Водонапорная башня для чего нужна: история, как работает и где применяется

история, как работает и где применяется

Содержание статьи:

1. История водонапорной башни
2. Элементы водонапорной башни
3. Характеристики водонапорной башни
4. Выбор и особенности фундамента
5. Схема работы
6. Область применения
7. Обслуживание ВБР
8. ГОСТ
9. Вопросы и ответы

Фото водонапорной башни

Водонапорная башня, названная в честь советского инженера Рожновского, представляет собой гидротехническое сооружение, благодаря которому создается запасной объем воды в период наименьшего ее потребления и транспортировка по сетям водоснабжения под необходимым давлением, когда водопотребление увеличивается.

История водонапорных башен

Подобные конструкции применялись для подачи воды в сети водопровода давно. Водонапорные башни строились из кирпича, камня, требовали длительного срока возведения и тщательного утепления емкости с водой.

В 1936 году А. А. Рожновский создал конструкцию водонапорной башни из металла. Смысл состоит в использовании металлических деталей заводского изготовления, из которых собиралось гидротехническое сооружение. Монтаж осуществляется на строительной площадке за короткое время, в отличие от традиционных конструкций, строительство которых длилось более 6 месяцев.

Конструкция Рожновского не требовала устройства обогревающей системы, для которой использовалось дизельное топливо, что в предвоенное время и во время войны значило многое.

Кроме этого инженер создал не просто технологию упрощенной сборки деталей, но еще и разработал схему автоматического управления работой гидротехнического сооружения. Изначально конструкция предназначалась для использования на железнодорожных станциях, где паровозы заправлялись водой.

Работа инженера оценена в 1942 году. Рожновскому вручили Сталинскую премию «За изобретение ускорителя набора воды в паровозы», как гласит Постановление Совнаркома СССР от 10.04.1942г.

Но еще раньше Рожновского устройством водонапорных башен интересовался русский инженер Земсков П. И., работавший на строительстве Томской водопроводной системы. В 1906 году Земсков начал исследовать проблемы эксплуатации водонапорных построек на железной дороге. Земсков первым придумал, как модернизировать гидротехническое сооружение, чтобы не утеплять водонапорную башню на зиму. В 1924 году Земсков П. И, написал труд, где подробно описал техническое устройство водонапорного сооружения на основании исследований и расчетов.

Старая водонапорная башня

Элементы водонапорной башни Рожновского

В состав гидротехнического сооружения входят:

1. опорная часть (ствол башни)
2. резервуар для воды
3. наружные и внутренние лестницы или скобы с боковым ограждением
4. смотровой люк, находящийся на крышке резервуара
5. трубопровод, подающий и отводящий воду
6. переливное устройство, предотвращающее переполнение бака водой
7. приборы, контролирующие уровень воды в баке и передающие информацию дежурному диспетчеру
8. насосная станция

Резервуар

На водонапорной башне, используемой для водопроводных сетей малой протяженности, объем резервуара цилиндрической или прямоугольной формы варьируется в пределах нескольких десятков кубических метров.

Для водопроводной сети города или промышленного предприятия объемы резервуаров варьируются от ста до двухсот тысяч кубометров воды. Выбор величины бака зависит от объема предполагаемого потребления воды.

Водонапорные башни, изготовленные по типовому проекту, имеют резервуары объемом:

1. 15 кубических метров
2. 25 куб/метров
3. 50 и 160 кубометров

В отдельных случаях на опоре возможен вариант установки двух резервуаров, расположенных по отношению друг к другу на различной высоте. Такие варианты используются, когда башня обслуживает водонапорные сети с разным напором воды в каждой.

Опора

БР монтируется на опоре, выполненной из прочного металла или железобетона. Максимальная высота водонапорной башни редко превышает 30 метров. Если сооружение располагается в городской черте, его размер по вертикали должен соответствовать высоте рядом стоящих зданий и органично вписываться в архитектуру окружающего ландшафта.

1. Объема резервуара
2. Количества этажей в зданиях, куда подается вода

Баки с вместимостью воды в пределах 5 – 50 кубических метров, устанавливаются на опорные конструкции, от высоты которых зависит давление воды в водопроводной системе. Слишком высокая опора для бака потребует лишнего расхода энергии при работе насосов, поднимающих воду на определенную высоту, и может вызвать перепад величины давления в водопроводной сети, что приводит к ее неравномерной подаче в случае пиковой нагрузки на водопроводные сети или при тушении пожара.

Водопровод

Водопровод БР состоит из– подающей и отводящей магистрали. Некоторые башни оборудуют совмещенным подводяще-отводящим трубопроводом. Через подающую трубу вода наполняет резервуар. Отводящая магистраль предназначена для подачи воды в водопроводную сеть.

Вентиляционный люк

Вентиляционные люки необходимы для предотвращения создания вакуума внутри резервуара и обмена воздушных масс в отсеках бака, предназначенных для хранения запаса вода на случай аварий или пожара. Люк располагается рядом с подводяще-отводящими на перекрытии резервуара. Высота люков над плоскостью перекрытия не может быть ниже 20 см.

Насосная станция

Насосная станция предназначена для поднятия воды в резервуар из скважины или природного водоема и располагается на удалении от водонапорной башни. Станция накачивает воду в резервуар до тех пор, пока не поступит сигнал от датчика, установленного внутри бака. По мере расходования накопленной воды, ее уровень понижается. При достижении минимального значения срабатывает датчик и включает станцию на закачку воды.

В состав станции могут входить несколько насосов, осуществляющих постоянный забор воды при самом низком уровне подземных вод, щит управления и дизельный генератор, обеспечивающий бесперебойную работу станции при отсутствии централизованного электроснабжения. Если вода поступает в башню из открытого водоема, насосная станция строится на его берегу, выше уровня воды не менее чем на полметра.

Характеристики водонапорной башни из металла

Конфигурации водонапорной башни

Наименование	10 м 3	15 м 3	25 м 3	50 м 3	160 м 3
Объем бака:	10 куб. метров	15 куб. метров	25 куб. метров	50 куб. метров	160 куб. метров
Диаметр бака, мм:	2400	3020	3020	3020	3020
Общая высота, м	11,5 м	15,5 м	21,5 м	26,6 м	26 м
Масса, кг	2500	3100	5500	12000	26600

Фундамент

Фундамент для водонапорной башни выполняют из монолитного железобетона. Особые условия к возведению фундамента предъявляются, когда башня строится на промерзающих, слабых грунтах или в зонах с сейсмичностью не выше 6 баллов. На грунтах, где имеются карстовые образования, вечная мерзлота или имеется высокий уровень сейсмичности, строить водонапорные башни не разрешается.

Схема работы автоматики водонапорной башни

Принцип работы водонапорной башни

Механический принцип работы БР основан на гидростатическом равновесии. Жидкость своей тяжестью давит на ту, что находится в трубопроводе, заставляя ее двигаться, пока давление в резервуаре и трубах не станет одинаковым. Электронасосы позволяют наполнять резервуар водой и подавать ее по вертикальным и горизонтальным трубопроводам на значительные расстояния.

Когда емкость наполнена, электрооборудование перестает работать. В часы пик увеличивается водоразбор, насосная станция не справляется со своими функциями. Тогда срабатывает специальный клапан и в сеть водоснабжения подается резервный объем жидкости, пока станция не накачает необходимый объем.

Использование автонасоса аналогично взаимодействию гидротехнического сооружения с насосной станцией. Просто насос имеет небольшой размер, как и накопительный бак.

Назначение водонапорной башни

Водонапорные башни нужны для:

1. В сельском хозяйстве для водоснабжения животноводческих ферм, полива земель
2. В жилищной сфере для создания сети холодного водоснабжения в небольших поселках
3. Снабжение промышленных предприятий водой, если того требует технологический процесс

Водонапорная башня внутри

Обслуживание башен Рожновского

Срок службы БР – 30 лет при соблюдении правил эксплуатации, которые предписывают проводить техническое обслуживание сооружения раз в 3-4 года:

1. покраска
2. удаление ржавчины внутри бака с последующей промывкой и дезинфекцией
3. ликвидация трещин и течи
4. замена первого металлического кольца
5. уход за железнобетонным основанием

При обнаружении крена башни или протекании сварных швов эксплуатация башни прекращается, воду сливают и устраняют неполадки. Если гидротехническое сооружение эксплуатируется в сильный мороз (при – 35°C и ниже), требуется выполнить теплоизоляцию бака с электроподогревом..

ГОСТ

Унифицированные железные башни Рожновского изготавливаются на основе ТП 901-5-29, утвержденного проектными организациями Советского Союза в семидесятых годах прошлого столетия. Согласно этому проекту башня содержит накопительный бак с объемом воды не более 50 кубометров. Высота опор не превышает 18 метров. Диаметр бака постоянный (3020 мм) и не зависит от объема.

Вопросы и ответы по водонапорным башням

Как узнать давление в водонапорной башне?

Для начала, Вам необходимо определить высоту подъема воды, использую формулу h=n*hэ, где n — число этажей в здании, а he — высота этажа.

