Как работает водонапорная башня

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 м 3 . 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.

Читайте также:  Исход поражения человека электрическим током

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.

Водонапорная башня – незаменимая часть системы автономного водоснабжения. Ее можно увидеть в любом старинном городе.

Но если в городах водонапорные башни сохранились лишь в качестве исторических памятников, в небольших населенных пунктах их до сих пор используют по прямому назначению. Когда же впервые появилась первая водонапорная башня, каково было ее предназначение и принцип работы?

Экскурс в историю

Водонапорная башня – это сооружение, состоящее из накопительного резервуара и основания.

Она является частью системы водоснабжения и предназначена для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети.

Благодаря наличию накопительной емкости, она позволяет создавать запас воды и регулировать график работы насосных станций.

Устройство водонапорной башни очень простое. Конструкция сооружения состоит из основания, опорной трубы и накопительной емкости, располагаемой сверху.

Такая особенность позволяет осуществлять подачу воды без применения специального оборудования. В трубопроводы вода поступает самотеком под собственным давлением.

Прообразом водонапорных башен являлись специальные накопительные емкости, использовавшиеся людьми еще 5 тысячелетий назад.

А строительство башен началось в средние века, когда самотечные системы водоснабжения уже не могли обеспечивать водой стремительно растущие города.

В России такое гидротехническое сооружение впервые появилось в Пскове. Именно в этом городе был построен первый водопровод. А в XVIII веке они стали возводиться повсеместно.

Стоит отметить, что старинные водонапорные башни возводились преимущественно из камня. Чуть позже камень заменили красным кирпичом.

И лишь во второй половине XX века для строительства этих сооружений начали применять стальные листы. Идея по замене камня сталью принадлежит советскому инженеру Рожновскому. Он же предложил модернизировать систему путем установки насосного оборудования, с помощью которого резервуар заполнялся водой.

Функциональные возможности

Высота водонапорной башни, как правило, не превышает 35 метров. Этот показатель напрямую зависит от высоты обслуживаемых зданий. То есть емкость, в которой накапливается вода, должна располагаться выше мест распределения.

Читайте также:  Как очистить леща от чешуи

В функции данного гидротехнического сооружения входит следующее:

  1. подача жидкости в трубопроводы под давлением, определяемым высотой расположения резервуара;
  2. обеспечение равномерного давления при интенсивном водопотреблении;
  3. обеспечение резерва воды на случай пожара, выхода из строя основной станции водоснабжения, в том числе при отключении электроэнергии.

Вода в гидротехническое сооружение поступает из скважины или другого источника (реки, озера и пр.). Поэтому его устанавливают в непосредственной близости к источнику. В емкость жидкость поступает с помощью насосного оборудования, работающего от электросети.

Виды гидротехнических сооружений

Водонапорная башня, принцип работы которой остался неизменным с конца XIX века, может возводиться в нескольких вариациях.

Но их отличие заключается только в материале, применяемом при строительстве гидротехнических сооружений.

Камень или кирпич. Первые объекты водоснабжения строились именно из камня. Чуть позже его заменили кирпичом.

Сейчас эти материалы не применяют, но старинные башни до сих пор сохранились. А некоторые из них продолжают активно эксплуатироваться.

Железобетон

Этот материал был востребован во времена Советского Союза.

Железобетонные конструкции использовались преимущественно для хранения резервного запаса воды. А бак водонапорной башни из железобетона вмещал до 150 кубометров воды.

Сталь

Из листовой стали проектировались башни Рожновского. Причем их возводили с помощью заводских заготовок. Стальная конструкция отличается прочностью и легкостью установки.

Первые резервуары устанавливали на опоры. А изготавливали их из дерева – самого доступного материала. Сейчас дерево не применяется ввиду высокого риска образования грибков, ухудшающих качество воды.

Особенности конструкции

Внешне сооружение может напоминать форму призмы, пирамиды или бочки. Но схема водонапорной башни от формы не изменяется.

Бесперебойную подачу воды обеспечивают следующие элементы:

  • опорная часть или ствол;
  • накопительная емкость;
  • лестницы, располагаемые снаружи и внутри (могут заменяться скобами с боковым ограждением);
  • вентиляционный и смотровой люки, располагающиеся на крышке емкости;
  • трубопровод, через который подается и отводится вода;
  • переливное устройство, предотвращающее переполнение бака;
  • датчики уровня воды;
  • приборы, передающие диспетчеру информацию о состоянии сооружения.

Наполнение бака производится с помощью насосной станции, которая устанавливается в непосредственной близости к водонапорной башне.

Накопительный бак

Резервуар устанавливается на основание водонапорной башни. Его форма может быть как прямоугольной, так и цилиндрической.

А объем варьируется от нескольких десятков до нескольких тысяч кубометров. Первый вариант используется в качестве накопителя воды для использования в личных нуждах, а второй – для обеспечения бесперебойной подачи воды на промышленных предприятиях.

