Водонапорная башня состоит из резервуара (водопроводного бака) для воды, ствола, фундамента (см. фото и чертеж), укрытия (теплоизоляции) и системы водопроводов, которые подают и отводят воду потребителям. Железобетонный фундамент башни сооружают из монолитного и сборного железобетона.
В настоящее время очень распространены металлические башни для воды индустриального производства (Рожновского), которые полностью состоят из металла, имеют различные технические характеристики, геометрические данные, размеры, высоту, объем вместимой воды. Водонакопители для дачных и сельских поселков устанавливаются на бетонный или железобетонный фундамент (смотри чертеж бетонного основания). Водонапорные баки воды делают металлическими (обычно круглыми в плане диаметром 2,6 метров). Емкость бака зависит от характера и режима водопотребления, графика работы насосов. Вместимость водонакопительного бака должна быть достаточной, чтобы в часы малого разбора собрать излишек воды, которая подается насосами, а в часы наибольшего отбора воды потребителями, когда объем превышает подачу воды насосами, пополнить недостачу воды.
Башня водопроводная - древнее сооружение в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети города, поселка, создания её запаса и выравнивания графика работы насоса.
В часы, когда подача воды насосами превышает ее потребление, водонакопительная башня наполняется водой. В часы перерывов работы насосов или в часы, когда расход воды превышает производительность насосов, недостающее количество воды поступает в сеть из башни Рожновского. Согласно ТП 901-5-29 существует следущий ряд объемов баков 15 кубов, 25 куб.м., 50 м3, и различные технические характеристики башни Рожновского, рабочее давление воды, размеры по высоте, которые представлены на чертеж водонапорной башни ВБР-15, ВБР-25 , чертеж башни Рожновского ВБР-50, ВБР-160.
Режим водопотребления в дачных поселках характеризуется большой неравномерностью расходов воды, с коэффициентом часовой неравномерности, достигающим 2,5. Это значит, что днем в период максимального потребления воды (на полив) ее часовой расход может в 2,5 раза превышать среднее значение (1/24 часть) суточного расхода на питьевое водоснабжение и технические нужды. Ночью, наоборот, расход воды резко сокращается. Непосредственное включение насоса в сеть водоснабжения без башни в условиях сильной неравномерности расхода воды привело бы к ненормальному режиму работы насоса с недостаточным напором воды или, наоборот, с малой подачей и чрезмерным давлением. На такие режимы работы насос, и сеть водоснабжения не рассчитаны, при этом в сети происходили бы глубокие перепады давления, перебои в подаче воды, резко возросло бы потребление электроэнергии. Включение в сеть водоснабжения водонапорной башни позволяет насосу и потребителям воды действовать по своим графикам подачи воды, причем насос всегда работает в расчетном, наиболее выгодном и правильном режиме.
Водонапорная башня Рожновского служит для достижения соответствия водопотребления и подачи воды насосом, для подъема воды и регулирования подачи и потребления. Регулирующий объем бака водонапорной башни можно определять по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам подачи воды насосом и потребления воды в системе. В вертикальном баке должен храниться противопожарный запас воды - необходимое количество воды для тушения пожара в первые минуты после его возникновения. Таким образом, объем водонапорной башни должен вмещать регулирующий объем бака и запас воды для тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров в течение 10 мин.
Водонапорная башня состоит (см. чертежи и фото) из водонакопительного бака, поддерживающей конструкции (ствола) и утепляющего шатра вокруг бака. В районах с мягким климатом шатры можно не устраивать, но в этом случае бак должен иметь перекрытие. Водонапорный бак оборудуют уровнемером с сигнализацией.
Водонапорные башни производство и монтаж выполняется специалистами компании "Схид-будконструкция", Киев. Различают железобетонные, кирпичные, металлические конструкции ВБР - башни для воды. Железобетонные водонапорные башни различают двух типов: со стволом в виде сплошного железобетонного цилиндрического стакана и со стволом из опорных колонн. Баки также железобетонные с вогнутым днищем. В кирпичных водонапорных башнях ствол выполняют из кирпича в виде цилиндра или многогранника, а накопительные баки с днищем - из стали. Металлические водонапорные башни Рожнова получили распространение в сельских населенных пунктах.
В крупных городах ввиду большого и сравнительно равномерного потребления воды отпадает необходимость в водонапорной башне Рожнова, так как соответствия режима работы насосов режиму водопотребления можно добиться ступенчатой работой насосов при достаточно высоком коэффициенте их использования.
Где может быть использована водонапорная башня?