Далее воспользуемся формулой Паскаля для определения давления на уровне Земли. P=ρ*g*H, где ρ — плотность воды, g — ускорение свободного падения тела, поднятого над землей, а H — высота водонапорной башни.

Применив эти две несложные формулы можно узнать какое давление в водонапорной башне на определенном этаже здания.

Из каких материалов делают водонапорные башни?

До 1936 года материалом для строительства водонапорных башен были: дерево, после кирпич. Сейчас водонапорные башни делают исключительно из металла.

Какой диаметр у водонапорной башни?

Диаметр опоры ВБР от 1 до 3 метров, а диаметр бака до 3 метров.

По каким нормам изготавливают водонапорные башни?

Водонапорные башни изготавливаются в соответствии с СНиП №2.09.03-85

Зачем нужна водонапорная башня?

Водонапорная башня используется для обеспечения водоснабжением ближайших зданий

Какая толщина металла у водонапорной башни?

Толщина ствола и купола одинакова, от 4 до 5 мм.

Чем заделать водонапорную башню?

Если свищ не большой, то на первое время можно вставить чопик. В любом случае не откладывайте ремонт, так как последствия обойдутся Вам в «копеечку».

Чем утеплить водонапорную башню?

Для предотвращения замерзания воды применяется утепление следующими материалами: минераловатная плита, листовая оцинкованная сталь, герметик (для швов).

назначение, схема и как работает

ГОСТ 25151-82, устанавливающий термины, определения для систем, оборудования водоснабжения, указывает, что водонапорная башня является напорным резервуаром для хранения воды, установленным на опорной конструкции.

СП 8.13130.2009, регламентирующий противопожарные требования при устройстве источников внешнего водоснабжения, относит водонапорные башни к пожарным резервуарам, то есть к емкостным инженерным сооружениям, предназначенным для хранения запасов воды, которые по исполнению могут быть как металлическими, так и железобетонными конструкциями.

Фото водонапорной башни А.А. Рожновского

СП 31.13330.2012 о водоснабжении, являющийся актуализированной редакцией СНиП 2.04.02-84, также рассматривает водонапорные башни в качестве источника водоснабжения для целей тушения пожаров; уточняя, что в поселках, где проживает до 5 тыс. человек, а расход воды требуется не больше 10 л/с, допустимо прокладывать тупиковые линии водоснабжения при наличии пожарного водоема, водонапорной башни, что расположены в конце таких тупиков.

Но, изначально водопроводные башни создавались, и используются до сих пор не только для целей пожаротушения, а как гидротехнические сооружения для создания запасов воды, автономного регулирования ее расхода, напора в локальной сети водоснабжения небольшого населенного пункта, предприятия, железнодорожной станции.

Следует отметить, что строительство водонапорных башен в наши дни не уникально, как в прошлом, когда построенные из натурального камня, полнотелого кирпича сооружения часто отличались вычурной архитектурной красотой, отнесшей их позднее к достопримечательностям, историческим памятникам.

Для возведения современных водонапорных башен используют типовые проекты, технические условия, например, ТУ 4741-001-76960843-2005 – о стальных унифицированных водонапорных башнях системы Рожновского; ТУ 4741-001-00237819-2006 – о водонапорных башнях Рожновского типов БР-15, БР-25.

История

Для создания запаса воды, ее самотечной подачи в населенные пункты без использования каких-либо насосных механизмов, еще в древности использовали горные озера, искусственные пруды, акведуки.

Века назад появились и первые водонапорные башни – искусственные резервуары, устанавливаемые в крепостях, замках, городах для питьевых, хозяйственных нужд защитников, населения как в мирное время, так и при осаде неприятелем. Именно эти сооружения противник стремился разрушить одними из первых, чтобы лишить обороняющихся запаса воды, в том числе использовавшейся для тушения пожаров, возникающих при осадных действиях.

Второе рождение водонапорные башни получили с изобретением паровоза, строительством разветвленной сети железных дорог, обслуживающего их инженерного станционного хозяйства в Европе, США, России; развитием промышленного производства на новых территориях, не имеющих сетей централизованного водоснабжения.

Именно простейшая конструкция, принцип работы башни сделали ее такой востребованной, актуальной в различных ситуациях:

• Возможность забора воды из любого источника – от реки, ручья до артезианской скважины.
• Установка насоса не очень большой мощности для подъема воды в бак башни на высоту 10-20 м.
• Самотечная подача воды на питьевые, технические или хозяйственные нужды под естественным напором.
• Постоянное пополнение запаса воды, используемой для повышения напора в локальной сети водоснабжения поселка, железнодорожной станции, промышленного производства.
• Использование в критических ситуациях, в том числе при тушении пожара.
• Простейшая автоматика включения заполнения бака, пуска воды.

Из-за комплекса перечисленных преимуществ, унификации комплекта водонапорной башни, которую несложно доставить на новую промышленную площадку, территорию сельскохозяйственного предприятия, строящегося жилого поселка; быстро смонтировать, установив на бетонное фундаментное основание, они востребованы в районах, где централизованное строительство наружных сетей водоснабжения в ближайшие годы не планируется.

Назначение

Водонапорная башня предназначена для следующих целей:

• Заполнения ее бака водой из ближайшего источника, включая подземные водоносные пласты, с помощью насоса/насосной станции.
• Хранения запаса воды.
• Подачи ее под собственным напором в автономную систему водоснабжения на нужды населенного пункта, производственного, сельскохозяйственного объекта.

Вторая функция водонапорной башни, как искусственного источника наружного противопожарного водоснабжения, указана в пункте 4.1 СП 8.13130.2009:

• Для защиты поселений, где жителей меньше 5 тыс.
• Отдельных строительных объектов за их чертой, не обеспеченных наружным водоснабжением.
• Объектов любого назначения, с расходом воды на тушение не выше 10 л/с.
• Зданий малоэтажной застройки площадью, не превышающей нормативную для пожарного отсека по их степени стойкости огню.

Кроме того, водонапорные башни используются в качестве дополнительного источника для заправки пожарных автомашин, когда организовывается подвоз воды к месту пожара. Для этого:

• Снаружи башни на отводящем, подводящем трубопроводе врезают патрубок с соединительной головкой для подключения, заправки пожарной автотехники.
• У водонапорной башни, а также по направлению подъезда к ней, так же как для пожарных гидрантов, водоемов, должны устанавливаться указатели расстояния до них, с использованием светоотражающих материалов.

Типы

Видов водонапорных башен несколько, зависящих в основном от материала, использованного для постройки:

• Каменные, кирпичные, редко эксплуатируемые, чаще используемые под размещение музеев, смотровых площадок, предприятий общепита.
• Из железобетонных конструкций, в основном строившиеся в СССР.
• Водонапорные баки, смонтированные на ажурных металлических опорах, созданные по проектам инженера В. Г. Шухова.
• Водонапорные цилиндрические баки, установленные на стальном рамном каркасе произвольной конструкции.
• Стальные баки переменного сечения системы инженера А. А. Рожновского, напоминающие по форме гранату с ручкой.
• Цилиндрические резервуары различных размеров, вплоть до железнодорожных цистерн, установленные на железобетонные, стальные конструкции оснований. Чаще всего это водонапорные баки в составе систем летнего водопровода дачных поселков.

Технические характеристики, устройство и элементы

Их стоит рассмотреть на примере самой распространенной конструкции таких гидротехнических сооружений, изобретенной советским инженером А.А. Рожновским в 1936 году, и настолько удачной, эффективной при использовании, что автор был в 1942 году награжден Сталинской премией.

Основной идеей талантливого изобретателя было использование унифицированного набора конструктивных элементов высотного водонапорного сооружения, в основном выполненных из металла, что позволяло их быструю транспортировку, сборку на месте за небольшой период, особенно по сравнению со строительством подобных сооружений из кирпича, железобетонных конструкций.

Огромными преимуществами нового вида таких инженерных сооружений было отсутствие необходимости в системе обогрева, что весьма важно для большинства регионов страны, а также вновь разработанная схема управления, полностью работающая в автоматическом режиме. Изобретение первоначально предназначалось для заправки паровозов на железнодорожных узлах, станциях, но стало впоследствии востребованным в других отраслях.

В состав башни Рожновского входят следующие элементы:

• Фундаментное основание, выполняемое из готовых строительных блоков или заливкой монолитной плиты.
• Ствол башни, являющийся ее опорной частью, высота которого составляет до 30 м.
• Бак, имеющий типовой размер емкостью 15, 25, 50 или 160 м³, служащий для сбора/расхода воды.
• Стальные трубопроводы для заполнения, отвода воды из бака, откуда она под собственным напором, создавая давление, поступает к потребителям.
• Наружная/внутренняя лестница или скобы для обслуживания.
• Смотровой люк в крыше водонапорного бака.
• Насос, источником воды для которого чаще всего служит подземная скважина или водоем.
• Система автоматики – контактные датчики верхнего, нижнего уровней воды в баке, реле включения/отключения электропитания насосов.
• Аварийное устройство перелива воды на случай отказа автоматики.

