hợp ta cần quan tâm tới 4 yếu tố: Lưu lượng bơm, cột áp hoạt động, điện áp sử dụng, loại máy bơm.
Lưu lượng & cột áp là 2 yếu tố chính để chọn bơm:
Trục đứng là cột áp (m), trục ngang là lưu lượng (m3/h hoặc L/phút), đường cong là đồ thị biểu diễn lưu lượng & cột áp của bơm.
Điểm cột áp cao nhất có lưu lượng gần bằng không. Điểm có lưu lượng cao nhất có cột áp gần bằng không.
Phạm vi hoạt động thực tế của bơm là khoảng giữa của đồ thị.
Thông thường chọn máy bơm có trị số cột áp (H.max) cao hơn 1,5 độ cao thực tế cần bơm là thích hợp. Ví dụ độ cao cần bơm là 15m (cao khoảng 4 tầng), thì chọn loại máy bơm có cột áp tối đa (H.max) khoảng 22m. Khi đó chiếu xuống trục ngang lưu lượng sẽ thấy khoảng 40 lít/phút (2,4m3/h).
Lưu lượng trong máy bơm ghi là lưu lượng tối đa (Q. max). Lưu lượng thực tế là khoảng giữa của Q.max.
Điện áp:
Công suất ghi bằng W (watt) hoặc HP (Horse Power: Mã lực), 1HP = 750W.
Điện thế: nguồn điện cấp cho bơm là 1 pha: 220V hoặc 3 pha: 380V. Thường bơm dân dụng dùng 1 pha (220V).
Tần số: Việt Nam thường dùng tần số 50Hz. Nếu bơm 60Hz dùng với nguồn điện 50Hz sẽ làm nhanh nóng bơm.
Nguồn nước vào bơm: Nước sạch, nước thải, nước nhiễm mặn, hóa chất, chịu nhiệt, …
Ứng dụng: Xác định nhu cầu càng chính xác càng dễ chọn bơm sát với nhu cầu. Các nhu cầu phổ thông như:
Tăng áp đẩy xuống, tăng áp đẩy lên, tăng áp dân dụng, tăng áp khách sạn, tăng áp nước nóng, tăng áp nước lạnh, … Tất cả các loại bơm tăng áp đều tự động, tức là khi mở vòi sử dụng thì tự động kích hoạt bơm chạy tạo tăng áp.
Tăng áp bằng điện tử: Êm, đều áp, chịu nhiệt, nhưng không hút sâu & đẩy cao được. Loại này dùng cảm biến dòng chảy nên dòng nước chảy qua bơm trước rồi mới kích hoạt bơm hoạt động sau
Tăng áp bằng bình áp: Không Êm, đều áp và chịu nhiệt như dòng tăng áp điện tử. Nhưng lại có thể hút sâu & đẩy cao được. Loại này dùng cảm biến áp lực, khi mở vòi dẫn đến áp trong bơm bị tụt xuống và kích hoạt bơm chạy.
Tăng áp điện tử tích hợp bình áp: Tổng hợp ưu điểm của 2 loại trên, nên hội tụ nhiều ưu điểm nhất cho dòng tăng áp dân dụng. Bơm êm, đều áp, chịu nhiệt, hút sâu, đẩy cao. Loại này khởi động bằng cảm biến áp lực, sau đó chạy bằng cảm biến dòng chảy.
Tăng áp biến tần: Công nghệ bơm tăng áp cao cấp & thông minh nhất hiện nay, có thể tiết kiệm điện đến 80%. Bơm êm, đều áp, chịu nhiệt, hút sâu, đẩy cao.
Tăng áp bán biến tần: Tiết kiệm điện khoảng 20%. Bơm rất êm, đều áp, hút sâu, đẩy cao.
Bơm cấp nước đẩy cao cho dân dụng, đẩy cao cho khách sạn, bơm cấp nước lưu lượng lớn …
Bơm chìm thoát nước sạch, thoát nước thải, bơm chìm hồ cảnh, hồ cá, …
Bơm hút sâu, không hút sâu: Có loại bơm hút sâu được, có loại không thể hút sâu. Khả năng hút sâu thường = ½ công suất hút sâu tối đa ghi trong bơm, do đó lắp đặt bơm càng gần nguồn nước càng tốt.
Trở lại ví dụ trên, có Qt=14.4 l/phút, Ht=18.3 m => ta tra đồ thị bơm để lựa chọn bơm phù hợp với lưu lượng và cột áp ta cần.