Область применения водонакопительных башен: небольшие населенные пункты, дачные и деревенские поселения, базы отдыха, комплексы сельхоз назначения, удаленные от городской инфраструктуры производственные объекты.
В районах Украины с низкими температурами зимой, при необходимости нужно отапливать башню, отогревать, для этого устраивают печной обогрев, электрическим нагревательным кабелем или центральное отопление. Вода в водонакопительном баке при постоянном ее обмене (2-х, 3-х кратное в сутки) может не замерзать в зимний период; в этих случаях ограничиваются только утеплением труб, размещая их в кожухе, а пространство между стенками трубы и кожуха заполняют теплоизоляционным материалом (торфом, опилками и т. п.). При этом необходимо, чтобы теплоизоляционный материал всегда оставался сухим; с этой целью короб обивают толем или кровельной сталью.
Водонапорная башня (см. фото 3d схему) устанавливается на монолитный фундамент и приваривается к закладным изделиям, расположение которых представлено на чертеже фундамента. Монтаж выполняется работниками ООО "Схид-будконструкция", Украина на предварительно изготовленный фундамент. Железобетонный фундамент после заливки должен выстояться в течении 30 дней и набрать необходимую прочность. После этого производится возведение и монтаж.
ООО "Схид-будконструкция", Киев оказывает строительные услуги по возведению и реконструкции водонапорных башен (демонтаж башни , изготовление, монтаж системы водоснабжения), как конструкции системы Рожновского, так и по чертежам (эскизам) Заказчика. Если чертежи не сохранились, возможен выезд нашего специалиста для снятия размеров и последующего изготовления водонапорной башни аналогичной существующей. Это позволит сэкономить на устройстве фундамента т.к. как новая водонакопительная конструкция устанавливается на старый фундамент. При этом предварительно производится обследование фундамента на возможность его применения в новом строительстве. Возможно, что потребуется усиление фундамента и разработка монтажных чертежей для реконструкции старого фундамента.
Чертеж фундамента водонапорной башни Рожновского приведен для III географического района.
Башня для воды устанавливается на железобетонный фундамент (см. фото) таким образом, чтобы нижний уровень воды в ней создавал давление, при котором все потребители обеспечиваются водой. Т.е. выбор места расположения фундамента должно быть выполнено на наивысшей отметке местности при максимальной близости во-допотребителей. В таком случае работа системы водоснабжения будет самой эффективной.
Наиболее распространенными типами фундаментов являются монолитные фундаменты в виде сплошных круглых плит. Железобетонный фундамент жестко соединяется непосредственно с опорой бака посредством закладных деталей башни (на фото пластины расположены по кругу). При большой высоте сооружения башенного водоснабжения и слабых грунтах наружный диаметр фундаментной плиты может значительно превышать размеры фундамента башни Рожнова, представленного на чертеже.
Устройство фундамента башни Рожновского.
Заливка фундамента ВБР производится с выездом наших специалистов к месту монтажа. Размеры фундамента представлены для башен Рожновского 15, 25, 50 кубических метров. Выбор водонапорной башни от минимальных размеров до максимальной вместимости, производится по максимальному водопотреблению в сутки и рабочему давлению, которое необходимо в системе водонакопителя.
- для ВБР-15 - Д = 2.8 м, Н = 1.0 м - мини башня для воды;
- для ВБР-25, высота ствола 12 м и 15 м - Д = 3.5м, Н = 1.0 м;
- для ВБР-50, высота ствола 15 м - Д = 4.0 м, Н = 1.25 м;
- для ВБР-50, высота ствола 18 м - Д = 4.0 м, Н = 1.5 м - большая башня для воды.
Закладные изделия закладываются в бетон при бетонировании фундамента водонапорной башни. Перед заливкой фундамента изготавливается армокаркас и опалубка (см. на фото). Фундамент башни Рожновского может быть круглым (экономия бетона) или квадратным (простота устройства опалубки).
Щебенчатая подготовка - минимум 150 мм.
Чертеж фундамента водонапорной башни по ТП 901-5-29.
Компания «Умная Бумага»™ выпускает картонную модель этого поста в масштабе 1/87 (типоразмер H0).
Собранная модель:
Москва, проезд Черепановых, 19.