Схема оборудования водонапорной башни-колонны

1 – напорная труба для подачи воды из колонны в бак; 2 – рабочая переливная труба; 3 – подающе-отводящая труба; 4 – воздушная труба; 5 – бак; 6 – регулирующий объем; 7 – неприкосновенный противопожарный объём; 8 – днище бака; 9 – труба для подачи воды в сеть при тушении пожара; 10 – предохранительная переливная труба; 11 – колонна; 12 – всасывающая труба насоса; 13 – насосная станция подкачки; 14 – труба к водопроводной сети

Согласно СП 8.13130.2009 к техническим параметрам, устройству водонапорных башен предъявляются следующие требования:

• Расчетный объем воды в баке должен обеспечить наружное и внутреннее тушение пожара в обслуживаемом здании в течение 10 мин, с учетом максимального расхода на другие нужды.
• Размещение бака по высоте установки должно производиться на основании гидравлического расчета системы водоснабжения.
• Если водонапорная башня не входит в зону имеющейся молниезащиты обслуживаемого объекта, то требуется оборудование собственных устройств защиты от разряда атмосферного электричества.
• Автоматика должна обеспечивать контроль уровня неприкосновенного объема воды для целей пожаротушения, а также уровень, обеспечивающий работу насосов в безаварийном режиме.
• Степень стойкости к огню водонапорной башни должна быть не ниже II-ой.
• Для изготовления опорных стволов башен допустимо использовать стальные конструкции или местные негорючие материалы и вещества, а для баков – только сталь.
• В районах с жестким климатом допустим подогрев воды в баке при помощи паровых, водяных, электрических нагревательных устройств, греющих кабелей.

При наличии одного источника электроснабжения водонапорной башни в малонаселенных пунктах, на объектах защиты следует предусматривать установку резервного пожарного насоса с двигателем на жидком топливе, обеспеченным автоматическим пуском от аккумуляторной батареи.

Как работает

Водоснабжение жилого поселка

Принцип работы этого гидротехнического высотного сооружения основан на эффекте закона о сообщающихся сосудах:

• С помощью насоса по подающему трубопроводу происходит забор воды из подземной скважины, реки, озера в накопительный бак, смонтированный наверху башни.
• Под собственным напором, обусловленным высотой размещения бака, вода самотеком движется по подающему трубопроводу в автономную/локальную систему снабжения ее потребителей – жилых домов, промышленных, сельскохозяйственных производств. Имеется также возможность с помощью соединительных патрубков с вентилями непосредственной заправки сельскохозяйственной, поливочной, пожарной автотехники.
• При небольшом разборе воды напорный бак постепенно заполняется, и при достижении максимального уровня автоматика по сигналу электроконтактного датчика отключает подачу электропитания на насос.
• При понижении уровня до минимально установленного значения происходит включение насоса.

Простота конструкции, режима работы башни по-прежнему оставляет ее востребованным гидротехническим оборудованием за городской чертой, вне зоны действия централизованных сетей водоснабжения.

Водонапорная башня: принцип работы, назначение, характеристики

Водонапорная башня – простейшая конструкция, предназначенная для автономного регулирования расхода и напора воды в водопроводной системе. Простой принцип работы водонапорной башни определил ее широкое распространение.

Виды водонапорных башен

Подобные конструкции применяются человечеством несколько столетий. Пик их популярности приходится на конец 19 — первую половину 20 века. В то время они использовались в депо и вокзалах для обслуживания паровозов. С тех пор они утратили свое значение, но до сих пор используются, например, для автономного водоснабжения загородных участков или промышленных предприятий.

Первые водонапорные башни возводились преимущественно из красного кирпича, реже – из дерева. Затем появились железобетонные конструкции. Во второй половине 20 века ученый Рожновский предложил свою конструкцию из стальных листов.

Башня Рожновского внешне очень похожа на гранату с рукояткой. Диаметр основания водонапорной башни в 1,5-2 раза меньше диаметра бака. Преимущества такой конструкции заключаются в высокой скорости сборки (полые цилиндры сваривают из стальных листов) и простой установке на территории, а также в сравнительно небольшой массе.

Сейчас для водоснабжения чаще всего устанавливают индивидуальные резервуары в виде объемных металлических баков. В качестве опор используют стальные или железобетонные колонны.

Принцип работы водонапорной башни

Работа водонапорной башни была бы невозможна, если бы не явление выравнивания давления в сообщающихся сосудах, или гидростатического равновесия. Под действием силы тяжести вода в баке вытесняет жидкость из труб до тех пор, пока давление в емкости не станет равным давлению в системе трубопровода. На этом основывался принцип работы водонапорных башен до появления электронасосов.

С появлением электронасосов схема их работы несколько изменилась. Если ранее они были основными источниками воды в системе, то теперь стали играть роль резерва. В качестве «поставщика» воды выступает насосная станция, которая подает давление через систему труб непосредственно к потребителю.

В то же время насос накачивает воду в емкость башни до тех пор, пока она полностью не заполнится или не сработает автоматика. В момент пиковой нагрузки, когда водопотребление максимально, и насосная станция не справляется с работой, открывается клапан бака, и вода начинает поступать в систему из резерва. Происходит это до тех пор, пока станция подачи воды снова не станет справляться со своими обязанностями. После этого весь цикл повторяется.

Элементы водонапорной башни

Вне зависимости от вида и принципа работы водонапорная башня состоит из 5-6 узлов. Количество элементов может значительно варьироваться и определяется назначением сооружения, его месторасположением, удаленностью первоисточника, качеством воды и другими критериями.

Так или иначе, в составе каждой башни имеется:

1. Резервуар – стальной, железобетонный или пластиковый бак емкостью от нескольких десятков до нескольких тысяч кубических метров.
2. Опора – рамная или монолитная конструкция из железобетона, стальных балок или красного кирпича высотой не более 25-30 метров. Она должна поддерживать бак выше уровня каждого потребителя.
3. Вертикальный водопровод – подающая труба, идущая от источника и отводящая, диаметром от 200 м, которая прокладывается до водоразборной системы.
4. Вентиляционный люк – на фото водонапорной башни он показан стрелочкой. Он необходим для поддержания объема воздуха в баке и для предотвращения застоя воды.
5. Насосная станция с системами управления – отдельно стоящее сооружение, расположенное, как правило, над источником.

В конструкцию водонапорной башни может быть внедрена фильтрующая система с различной степенью очистки воды, а также блок автоматики для контроля уровня жидкости и предотвращения его падения до критического значения.

Основные функции водонапорной башни

Из принципа работы водонапорной башни вытекает ее основная функция – выравнивание графика работы насосной станции. Представим ситуацию, что насос подает воду напрямую, без промежуточного звена в виде водонапорной вышки.

По желанию каждого потребителя он включается в работу и выключается, то есть работает хаотично. В результате увеличивается износ его механизмов, энергопотребление становится неравномерным, что увеличивает нагрузку на электростанцию.

В результате обслуживающие компании вынуждены тратиться на дорогостоящий ремонт. Чтобы всего подобного не происходило, и устанавливают водонапорные башни.

Вторая функция – поддержание давления в трубопроводе. Вода, расположенная на значительной высоте, под действием силы тяжести сама создает необходимой величины давление в системе. В результате снимается нагрузка с насосной станции.

Дополнительное назначение

Другое назначение и принцип работы водонапорной башни тесно связаны между собой. Вода в источнике очень редко соответствуют установленным санитарным нормам, поэтому если она используется для бытовых нужд или для питья, водонапорная вышка используется как фильтрующая установка.

В систему подающего трубопровода встраивают фильтры грубой очистки, которые задерживают тяжелые металлы, оксиды железа и свинца, песок и другие загрязнители. В баке пода отстаивается и становится еще чище. Система очистных картриджей, установленных на подающем водопроводе, может очищать воду от болезнетворных бактерий, доставляя к потребителю идеально чистый продукт.

Создание аварийного запаса воды, который может использоваться в случае поломки водопровода или возникновения пожара – еще одна дополнительная функция водонапорной вышки.

Работа башни с автонасосом

Принцип работы водонапорной башни с автоматическим насосом практически ничем не отличается от описанной нами ранее схемы работы. Исключение составляет лишь тот факт, что в такой системе отсутствует насосная станция как таковая. Ее функцию выполняет компактный электронасос.

При снижении уровня воды в емкости ниже порогового значения системой автоматики подается сигнал, и насос начинает накачивать воду в бак. Как только резервуар полностью заполнится, ждут, пока уровень жидкости снова не упадет.

Такие системы используются чаще всего на частных и дачных участках. В качестве индикатора уровня жидкости выступает поплавок, который, опускаясь почти до самого дна, замыкает контакты и отдает сигнал реле, а то уже руководит работой насоса.