Опора

Высота опоры вместе с баком редко превышает 35 метров. От этого параметра напрямую зависит, какое в водонапорной башне давление воды будет поддерживаться.

То есть чем выше опора, тем сильнее давление. Однако слишком высокая опора способна осложнить работу насосного оборудования.

Водопровод

Водопровод объекта водоснабжения состоит из двух труб – подающей и отводящей.

Через подающую трубу производится накачивание воды в накопительный бак. Отводящая труба водонапорной башни служит для подачи воды в места потребления.

Вентиляционный и смотровой люки

Вентиляционный люк располагается в верхней части корпуса бака. Его функция заключается в предотвращении создания вакуума внутри накопителя.

Воздухообмен позволяет предотвратить застаивание воды, в результате которого происходит размножение патогенных микроорганизмов. Высота крышки люка над поверхностью резервуара составляет не менее 20 см.

Смотровой люк позволяет производить обслуживание водонапорной башни. Продлить срок службы сооружения удастся путем проведения работ по покраске, удалению ржавчины внутри бака, промывке и дезинфекции, заделыванию трещин. Эти работы необходимо выполнять через каждые 3-4 года.

Как работает гидротехническое сооружение

Принцип работы данного сооружения заключается в эффекте закона о сообщающихся сосудах.

Он заключается в следующем:

  1. насос через подающую трубу закачивает в бак воду, забирая ее из скважины или водохранилища;
  2. так как бак располагается высоко, вода под собственным напором поступает в отводящую трубу, а далее в систему водоснабжения;
  3. если расход воды небольшой, бак заполняется постепенно;
  4. датчик, установленный в резервуаре, отключает насос, когда уровень воды доходит до максимальной отметки;
  5. когда уровень жидкости приближается к минимальному, другой датчик включает насос.

Система водонапорной башни настолько проста, что заставляет усомниться в ее надежности. Однако за несколько веков эксплуатации она доказала свою эффективность.

Заключение

Бесперебойная работа водонапорной башни возможна только при своевременном обслуживании, проводимом через каждые 3-4 года.

Это сооружение позволяет создать запас воды, способный удовлетворить нужды, как личного подсобного хозяйства, так и крупного промышленного предприятия.

Видео: Водонапорная башня — как работает и ее устройство

Водоснабжение большинства населенных пунктов вызывает сложности. Поэтому нельзя обойтись без водонапорных башен, которые стабилизируют напор и равномерную подачу ресурса во все дома. Такая конструкция может быть устроена по-разному, но это не влияет на ее работоспособность.

Определение и назначение водонапорной башни

Водонапорная башня представляет собой высокое гидротехническое сооружение. Она предназначена для перекачки и хранения больших объемов воды. Внутренняя конструкция выполнена в виде труб, поднимающихся на разную высоту. При помощи такого строения население может пользоваться водой с подачей хорошего напора. Общий объем резервуара, который присутствует в водонапорной башне, составляет 50 куб.м. Является хорошей альтернативой другим видам водоснабжения.

Преимущественно похожие резервуары конструируются в садоводческих районах, где происходит массовое потребление воды. Установка выполняет следующие функции:

  • поддерживает давление в системе трубопровода, чтобы человек мог пользоваться ресурсом без потери силы напора;
  • имеет аварийный запас воды, поэтому если необходимо произвести ремонт на источнике, не нужно отключать водопотребление у абонентов;
  • готовит воду к употреблению с помощью специальных очистителей;
  • выравнивает работу насосного оборудования, чтобы не происходили сбои и большие скачки давления.
Читайте также:  Как найти активное напряжение

Независимо от конструкционных особенностей водонапорная башня всегда имеет одинаковое предназначение. Если строение свою функцию не выполняет, необходимы ремонтные работы.

Виды сооружений

Внутри высокого сооружения имеется трубопроводная магистраль, внутри каждой установлен отдельный рабочий механизм. Существует несколько видов водонапорных башен, которые различаются внешним видом и особенностью работы.

  • Строение, выложенное камнем. Такие варианты сооружали еще в прошлом веке. Ее основой служит каленый кирпич, который выдерживает внушительные климатические воздействия (порывы ветра, осадки).
  • Железобетонный конструкции. Литые водонапорные башни выполнены из гиперболоидных блоков, представляют художественную ценность. Такие конструкции не уступают по прочности другим вариантам.
  • Водонапорная башня на металлической конструкции. Имеет стальной каркас, по внешнему виду может иметь различную устойчивую геометрическую форму.
  • Башня в форме «Гранаты». Изготавливается из двух конусов разного диаметра. Основанием конструкции служит опора в форме толстой трубы. Такой вариант отличается простотой монтажа, но не удобен при транспортировке, поэтому стараются перевозить конструкцию частями.
  • Индивидуальное строение. Обычно используется для частных целей. Устанавливается резервуар небольшого объема, до 500 литров, на который работает индивидуальная насосная станция. Для подготовки такого сооружения владельцу требуется соответствующее разрешение.