Этот пост централизации признан выявленным объектом культурного наследия Москвы: города Москвы от 27 сентября 2016 г. № 726 "О включении выявленного объекта культурного наследия "Московская окружная железная дорога. Комплекс зданий и сооружений, 1903-1908 гг., арх. А.Н.Померанцев, инж. А.Д.Проскуряков, С.Карейша, П.Я.Каменцев, П.Рашевский. Комплекс зданий и сооружений станции "Лихоборы", 1903-1908 гг., арх. А.Н.Померанцев, инж. С.Карейша: - Будка центрального управления стрелками и сигналами; - Будка центрального управлений стрелками и сигналами; - Дом начальника участка; - Жилой дом со службами (тип № 10); - Жилой дом со службами (тип № 3); -Пассажирское здание; - Здание уборной; - Будка центрального управления стрелками и сигналами; - Будка центрального управления стрелками и сигналами; - Жилой дом со службами (тип № 2); - Жилой дом со службами (тип № 3); - Жилой дом со службами (тип № 6); - Жилой дом со службами (тип № 8); - Водоемное здание; - Водоподъемное здание; - Дом коменданта при продовольственном пункте; - Дом начальника участка со службами; - Паровозное депо; - Мастерские; -Здание нефтекачки", расположенного по адресу: пр. Черепановых, д. 1, 3, 5,15,19,21, 28, 38, 40, 42, Пакгаузное шоссе, д. 11, Онежская ул., д. 2А, Михалковская ул., д. 59, в единый государственный реестр объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) народов Российской Федерации в качестве объекта культурного наследия регионального значения (ансамбля), об утверждении границ его территории и предмета охраны".
Какое-то время назад в сети встретился сюжет Раменского телевидения о старой водонапорной башне. Поначалу само существование этой башни воспринималось, как розыгрыш:
01.04.2004 г.
Водонапорная башня у Раменской церкви может упасть. Такое заключение дала экспертная комиссия Московской областной палаты строителей.
Уже сейчас водонапорная башня отклонилась от вертикали на восемь градусов, и по словам ведущего специалиста палаты строителей Сергей Петрова, с каждым днем она продолжает наклоняться. Под фундаментом образовались карстовые пустоты, которые постоянно расширяются. Чтобы обезопасить жителей окрестных домов, башню решили снести. Но вмешался Комитет по охране архитектурных сооружений. Его сотрудники утверждают, что башня – это уникальное сооружение. Работникам Комитета пришлось собрать множество материалов и разослать не одно письмо. Башню удалось отстоять. Ее не будут сносить, а демонтируют и отправят в музей водонапорных башен.
Милые, исключительно первоапрельские детали: три несуществующих организации, устаревшая на момент постройки башни технология кладки на известковый раствор и угол крена, значительно больший, чем у Пизанской башни.
Первая фотография была сделана в сентябре 2006 года. Башни Белорусского направления тогда только-только выкрасили в светло-зеленый. К сожалению, более ранние, до покраски, фотографии башни найти пока не удалось.
Башня относится к комплексу зданий Московской Окружной железной дороги. Построена в начале XX века. Находится на территории сборного призывного пункта Военного комиссариата г. Москвы. К 2012 году была отреставрирована.
Фото 2002 года:
Аналогичная водонапорная башня сохранилась на станции Лихоборы Московской железной дороги.
Эта водонапорная башня признана выявленным объектом культурного наследия Москвы: Приказ Департамента культурного наследия города Москвы от 27 февраля 2016 г. № 125 "О включении выявленного объекта культурного наследия "Московская окружная железная дорога. Комплекс зданий и сооружений, 1903-1908 гг., арх. А.Н.Померанцев, инж. А.Д.Проскуряков, С.Карейша, П.Я.Каменцев, П.Рашевский; Комплекс зданий и сооружений станции "Угрешская", 1903-1908 гг., арх. А.Н.Померанцев, инж. А.Д.Проскуряков, С.Карейша, П.Рашевский: - Пассажирское здание; - Здание уборной; - Жилой дом; - Жилой дом; - Приемный покой; - Продовольственный склад; - Дом команды; - Дом коменданта при продовольственном пункте; - Столовая при продовольственном пункте; - Водоемное здание; - Дом помощника участка пути; - Здание бани", расположенного по адресу: 1-й Угрешский пер., д. 6, 3, ЗА, ЗВ, 4, 4А, 4Г, 5, 8, выявленного объекта культурного наследия "Московская Окружная железная дорога, 1903-1908 гг., архитектор А.Н.Померанцев, инженеры Л.Д.Проскуряков, С.Д.Карейша, П.Я.Каменцев, П.И.Рашевский. Станция "Угрешская", 1903-1908 гг., архитектор А.Н.Померанцев, инженеры С.Д.Карейша, П.И.Рашевский, Л.Д.Проскуряков: - Казарма", расположенного по адресу: 1-й Угрешский пр., д. 40, стр. 1, и выявленного объекта культурного наследия "Московская Окружная железная дорога, 1903-1908 гг., архитектор А.Н.Померанцев, инженеры Л.Д.Проскуряков, С.Д.Карейша, П.Я.Каменцев, П.И.Рашевский. Станция "Угрешская", 1903-1908 гг., архитектор А.Н.Померанцев, инженеры С.Д.Карейша, П.И.Рашевский, Л.Д.Проскуряков: - Уборная при продовольственном пункте", расположенного по адресу: 1-й Угрешский пр., д. ЗБ, стр. 4, в единый государственный реестр объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) народов Российской Федерации в качестве объекта культурного наследия регионального значения (ансамбля), об утверждении границ его территории и предмета охраны".