Определение характеристик

Чтобы система исправно выполняла свои обязанности, необходимо, чтобы высота водонапорной башни была больше, чем высота любого другого обслуживаемого сооружения. Именно поэтому резервуары с водой часто можно увидеть на крышах многоэтажных домов (особенно в американских фильмах). Если это условие не выполняется, то возможен застой воды в баке.

Другим важным параметром водонапорной вышки является объем рабочей емкости. Этот показатель определяется графиком расхода воды потребителями. Обычно размер емкости подбирают так, чтобы накопленной жидкости хватило для использования на протяжении дня. В таком случае насос будет включаться в работу только ночью, что снизит нагрузку на электросеть.

Особенности проектирования фундамента

Высота башни и объем бака прямым образом влияют на стоимость башни. Причем речь идет не столько о стоимости поддерживающей конструкции и резервуара, сколько о цене фундамента. Перед выбором типа и глубины заложения основания производится расчет не только на статическую нагрузку, но и на динамическую – во время наполнения бака могут возникнуть колебания, которые выведут конструкцию из равновесия.

Производится также расчет на устойчивость с учетом влияния ветровой нагрузки. Чем выше башня, тем сильнее она будет отклоняться от вертикальной плоскости при сильном и порывистом ветре. Раскачиваясь, башня начнет «беспокоить» воду, появятся волны, которые в несколько раз увеличат допустимое давление водонапорной башни на основания. В результате конструкция разрушится.

Поэтому при установке даже дачной конструкции не пренебрегайте помощью профессионалов. Потратив средства сейчас, вы сможете в будущем не беспокоиться о надежности и работоспособности своей водонапорной башни.

Как работают водонапорные башни? Водонапорная башня Рожновского :: SYL.ru

Водонапорные башни являются техническими сооружениями, которыми человечество пользуется уже не одно столетие. В Средние века эти постройки противник старался уничтожить первыми. Это заставляло местную армию быстрее капитулировать, т. к. она оставалась без воды. Сегодня водонапорные башни по-прежнему актуальны.

Водонапорная башня – специальная конструкция, необходимая, чтобы отслеживать напор воды и ее расход, что позволяет наблюдать за тем, как формируются запасы в системе водоснабжения.

Обычно башня состоит из бака (резервуар для жидкости) и ствола, на котором закреплен бак.

История возникновения

Водонапорная башня была разработана инженером А.А. Рожновским в 1936 году. До этого момента в стране использовали подобные сооружения, построенные из кирпича. Рожновский же предложил очень выгодное решение проблемы накопления и хранения воды. При этом строение очень быстро монтируется – всего 2–4 дня. На его сооружение уходят минимальные затраты. Кроме того, отсутствует необходимость обязательного подогрева, выполняемого с целью предотвращения замерзания воды.

В 1942 году А.А. Рожновский был удостоен Сталинской награды за свое изобретение.

Но башни, не нуждающиеся в подогреве, разрабатывал не только А.А. Рожновский, но и П.И. Земсков. Последний пришел к выводу, что при возведении таких сооружений можно экономить значительные денежные средства.

Железная дорога в тот момент нуждалась в больших резервуарах, где можно было бы хранить запас воды, предназначенной для паровозов. До 1951 года водонапорные башни применяли только таким образом. Но после эти строения начали появляться и в сельском хозяйстве.

Назначение водонапорных башен

Основным предназначением этих сооружений является обеспечение постоянным и бесперебойным водоснабжением небольших населенных пунктов и предприятий, занимающихся легкой промышленностью. Башни приспособлены для хранения больших запасов воды. Кроме того, если вдруг останавливаются все насосы, предусмотрена подача жидкости под небольшим напором. Здесь же хранится противопожарный и резервный запас воды. Также эти конструкции необходимы в тех местах, где электричество подается с частыми перебоями, то есть стабильная работа электронасосов просто невозможна.

Водонапорная башня Рожновского зарекомендовала себя надежностью, долговечностью и простотой конструкции. Она незаменима при условии, что сооружение эксплуатируется правильно.

Конструкция

Конструкция водонапорных башен унифицирована. Отдельные экземпляры различаются только емкостью бака и высотой ствола-опоры. Объем резервуара лежит в диапазоне от 15 до 50 м³. Высота водонапорной башни может составлять 9–25 метров. Все зависит от рельефа местности, а также того, каковы потери напора в водопроводной сети и, конечно же, этажности обслуживаемых зданий. Все необходимые расчеты проводят еще при проектировании.

Однако водонапорные башни нельзя строить в тех районах, где случаются карстовые явления, а также в условиях вечной мерзлоты. Если температура воздуха опускается ниже -20°С, то следует проводить два раза в сутки водообмен.

Внешний вид

Конструкция башни может быть выполнена из стали, кирпича или железобетона. В высоту строение может достигать нескольких десятков метров. В верхней части оно обязательно имеет емкость для воды. Чаще всего эта емкость бывает цилиндрической формы. Используемый объем резервуара зависит от мощности водопровода, обслуживающего его, и расхода воды в нем.

Например, для небольшого предприятия или деревни потребуется несколько кубических метров. В городах объем может возрастать в десятки и сотни раз.

Работа водонапорной башни зависит от:

• труб, продолженных для подачи и отвода воды;
• переливных устройств, автоматически отключающих насосы, чтобы предотвратить переполнение емкости;
• системы замера уровня воды, которая передает сигналы в диспетчерский пункт.

В некоторых случаях для водонапорного резервуара не предусматривается опора. Емкость для хранения воды устанавливается на возвышенной местности. Обычно этот способ применяют в условиях гористого рельефа.

Чаще всего баки имеют округлую форму. Технологические и архитектурно-строительные соображения диктуют нормы соотношения высоты и диаметра резервуара. Бак не должен быть очень большим, ведь в этом случае увеличивается высота подъема воды. Кроме того, в системе возникают значительные колебания напора.

Внешний вид башни должен быть эстетичным и не выбиваться из общей композиции местности. Архитектурный ансамбль района при этом продолжает быть гармоничным. Довольно часто промышленные предприятия (если имеют две и более сети разного напора) устанавливают несколько баков на башне. При этом они располагаются на разной высоте. Размер всей конструкции определяет давление воды в водонапорной башне.

Чтобы проводить обслуживание сооружения, устанавливается наружная лестница с ограждениями. Если высота составляет более двенадцати метров, то комплектация также имеет дополнительную площадку с ограждениями.

Как работает водонапорная башня Рожновского?

Напорно-разводящий трубопровод обеспечивает подачу воды в башню. Если резервуар применяется для отбора проб воды и пожаротушения, то трубопровод оснащается стояком с двумя закрытыми вентилями.

Насосная станция забирает грунтовые воды в водонапорную башню. В процессе закачки происходит фильтрация и дезинфекция воды. Из резервуара она подается по водопроводу в жилые дома.

Очень важно правильно определить высоту водонапорной башни. Резервуар должен располагаться выше последнего этажа здания. Это способствует нормальной подаче воды.

Работа насосной станции

Работа насосной станции постоянно остается интенсивной. Вода должна поступать в емкость башни и накапливаться там, пока ее потребление уменьшено. Когда же возникает потребность в большем количестве воды, накопленный водный запас начинает использоваться.

Воду подает насос. В тот момент, когда уровень жидкости в резервуаре достигает верхней допустимой отметки, срабатывает специальный датчик, и отключается насос. Так как потребление воды непрерывно, то ее уровень в емкости понижается по достижении нижнего допустимого предела. И здесь снова подается сигнал насосу о необходимости включения. Резервуар снова наполняется. По мере потребления жидкости давление в водонапорной башне понижается, что заставляет насос снова работать.

Технология обслуживания

Организация, которая эксплуатирует водонапорную башню, должна выполнять ее техническое обслуживание. В случае возникновения неисправности в системе в первую очередь необходимо слить воду, хранящуюся в резервуаре. Только после этой процедуры можно приступать к ликвидации неисправности.

Соблюдение всех необходимых технических требований по эксплуатации влияет на то, сколько прослужит водонапорная башня, и как часто будут возникать неполадки.

Комплектация установки

Каждый год количество пожаров возрастает.

Именно поэтому спрос на водонапорные башни, имеющие нестандартный размер или необычную конструкцию, постоянно растет. Такие требования возникают при подготовке запасов воды, которые понадобятся при тушении лесных пожаров.

Чаще всего водонапорные башни в комплектации имеют:

• лестницу с ограждением;
• отводящую трубу;
• подающую трубу;
• петли для подъема и установки башни;
• внутреннюю лестницу;
• верхний и нижний смотровые люки;
• скобы-льдоудержатели;
• 4 растяжки, имеющие толщину 12 мм.

Как используются водонапорные башни при низких температурах

Башни, созданные А.А. Рожновским, сегодня применяются в самых разных климатических условиях, в том числе и в условиях низкой температуры. Но даже эти конструкции имеют ограничения, что не дает возможности использовать их в следующих условиях:

• в зимний период расчетная температура не должна быть ниже -35°С;
• приемлемой массой снегового покрова является 100 кгс/м и менее;
• возможное давление ветра — 38 кгс/м и менее;
• отсутствуют грунтовые воды;
• допускаемой сейсмической активностью в районе может быть 6 баллов и ниже;
• грунты должны быть не пучинистые, не просадочные, т. е. однородные.