Высота строения выбирается так, чтобы из резервуара вода вытекала максимально быстро, без препятствий.

Любая башня подразумевает наличие специальных лестниц и перил безопасности для обслуживания.

Принцип работы

Водонапорные башни устанавливаются преимущественно в дачных поселках, частных секторах или на предприятиях. Они создают высокое давление. Соответственно, чем выше будет конструкция, тем сильнее напор в трубопроводе. Максимальная высота сооружения составляет 35 м.

Принцип работы водонапорной башни:

  1. Из организованной скважины, которая расположена в нижней центральной части ВБ, вода поступает в резервуар при помощи накачивающего насоса.
  2. После накопления в резервуаре ресурс подается в магистральные трубопроводы, подходящие к домам.
  3. Как только резервуар полностью заполнен, а водопотребление минимально, насосная станция отключается до первого объемного водозабора.
  4. В случае аварии на башне вода самостоятельно уходит по трубопроводу к потребителям до тех пор, пока бак полностью не опустошится, напор при этом имеет слабую интенсивность.

Схема устройства водонапорной башни может различаться в зависимости от установленного типа насосного оборудования.

Все работы по обустройству башен должны выполнять профессиональные работники, имеющие инструкции и конкретные навыки. Подтверждением является свидетельство о профпригодности.

Устройство

Гидротехническое сооружения имеет строгую конструкцию, которая позволяет выполнять основную задачу — поставку воды. К элементам строения относят:

  • опора – конструкция, выполненная из прочного материала;
  • накопительный резервуар – его объем варьируется в зависимости от количества обслуживаемого населения, ориентировочная вместимость 50-160 куб.м;
  • трубопроводы для приема и отвода ресурса;
  • зона перелива – позволит избежать переполнения резервуара и предотвратить аварию;
  • электрический насос – позволит быстро накачать воду в накопительную емкость;
  • приборы контроля, автоматика предназначены для регулирования давления в баке;
  • люк и наружные лестницы нужны, чтобы устраивать визуальный осмотр водонапорной башни, как внутри, так и снаружи.

Используемые материалы, очистные конструкции должны соответствовать требованиям санитарных норм.

Технические характеристики

Габариты водонапорной башни высчитываются с учетом объема:

Объем, куб.м. 10 15 25 50 160
Диаметр бака 2400 3020 3020 3020 3020
Общая высота, м 11,5 15,5 21,5 26,6 26
Вес, кг 2500 3100 5500 12000 26600

При проектировании водонапорных конструкций обязательно осуществляется контроль состояния воды. Ресурс должен обязательно соответствовать ГОСТу и санитарным требованиям. В противном случае такая скважина не должна осуществлять подачу воды для общего пользования.

Высота водонапорной башни с металлическим корпусом должна быть не более 18 м при постоянном объеме 3020 мм и весить не меньше 2,5 тонн.

Этапы монтажа

Строительство башни начинается только после точного определения места скважины. На предварительном этапе происходит исследование источника и его пригодность для человека. Дальнейшее конструирование осуществляется несколькими этапами.

  1. Устанавливается башня на монолитном фундаменте на определенную глубину, в зависимости от типа строения.
  2. Реализуется внутреннее устройство: трубопровод, лестница для обслуживания. Сразу устанавливаются разводные трубопроводы и устройство для перелива.
  3. Под башней или рядом с ней устанавливается колодец с трубами, от которого и осуществляется поставка ресурса.
  4. Основная конструкция и корпус монтируются на завершающем этапе.

В зоне действия водонапорной башни обязательно устанавливается ограждение и охранный пункт в целях защиты сооружения от неблагоприятного антропогенного воздействия. Вход на территорию водопроводного объекта несанкционированным способом запрещен. Все ворота и калитки замыкаются и пломбируются.

Перед наступлением холодных сезонов обязательно утепляют внутренние и внешние трубопроводы.

Перед монтажом конструкции, регулирующей напор воды в жилые дома, необходимо точно разработать проект, в котором указываются все детали, которые будут обеспечивать полноценное водоснабжение.

В ходе эксплуатации водонапорной башни рекомендуется ежегодно менять внешнее покрытие, если корпус изготовлен из металла. Обычно установку окрашивают голубой или серебристой водостойкой краской.

Цены на водонапорные башни

Расчет стоимости сооружения водонапорной конструкции зависит от глубины залегания источника, а также места размещения конструкции. Также на цену влияет выбор материала и монтажные работы. Влияет удаленность пункта от строительной организации, объем накопительного бака, климатические и геологические условия.

В среднем конструкция с диаметром бака 2400 мм составит порядка 220 тыс. рублей.

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*