Чертеж этого типа башни из альбома исполнительных типовых чертежей Московской Окружной железной дороги, 1903-1908 годы. Том I. :
Ну а теперь пришло время поговорить об основных технических характеристиках таких сооружений. Итак, водонапорная башня Рожновского имеет унифицированную конструкцию. Также такие строения могут различаться емкостью бака и высотой самой опоры. Объем емкости резервуара может быть разнообразным. Он может варьироваться от 15 до 50 куб. метров. Высоту при этом он может иметь 9 или 25 метров. Однако высота водонапорной башни зависит от рельефа местности, на которой она установлена.
Башни Рожновского устанавливают в районах где наблюдаются приемлемые температуры для нормального функционирования этого агрегата. При этом в районах вечной мерзлоты такие установки не ствят.
Принцип работы водонапорной башни
Каждая конструкция водонапорной башни оснащена погружным насосом. Этот насос опускают в скважину для того, чтобы он подавал воду в водонапорную башню. Когда вода поднимется до верхней отметки в водонапорной башне, то датчик уровня даст команду насосу для того, чтобы он отключился. Включением и отключением насоса руководит простая автоматика, которую разместили на павильоне. По мере того как вода разбирается из башни по магистрали, уровень поверхности снижается и если вода достигает отметку, то датчик уровня дает команду для того, чтобы включить насос. Если посмотреть на такой принцип работы, то можно понять, что в башне находится определенный запас воды, который определятся от нулевой отметки до соответствующего уровня.
Стоит сказать, что водонапорная башня рожновского изготавливается на специальных предприятиях, где используют типовой проект. Также водонапорная башня рожновского производится если использовать специальные чертежи.
Как производится монтаж ВБР и как установку подготавливают к работе
- Итак, обычно все работы по сборке и наладке работы башен Рожновского выполняет строительно-монтажная организация, которая при этом обладает допуском для того, чтобы выполнять специальные работы.
- Конструкцию водонапорной башни всегда собирают в горизонтальном положении на земле.
- А для того чтобы поднять башню в вертикальное положение используют мощные грузоподъемные краны.
- Башню Рожновского устанавливают на заранее приготовленный фундамент. А правильность установки проверяют специальными геодезическими приборами.
- Днище приваривают к конструкции только лишь после того, как важные проверки по поводу вертикальности башни будут завершены.
- После того как все работы по установке будут окончены башню проверяют на работоспособность.
- После того как закончатся испытательные гидравлические работы, специальные мастера приступают к монтажу устройства силовой изоляции.
Водонапорная башня Рожновского и ее техническое облуживание
Контролировать водонапорную башню после ее установки будет то предприятие, которое следит за ее эксплуатацией. Для того чтобы башня нормально функционировала ее регулярно осматривают. В случае если на поверхности конструкции будут обнаружены дефекты или башня отклониться от нормального состояния, то ее эксплуатацию прекращают. После чего с башни сливают воду и устраняют все появившиеся дефекты. Как только дефекты будут устранены, башню снова осматривают специалисты, которые дают разрешение на дальнейшую эксплуатацию.
В общем, если соблюдать все важные правила по эксплуатации башни, то можно добиться длительного срока работы этой конструкции.
Хранение и транспортировка ВБР
Все элементы конструкции могут транспортироваться:
- водным транспортом,
- автомобильным транспортом,
- железнодорожным транспортом.
- Если планируется транспортировка водонапорной башни автомобильным транспортом, то маршрут транспортировки необходимо заранее согласовать с сотрудниками ГИБДД.
- Элементы подобной конструкции перевозят обычно в горизонтальном положении. Для этой цели используют специальные длинные прицепы или лесовозы.