Решающую роль во время установки водонапорной башни Рожновского играет учет пределов минусовой температуры. К примеру, процесс установки и эксплуатации конструкции невозможен в условиях вечной мерзлоты или в зоне развития карстового процесса.

В большинстве случаев водонапорную башню нет необходимости утеплять специальными средствами. Обычно происходит естественное образование тепловой «рубашки».

Если вода используется в штатном режиме, то она просто-напросто не успеет замерзнуть. В случае если она применяется реже, то на резервуар можно установить дополнительный «шатер» из дерева, который замедлит процесс замерзания. Когда водонапорная башня используется в полевых условиях, то перед зимой воду следует слить, чтобы предотвратить ее замерзание.

При подготовленной площадке монтаж конструкции в большинстве случаев занимает не более трех дней. Основой служит железобетонный монолитный фундамент, предусматривающий закладные детали. К ним приваривается днище опоры. Далее нижняя часть обсыпается грунтом, высота которого должна составлять не менее 2,5 метра. Этот грунт следует возобновлять через 3–4 года. Он нужен для предотвращения коррозии, что существенно продлит срок эксплуатации.

Кроме того, через каждые 3–4 года, а также при регулярном использовании, следует обновлять покрытие и внутренние поверхности.

Следует помнить, что если предприятие решило установить такую конструкцию, как водонапорная башня, цена будет зависеть главным образом от объема резервуара и высоты опоры.

инженерное решение на все времена

Содержание статьи:

Водонапорные башни встречаются повсеместно: в загородных посёлках, деревнях, на фермах, в тепличных хозяйствах, на территориях небольших предприятий. Что же представляют собой эти сооружения, для чего они нужны и как работают?

Что такое водонапорная башня

Водонапорная башня представляет собой гидротехническое сооружение, основное назначение которого — хранение и подача воды. Конструктивно представляет собой резервуар (как правило, цилиндрической формы), который установлен на определённой высоте от поверхности земли; насосное оборудование; трубопроводы. Объём резервуара рассчитывается исходя из величины мощности водопровода и расхода воды.

Первые водонапорные башни были возведены несколько столетий назад. В России едва ли не единственным заказчиком строительства водонапорных башен в течение длительного времени являлась железная дорога, нуждавшаяся в объёмных резервуарах, где можно было бы накапливать запасы воды для «заправки» паровозов. До сих пор на многих станциях сегодня можно увидеть старые кирпичные башни, сохранившиеся ещё с 19 века.

Картина изменилась с 1951 года, когда началось массовое возведение водонапорных башен в сельской местности, где, собственно, и по сей день находится большинство таких сооружений. Речь идет о так называемых башнях Рожновского, конструкция которых была разработана инженером А.А. Рожновским в далёком 1936 году.

Это было революционное техническое решение. Унифицированные экономичные металлические башни, которые монтируются всего за 2 — 4 дня, выполняют свои функции без необходимости зимнего подогрева воды. На основе конструктивных решений Рожновского построено большинство водонапорных башень на территории нашей страны. Следует добавить, что значительный вклад в их разработку внёс также инженер П.И. Земсков.

Водонапорные башни расположены по всему миру. Отличаясь конструктивными элементами, размерами и рабочими характеристиками, они, тем не менее, очень схожи по устройству и имеют одни и те же функции. Об этом — далее

Устройство и назначение

Основные функции водонапорной башни

Водонапорная башня предназначена для обеспечения регулирования расхода и напора воды в сети водопровода в автономном режиме. Достаточно простой физический принцип работы определил развитие и широкое распространение этого вида гидротехнических сооружений.

Водонапорная башня осуществляет следующие функции:

• обеспечение поступления воды потребителям;
• равномерное распределение подачи воды при одновременном включении большого числа водопотребителей выполнение функции резервного источника водообеспечения.

Разновидности водонапорных башень

• Башни кирпичной кладки (устаревший метод).
• Железобетонные.
• Резервуары на гиперболоидных опорах.
• Бак на рамных стальных каркасах.
• Стальные резервуары переменного сечения (башни Рожновского).
• Индивидуальные резервуары.

Все водонапорные сооружения имеют одинаковый набор основных элементов, который может варьироваться в зависимости от времени постройки, требуемой производительности, уровня грунтовых вод, воды, рельефа окружающей местности. Тем не менее, существует определённый ряд обязательных конструктивных элементов, объединяющих все виды этих уникальных инженерных сооружений:

• Резервуар (бак) объёмом от десятков до тысяч кубических метров. Выполняется из стали, бетона, пластика, других антикоррозионных материалов. Устанавливается на высоте из расчёта превышения уровня дна резервуара высоты наивысшей точки потребления.
• Опора резервуара, составляющая основное «тело» башни высотой до 25 — 30 метров. Представляет собой монолитную или рамную конструкцию из стальных балок, железобетона или кирпича.
• Вертикальный трубопровод (подводящая и отводящая линии). Подводящий трубопровод, питающий бак водой, монтируется от насосов под наружную верхнюю крышку резервуара. Отводящая линия (трубопровод диаметром от 200 мм) подключается к системе водоразбора.
• Вентиляционный люк. Располагается в верхней части резервуара и предназначен для поддержания давления во время прекращения подачи воды.
• Насосное оборудование. Размещается в отдельно стоящем сооружении, построенном над источником водоснабжения. Оснащается системой управления, которая периодически включает насосы на подкачку воды в случае падения её уровня.
• Система фильтрации.

Принцип работы

В основе принципа функционирование водонапорной башни – закон сообщающихся сосудов. Под собственным весом вода из резервуара вытесняется в отводную трубу до момента выравнивания значений давления в резервуаре и давления в трубопроводах водопроводной сети потребителей. Итак, башня работает следующим образом:

• вода из источника водоснабжения насосами подаётся по трубопроводу в накопительный бак;
• из бака вода под напором, создаваемым перепадом высоты расположения резервуара и и уровня прокладки водопровода, поступает в сеть водоснабжения;
• при небольшом расходе резервуар в течение определённого времен заполняется поступающей водой, и, после достижения определённого уровня, насосы по сигналу специального датчика отключаются. Далее, по мере расхода потребителями уровень воды за счёт гидростатического давления понижается, и, по достижении определённого значения происходит срабатывание датчика, насосы включаются, и цикл повторяется.

В случае выхода из строя насоса или при внезапном отключении электричества оставшаяся в резервуаре вода продолжает бесперебойно поступать к точкам потребления в объёме, который зависит от размеров накопительного бака и минимального уровня его заполнения.

Сфера применения

Гидротехнические башни устанавливают, как правило, в локальных водопроводных системах, чаще всего в небольших населённых пунктах и на сельскохозяйственных объектах. Эти сооружения экономичны, они специально предназначены для работы в условиях ограниченных энергоресурсов и незаменимы в сфере своего применения.

Водонапорная башня, создание которой вошло в историю в качестве достаточно яркого примера изящных в своей простоте инженерных решений, в наши дни остаётся вполне актуальным, более того, необходимым, элементом водопроводной инфраструктуры.

Принцип работы водонапорной башни

Принцип работы водонапорной башни

Водонапорная башня – простейшая конструкция, предназначенная для автономного регулирования расхода и напора воды в водопроводной системе. Простой принцип работы водонапорной башни определил ее широкое распространение.

Принцип работы водонапорной башни

Работа водонапорной башни была бы невозможна, если бы не явление выравнивания давления в сообщающихся сосудах, или гидростатического равновесия. Под действием силы тяжести вода в баке вытесняет жидкость из труб до тех пор, пока давление в емкости не станет равным давлению в системе трубопровода. На этом основывался принцип работы водонапорных башен до появления электронасосов.

С появлением электронасосов схема их работы несколько изменилась. Если ранее они были основными источниками воды в системе, то теперь стали играть роль резерва. В качестве «поставщика» воды выступает насосная станция, которая подает давление через систему труб непосредственно к потребителю.

В то же время насос накачивает воду в емкость башни до тех пор, пока она полностью не заполнится или не сработает автоматика. В момент пиковой нагрузки, когда водопотребление максимально, и насосная станция не справляется с работой, открывается клапан бака, и вода начинает поступать в систему из резерва. Происходит это до тех пор, пока станция подачи воды снова не станет справляться со своими обязанностями. После этого весь цикл повторяется.

Элементы водонапорной башни

Вне зависимости от вида и принципа работы водонапорная башня состоит из 5-6 узлов. Количество элементов может значительно варьироваться и определяется назначением сооружения, его месторасположением, удаленностью первоисточника, качеством воды и другими критериями.

Так или иначе, в составе каждой башни имеется:

1. Резервуар – стальной, железобетонный или пластиковый бак емкостью от нескольких десятков до нескольких тысяч кубических метров.
2. Опора – рамная или монолитная конструкция из железобетона, стальных балок или красного кирпича высотой не более 25-30 метров. Она должна поддерживать бак выше уровня каждого потребителя.
3. Вертикальный водопровод – подающая труба, идущая от источника и отводящая, диаметром от 200 м, которая прокладывается до водоразборной системы.
4. Вентиляционный люк – на фото водонапорной башни он показан стрелочкой. Он необходим для поддержания объема воздуха в баке и для предотвращения застоя воды.
5. Насосная станция с системами управления – отдельно стоящее сооружение, расположенное, как правило, над источником.

В конструкцию водонапорной башни может быть внедрена фильтрующая система с различной степенью очистки воды, а также блок автоматики для контроля уровня жидкости и предотвращения его падения до критического значения.

Основные функции водонапорной башни

Из принципа работы водонапорной башни вытекает ее основная функция – выравнивание графика работы насосной станции. Представим ситуацию, что насос подает воду напрямую, без промежуточного звена в виде водонапорной вышки.

По желанию каждого потребителя он включается в работу и выключается, то есть работает хаотично. В результате увеличивается износ его механизмов, энергопотребление становится неравномерным, что увеличивает нагрузку на электростанцию.

В результате обслуживающие компании вынуждены тратиться на дорогостоящий ремонт. Чтобы всего подобного не происходило, и устанавливают водонапорные башни.

Вторая функция – поддержание давления в трубопроводе. Вода, расположенная на значительной высоте, под действием силы тяжести сама создает необходимой величины давление в системе. В результате снимается нагрузка с насосной станции.

Дополнительное назначение

Другое назначение и принцип работы водонапорной башни тесно связаны между собой. Вода в источнике очень редко соответствуют установленным санитарным нормам, поэтому если она используется для бытовых нужд или для питья, водонапорная вышка используется как фильтрующая установка.

В систему подающего трубопровода встраивают фильтры грубой очистки, которые задерживают тяжелые металлы, оксиды железа и свинца, песок и другие загрязнители. В баке пода отстаивается и становится еще чище. Система очистных картриджей, установленных на подающем водопроводе, может очищать воду от болезнетворных бактерий, доставляя к потребителю идеально чистый продукт.

Создание аварийного запаса воды, который может использоваться в случае поломки водопровода или возникновения пожара – еще одна дополнительная функция водонапорной вышки.

Работа башни с автонасосом

Принцип работы водонапорной башни с автоматическим насосом практически ничем не отличается от описанной нами ранее схемы работы. Исключение составляет лишь тот факт, что в такой системе отсутствует насосная станция как таковая. Ее функцию выполняет компактный электронасос.

При снижении уровня воды в емкости ниже порогового значения системой автоматики подается сигнал, и насос начинает накачивать воду в бак. Как только резервуар полностью заполнится, ждут, пока уровень жидкости снова не упадет.

Такие системы используются чаще всего на частных и дачных участках. В качестве индикатора уровня жидкости выступает поплавок, который, опускаясь почти до самого дна, замыкает контакты и отдает сигнал реле, а то уже руководит работой насоса.

Определение характеристик

Чтобы система исправно выполняла свои обязанности, необходимо, чтобы высота водонапорной башни была больше, чем высота любого другого обслуживаемого сооружения. Именно поэтому резервуары с водой часто можно увидеть на крышах многоэтажных домов (особенно в американских фильмах). Если это условие не выполняется, то возможен застой воды в баке.

Другим важным параметром водонапорной вышки является объем рабочей емкости. Этот показатель определяется графиком расхода воды потребителями. Обычно размер емкости подбирают так, чтобы накопленной жидкости хватило для использования на протяжении дня. В таком случае насос будет включаться в работу только ночью, что снизит нагрузку на электросеть.

Особенности проектирования фундамента

Высота башни и объем бака прямым образом влияют на стоимость башни. Причем речь идет не столько о стоимости поддерживающей конструкции и резервуара, сколько о цене фундамента. Перед выбором типа и глубины заложения основания производится расчет не только на статическую нагрузку, но и на динамическую – во время наполнения бака могут возникнуть колебания, которые выведут конструкцию из равновесия.

Производится также расчет на устойчивость с учетом влияния ветровой нагрузки. Чем выше башня, тем сильнее она будет отклоняться от вертикальной плоскости при сильном и порывистом ветре. Раскачиваясь, башня начнет «беспокоить» воду, появятся волны, которые в несколько раз увеличат допустимое давление водонапорной башни на основания. В результате конструкция разрушится.

Поэтому при установке даже дачной конструкции не пренебрегайте помощью профессионалов. Потратив средства сейчас, вы сможете в будущем не беспокоиться о надежности и работоспособности своей водонапорной башни.

Внешний вид

Конструкция башни может быть выполнена из стали, кирпича или железобетона. В высоту строение может достигать нескольких десятков метров. В верхней части оно обязательно имеет емкость для воды. Чаще всего эта емкость бывает цилиндрической формы. Используемый объем резервуара зависит от мощности водопровода, обслуживающего его, и расхода воды в нем.

Например, для небольшого предприятия или деревни потребуется несколько кубических метров. В городах объем может возрастать в десятки и сотни раз.

Работа водонапорной башни зависит от:

• труб, продолженных для подачи и отвода воды;
• переливных устройств, автоматически отключающих насосы, чтобы предотвратить переполнение емкости;
• системы замера уровня воды, которая передает сигналы в диспетчерский пункт.

В некоторых случаях для водонапорного резервуара не предусматривается опора. Емкость для хранения воды устанавливается на возвышенной местности. Обычно этот способ применяют в условиях гористого рельефа.

Чаще всего баки имеют округлую форму. Технологические и архитектурно-строительные соображения диктуют нормы соотношения высоты и диаметра резервуара. Бак не должен быть очень большим, ведь в этом случае увеличивается высота подъема воды. Кроме того, в системе возникают значительные колебания напора.

Внешний вид башни должен быть эстетичным и не выбиваться из общей композиции местности. Архитектурный ансамбль района при этом продолжает быть гармоничным. Довольно часто промышленные предприятия (если имеют две и более сети разного напора) устанавливают несколько баков на башне. При этом они располагаются на разной высоте. Размер всей конструкции определяет давление воды в водонапорной башне.

Чтобы проводить обслуживание сооружения, устанавливается наружная лестница с ограждениями. Если высота составляет более двенадцати метров, то комплектация также имеет дополнительную площадку с ограждениями.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Водонапорная башня, виды водонапорных башен

       Водонапорная башня – это гидротехническое сооружение, предназначенное для перекачивания и хранения воды. Существуют различные модификации и конструкции данного объекта, но всегда предполагается наличие объемного резервуара, монтированного на высоте, достаточной для эффективной прокачки всей системы подачи воды. Ключевой принцип работы – это передача жидкости от башни к потребителю в соответствие с законом сообщающихся сосудов.

      Прототипы, являющиеся прообразом современных водонапорных конструкций, известны с древности, но сооружения остаются актуальны и по сей день. Особенно в них нуждаются территории с ограниченным доступом к энергетическим ресурсам, например деревни, села, поселки.

Функционал и конструкционные разновидности водонапорных башен

      В соответствии с упомянутым ранее главным законом гидростатики жидкость заполняет все сообщающиеся сосуды в системе, занимая при этом одинаковый уровень (высоту). Соответственно, объекты, объединенные с водонапорной вышкой одним трубопроводом, считаются теми самыми сосудами. Чтобы в трубах поддерживалось необходимое давление, нужно обеспечить разницу высот этих сосудов. Правильное расположение ёмкости с водой предполагает высоту большую, чем у самой верхней точки расположения потребителя (последний этаж самого высокого дома).

      Соответственно, перед конструкторами стояла задача – установить резервуар башни на высоте, достаточной для эффективного функционирования системы водоснабжения. Расхождение во мнениях привело к тому, что сегодня известно множество инженерно-технических вариаций водонапорных башен.

В числе наиболее распространенных:

1. Кирпичная кладка (устаревший способ возведения). В этом случае элементы башни выкладываются из кирпича. 

2. Железобетонная. Использование ЖБИ позволяло создать качественные сооружения, традиционные для СССР, что могли содержать в резервуарах до 150 кубов воды.

3. На гиперболоидных опорах. Этот вид инженерных опор изобрёл русский специалист В.Г. Шухов. С конструкторской точки зрения сооружения данного типа сверхнадежны, а с дизайнерской – оригинальны (имеют определенную художественную ценность). Сам архитектор реализовал примерно 200 проектов данного типа. Сегодня метод все также актуален при возведении самых высоких построек.

4. На рамном каркасе из стали. Наиболее простые с точки зрения реализации проекты. При разработке таких сооружений могут быть выбраны любые конструкционные формы каркаса. Также возможно создание разборных опор.

5. Стальной бак переменного сечения. Два цилиндрических резервуара соединяются между собой, располагаясь на одной оси. Такую водонапорную башню называют еще башней Рожновского. Узкая труба играет роль опоры. В таком виде башня напоминает своей формой гранату старого образца (с ручкой). Подобные конструкции быстро изготавливаются и монтируются. Единственной проблемой является сложность транспортировки крупногабаритных элементов.

6. Различные индивидуальные резервуары. Речь идёт о проектах, разработанных и реализованных любым другим способом, вплоть до частных конструкций (резервуар для одного дома), но обязательно соответствующего нормативно-техническим требованиям, выдвигаемым относительно водонапорных башен.

Структура проекта водонапорной башни

      Независимо от способа возведения, башни имеют схожий набор функциональных элементов. Большее или меньшее их число, а также современность этих частей зависят от года возведения, качественного уровня подаваемой жидкости, высоты залегания грунтовых вод и т.д. В базовый набор узловых составляющих водонапорной башни входят:

1. Резервуар. Ёмкость, дно которой находится над самой высокой точкой забора воды. Она обязательно создаётся из материалов, устойчивых к постоянному воздействию воды и различных негативных природных факторов.

2. Опорная конструкция. Башня без опоры существовать не может. На архитектора возлагается задача по созданию надежной и внешне привлекательной опоры, в частности, когда речь идёт об установке башни в черте города наряду с другими архитектурными объектами. В советское время пришли к мысли о том, как легко и оригинально совместить сразу две функции – использовали стальную трубопроводную часть в качестве опоры.

3. Трубопровод(ы). Любой резервуар должен заполняться перед подачей воды в систему, а потому в конструкции башни присутствует два трубопровода. Подающая линия подводится от насосов через крышку ёмкости, а распределительная находится в нижней части резервуара и подключается к водоразбору. Напорная труба, отводящая воду, должна иметь большой диаметр (не менее 20 см).

4. Вентиляционный люк или шахта. В нижней части резервуара делают вентиляционный блок, за счет которого будет выравниваться давление внутри и снаружи.

5. Насосная станция. Это отдельная от водонапорной башни постройка, возводимая поверх скважины. За счет установленных под землёй насосов и прочего оборудования (системы и датчики, позволяющие автоматизировать рабочий процесс) подающий трубопровод эффективно перекачивает воду, заполняя резервуар до нужного (предельного) уровня.

6. Фильтрационные элементы. Распределение воды, особенно питьевой, без использования фильтров попросту недопустимо.

Функциональная значимость водонапорной башни

      Зачастую при установке водонапорных башен речь идёт о поднятии на высоту воды в объеме от 50 кубов. Потребителей у этого ресурса много и расходование осуществляется неравномерно. Классическая функция при этом может заключаться в снабжении водой тех районов, что остро нуждаются в ней (к примеру, дачных посёлков, где нет обычного водопроводного полива от централизованной системы).

     Однако существуют и другие функции, что могут выполняться таким сооружением:

• Стабилизация насосных станций. Если насосная станция будет подавать воду из скважины сразу в дома потребителей, то трубопровод и оборудование будут подвергаться частой перегрузке. Исключить поломки и аварийные остановки возможно, установив башню, что будет поддерживать давление, сохраняя функциональное состояние насосов.

• Выравнивание давления в системе. Защита от перегрузки – это не единственная польза для трубопроводной системы. Башня помогает усилить давление в самой подающей линии (на пути к потребителям). Не нужно расходовать мощность насосного оборудования для прокачки воды уже после её поднятия в резервуар.

• Наличие аварийного запаса воды. Поломка оборудование или профилактические работы не останавливают систему подачи воды, поскольку в сообщающихся сосудах перекачка осуществляется без приложения какой-либо внешней силы.

• Подготовка водных ресурсов к эксплуатации. Вода из скважины не всегда соответствует нормативным требованиям различных технических и санитарных регламентов. В связи с этим прокачка её через резервуар необходима, ведь на пути жидкости можно установить системы фильтрации, что позволяет добиться определенного уровня чистоты.

     Задача водонапорной башни предопределяет ряд её технических параметров: конструкция, высота, объем резервуара, расположение и т.д.

Заключение

     Техническая реализация системы с водонапорной башней актуальна как для обеспечения водой многочисленных потребителей, так и для индивидуального использования. Можно осуществить подключение сельскохозяйственных комплексов или жилых построек с целью экономии электроэнергии, расходуемой на поддержание давления в системе водоснабжения. При заказе инженерных работ или самостоятельной реализации проекта водонапорной башни всегда необходимо следовать регламентным требованиям, установленным относительно таких сооружений.

Как работают водонапорные башни | HowStuffWorks

Вы когда-нибудь испытывали «водный сбой»? То есть вы когда-нибудь открывали кран и обнаруживали, что из него не течет вода? Если вы получаете воду из муниципальной системы водоснабжения, ответ, вероятно, будет отрицательным.

У нас все время перебои в подаче электроэнергии. Кабельное телевидение отключается довольно часто. Хотя это встречается реже, телефонная система время от времени выходит из строя, и теперь обычным явлением является получение сообщения «все каналы заняты» при совершении междугородних вызовов.Но вода в любом городе или пригороде всегда есть. Напор воды очень надежен.

Важной причиной такого уровня надежности является водонапорная башня . Вы видите водонапорные башни повсюду, особенно если вы живете в плоской местности, заполненной небольшими городками. Каждая водная система имеет одну или несколько башен. В этой статье мы рассмотрим, как работают водонапорные башни. В следующий раз вы едете на водонапорной башне, вы будете точно знать, что он делает.

Башня, резервуар и насос

Водонапорная башня — невероятно простое устройство.Хотя водонапорные башни бывают всех форм и размеров, все они делают одно и то же: водонапорная башня — это просто большой приподнятый резервуар с водой. Например, возьмите водонапорную башню, показанную справа. Эта башня находится на холме Килл Девилс, недалеко от Китти Хок, Северная Каролина. Его высота составляет около 165 футов (50 метров).

Водонапорные башни высокие, чтобы обеспечивать давление . Каждый фут высоты обеспечивает давление 0,43 фунта на квадратный дюйм. Типичное городское водоснабжение составляет от 50 до 100 фунтов на квадратный дюйм (для крупных бытовых приборов требуется не менее 20–30 фунтов на квадратный дюйм).Водонапорная башня должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечивать такой уровень давления для всех домов и предприятий в районе башни. Таким образом, водонапорные башни обычно располагаются на высоте , и они достаточно высоки, чтобы обеспечивать необходимое давление. В холмистой местности башню иногда можно заменить простым резервуаром, расположенным на самом высоком холме в этой местности.

бак

водонапорной башни в , как правило, довольно большой. Обычный подземный бассейн на чьем-то заднем дворе может вместить около 20 000 или 30 000 галлонов (это много воды!), А типичная водонапорная башня может вместить в 50 раз больше! Как правило, резервуар водонапорной башни в подобран для удержания о ценности дня воды для сообщества, обслуживаемого башней.Если насосы выходят из строя (например, при отключении электричества), водонапорная башня удерживает достаточно воды, чтобы поддерживать поток в течение примерно дня.

Одним из больших преимуществ водонапорной башни является то, что она позволяет размеру муниципалитета своих насосов для в среднем , а не пика спроса. Это может сэкономить сообществу много денег.

Предположим, что расход воды для насосной станции в среднем составляет 500 галлонов воды в минуту (или 720 000 галлонов в течение дня).В течение дня будут времена, когда потребление воды будет намного больше, чем 500 галлонов в минуту. Например, утром многие люди просыпаются примерно в одно и то же время (скажем, в 7:00 утра), чтобы пойти на работу. Они ходят в ванную, принимают душ, чистят зубы и т. Д. Пик водопотребления может достигать 2000 галлонов в минуту в 7 часов утра — разница в стоимости между насосом на 500 галлонов в минуту и ​​насосом на 2000 галлонов очень велика. насос галлонов в минуту. Из-за водонапорной башни, муниципалитет может приобрести насос 500 галлонов в минуту, и пусть водонапорной башни обработки пикового спроса.Ночью, когда потребность обычно падает практически до нуля, насос может компенсировать разницу и наполнить водонапорную башню.

В большинстве городов люди пьют воду из колодца, реки или водохранилища (обычно из местного озера). Вода обрабатывается на водоочистной установке для удаления отложений (путем фильтрации и / или осаждения) и бактерий (обычно с помощью озона, ультрафиолета и хлора). На выходе из водоочистных сооружений — чистая вода без микробов.Насос высокого подъема нагнетает воду под давлением и направляет ее в основные питающие трубы системы водоснабжения . Водонапорная башня крепится к первичным питателям довольно просто, как показано на этой схеме:

Если насос производит больше воды, чем требуется системе водоснабжения, избыток автоматически перетекает в бак. Если населению требуется больше воды, чем может подать насос, вода вытекает из резервуара для удовлетворения потребности.

Форма и функции

Водонапорные башни бывают всех форм и размеров.Возьмем, к примеру, этот гигантский персик на шоссе I-85 в Гаффни, Южная Каролина.

В городе высотных зданий часто приходится решать собственные проблемы с давлением воды. Поскольку здания такие высокие, они часто превышают высоту, с которой может справиться давление воды в городе. Так что в высотном доме будут свои насосы и свои водонапорные башни. На следующем снимке, сделанном из Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке, на вершинах этих зданий видно как минимум 30 небольших водонапорных башен.

Еще один интересный факт о водонапорных башнях — они могут повлиять на ваши страховые ставки ! Во время пожара потребность в воде значительно возрастает и может значительно превысить мощность насосов водоочистной станции. Водонапорная башня гарантирует, что давление будет достаточным для протекания воды через пожарные гидранты. Тарифы на страхование от пожара обычно ниже в общинах, где в системе водоснабжения есть водонапорные башни.

В следующий раз, когда вы будете кататься по городу, особенно если вы проезжаете через несколько маленьких городков, найдите время, чтобы обратить внимание на водонапорные башни.Теперь, когда вы знаете, как они работают, вы будете поражены их количеством и разнообразием форм, которые они принимают!

Для получения дополнительной информации о водонапорных башнях и связанных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

,

Как работают водонапорные башни?

По инфраструктуре водонапорные башни довольно живописны. Некоторые люди превращают их в дома, когда они больше не нужны городу. Дизайнеры Pop Chart Lab создали визуальную оду систематике водонапорных башен Нью-Йорка. Но зачем нам хранить воду на высоте сотен футов над городом?

Большинство водонапорных башен — это довольно простые машины. Чистая очищенная вода закачивается в градирню, где она хранится в большом резервуаре, который может вмещать около миллиона галлонов воды — достаточно воды, чтобы управлять этим конкретным городом в течение дня.Когда региону нужна вода, водяные насосы используют силу тяжести для создания высокого давления воды. Поскольку они работают с гравитацией, они должны быть выше зданий, в которых они подают воду, чтобы добраться до самых верхних этажей. Каждый дополнительный фут высоты в водонапорной башне увеличивает давление воды на .43 фунтов на квадратный дюйм.

Вот основная схема системы водонапорных башен:

Держать воду высоко над землей играет еще одну важную роль для городской инфраструктуры.Это позволяет регионам использовать водяные насосы меньшего размера. В целом потребность города в воде колеблется в течение дня. Многие люди принимают душ перед работой и школой, но меньше людей работают много воды в 3 часа ночи без водонапорной башни, муниципалитет должен купить большой водяной насос и достаточно мощные, чтобы не отставать от пикового спроса по утрам , которые затем будут в значительной степени потрачены впустую в менее загруженные части дня на использование воды (плюс дополнительные расходы). Вместо этого, муниципалитеты могут купить насос, просто достаточно большой, чтобы удовлетворить средние потребности в воде в регионе в течение дня, и пусть сила водонапорной башни взять на себя во время с требованием превышает возможности насоса.Когда потребность в воде снижается ночью, насос может заменить воду в градирне. Кроме того, если отключится электричество и откажутся городские водяные насосы, водонапорная башня сможет поддерживать бесперебойную подачу воды в течение как минимум 24 часов.

Зайдите в водонапорную башню в Эдмонде, Оклахома:

А в Блумингтоне, штат Миннесота:

.

Посмотри на этот танк!

А вот и мойка резервуара для воды объемом 1 миллион галлонов:

Хотя водонапорные башни обычно кажутся продуктом ушедшей эпохи, они все еще очень актуальны сегодня.Луисвилл Водонапорная башня в Кентукки, построенный в 1860 году, является самым старым из сохранившихся водонапорной башни в стране, и это до сих пор. В Нью-Йорке миллионы людей до сих пор получают воду из водонапорных башен, хотя это один из последних крупных городов, который полагается на эту систему. Расположенные на вершине высоких зданий, эти водонапорные башни создают давление для потока воды, даже если электричество отключается (особенно во время пожара).

И, конечно, нельзя сбрасывать со счетов культурное значение водонапорной башни:

Каждый город заслуживает гражданского памятника размером с небоскреб своей любимой культуре.Или графин для напитков.

,

Как работают водонапорные башни?

Неудивительно, что водонапорные башни хранят воду, но менее известно, что они также хранят энергию.

Весь процесс начинается на водоочистной станции. После очистки воды механические насосы с электронным приводом направляют ее по трубам либо для удовлетворения неотложных потребностей (например, душ, посудомоечные машины и разбрызгиватели воды), либо в водонапорную башню для хранения.

«В обычный день люди включают краны и смывают воду из туалетов», — сказал Энос Иннисс, доцент кафедры гражданского строительства в Университете Миссури.«Вода, которую люди не используют — она ​​должна куда-то уходить», и это где-то водонапорная башня. [Удивительно странная физика воды]

Многие водонапорные башни высокие и выглядят как гигантские леденцы на палочке. Поскольку насосы из очистной отправить воду вверх в бак водонапорной башни, тем прирост потенциальной энергии воды, или запасенной энергии. Эта энергия позволяет воде вытекать из резервуара, превращая ее потенциальную энергию в кинетическую энергию (энергию движения), когда это необходимо, сказал Иннисс.

Водонапорная башня «Гигантский персик» в Гаффни, Южная Каролина. (Изображение предоставлено Лаурой ДиМуньо)

Более того, чем выше водонапорная башня, тем больше потенциальной энергии имеет вода, сказал он. Если водонапорная башня удерживает воду для небольшого участка, находящегося поблизости — например, кладбища, — она ​​может стоять на земле, как та, которую Иннисс сказал, что недавно видел во время поездки.

Но если водонапорная башня предназначена для удержания воды в большом мегаполисе, находящемся далеко, она, вероятно, будет высокой и с огромным резервуаром.По данным HowStuffWorks, стандартная водонапорная башня может вместить в 50 раз больше обычного бассейна на заднем дворе, который вмещает от 20 000 до 30 000 галлонов (от 76 000 до 114 000 литров) воды.

Например, водонапорная башня «Гигантский персик» в Гаффни, Южная Каролина, которая также является туристической достопримечательностью, имеет высоту 150 футов (46 метров) и вмещает 1 миллион галлонов (3,8 миллиона литров) воды, согласно данным Геологическая служба США.

«Чем выше вы поднимаетесь, тем большее давление вы можете создать внутри системы, потому что она должна падать дальше», — сказал Иннисс Live Science.

Водонапорные башни обычно заполняются, когда потребность в воде низкая. Обычно это происходит ночью, после того, как большинство людей ложатся спать. Насосы на водоочистных сооружениях продолжают перекачивать воду, но вместо того, чтобы идти в раковины людей, вода поступает в водонапорные башни для хранения.

Голубые и белые водонапорные башни в Кувейте. (Изображение предоставлено: Philip Lange Shutterstock.com)

Затем, во время утренней суеты — когда люди используют проточную воду, чтобы почистить зубы, принять душ и заварить кофе — эта накопленная вода, помимо воды, поступающей из очистных сооружений, становится по трубам в дома, сказал Иннисс.

Водонапорные башни также обеспечивают подачу воды во время отключения электроэнергии, по крайней мере, до тех пор, пока вода не закончится. По словам Иннисс, во время отключения электричества насосы на водоочистной станции, вероятно, перестанут работать (если нет генератора). Но поскольку вода в башне уже имеет потенциальную энергию, ей не нужно больше электричества, чтобы вытекать из резервуара. [5 способов очистки сточных вод от человека]

«Как только башня опустеет, мне понадобится насос, чтобы снова перекачать воду по трубе [из водоочистной станции]», — сказал Иннисс.

В больших городах, таких как Нью-Йорк, многие жилые и офисные здания имеют водонапорные башни на крышах. По словам Иннисс, эти водонапорные башни не только удовлетворяют насущные потребности, но и придают некоторым городам культовый вид.

Другие водонапорные башни также служат предметом искусства, в том числе водонапорная башня Brooks Catsup Bottle в Коллинсвилле, штат Иллинойс, и водонапорная башня в форме кукурузы в Рочестере, штат Миннесота.

Следуйте за Лаурой Геггель в Twitter @LauraGeggel .Следуйте за Live Science @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science.

,

ВОДЯНАЯ БАШНЯ | Определение

в кембриджском словаре английского языка Отверстия в крышке с освещением вода Башня и родник позволяли проникать мусору и птицам. Работы проводились недалеко от центра муниципалитета и водоемов башни , где скорость атаки была самой высокой.

Эти примеры взяты из Cambridge English Corpus и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.

Еще примеры Меньше примеров

Небольшие отверстия обнаружены на крыше башни water с подключением к водоему.Точно так же последняя коптильная камера ряда экструдировалась вверх с образованием башни для воды . Некоторые недавно построенные дома были снесены, чтобы освободить место для большого водовода между гидротехническими сооружениями и водоводом башня , но жителям пригорода не разрешили подключиться.Данные хранятся централизованно только по больницам типа « water tower », в которых открыто более 100 коек. С 1995 года на вышеупомянутой водяной башне стоят мачты.За исключением того, что насос становится водяной градирней , это точно такой же подход. ,