- Для качественной перевозки элементов ВБР стоит использовать клинья или тросы, которыми закрепляют всю конструкцию или ее отдельные элементы. Разгрузку элементов башни обычно проводят с помощью крана.
- Скатывать и сбрасывать детали башни с прицепа для транспортировки, вообще, нельзя.
- Если конструкция башни еще не собрана, то все ее составляющие рекомендуется хранить на ровных и открытых площадках, которые имеют небольшой уклон для ската воды.
- Элементы ВБР нужно обязательно хранить в горизонтальном положении на специальных деревянных прокладках, которые будут предохранять элементы конструкции от контакта с земляной поверхностью.
- Если в момент транспортировки был нарушен лакокрасочный слой конструкции, то перед ее установкой нужно провести антикоррозийную обработку всех проблемных мест.
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.
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 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:
- Резервуар - стальной, железобетонный или пластиковый бак емкостью от нескольких десятков до нескольких тысяч кубических метров.
- 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.
- Вертикальный водопровод - подающая труба, идущая от источника и отводящая, диаметром от 200 м, которая прокладывается до водоразборной системы.
- Вентиляционный люк - на фото водонапорной башни он показан стрелочкой. Он необходим для поддержания объема воздуха в баке и для предотвращения застоя воды.
- 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 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.
Что такое водонапорная башня и каков её принцип действия? Какие бывают виды водонапорных башен? Из каких основных элементов она состоит? В чём особенности конструкции разных видов башен и чем они схожи между собой? Об этом мы расскажем в нашей статье.
Водонапорная башня — гидротехническое сооружение для перекачки и хранения воды. Представляет собой резервуар, установленный на определённой высоте. Принцип работы основан на действии Закона сообщающихся сосудов, который является одним из базовых законов гидростатики. Данный вид сооружений известен с древности, но и в наши дни водонапорные башни не утратили актуальности, особенно для местности с дефицитом энергии.
Принцип действия и разновидности конструкции водонапорных башен
Как было сказано выше, в башне работает закон гидростатики. Благодаря ему жидкость в открытой системе стремится занять одинаковый уровень во всех сообщающихся сосудах. Сосудом в данном случае можно считать элементы трубопровода. Для поддержания постоянного давления в трубах необходим постоянный перепад высот водяного столба. При этом вода из резервуара башни должна распределяться по трубопроводу потребителям, а это значит, что он должен находиться выше самой высокой точки водоразбора.
Конструктивная задача проста — установить резервуар на определённой высоте. Каждый инженер решал эту задачу по-своему, и в итоге появилось множество разновидностей водонапорных башен (ВД).
1. Каменная кладка (старый метод). Башня и резервуар полностью выложены из кирпича. Последняя ВБ, построенная по этому методу датируется 1885 г.
2. Железобетонные башни с резервуарами. ВБ из конструктивного железобетона строились в основном в советский период. Объём ж/б резервуара мог доходить до 150 куб. м.
3. Башни на гиперболоидных опорах. Опоры, изобретённые великим русским инженером В. Г. Шуховым, помимо исключительных конструктивных свойств, представляют художественную ценность. Всего их построено самим архитектором около 200. Принцип гиперболоидной опоры применяется сегодня при строительстве самых высоких зданий и башен мира.
4. Резервуар на рамном стальном каркасе. Самый простой с точки зрения проекта вариант. Конструкция рамы произвольная (прямоугольная, треугольная, сборно-разборная и т. д.).
5. Стальной бак переменного сечения («граната»). Изготавливается на заводе путём соединения по оси двух цилиндрических резервуаров разного диаметра. Опорой служит ёмкость (труба) меньшего диаметра, расположенная снизу. Это самый распространённый вид ВБ в России. Привлекателен из-за быстрого монтажа и изготовления, но представляет трудности при перевозке (негабарит).
6. Индивидуальные резервуары. Это элементы водонапорной башни, тем или иным образом подключенные к системе водоснабжения отдельно взятого дома.
Элементы водонапорной башни
Все башни имеют приблизительно одинаковый набор узлов, который может усложняться или упрощаться в зависимости от года постройки, качества воды, уровня грунтовых вод и т. д. Но есть стандартный «комплект» признаков, объединяющий все типы этих уникальных сооружений:
- Резервуар, установленный на высоте. Он может быть выполнен из любого материала, не подверженного быстрому разложению (сталь, бетон, пластик). Дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления.
- Опора резервуара. Собственно то, что делает башню башней. Здесь лучше всего проявляется фантазия архитектора, особенно когда речь идёт о сооружениях, установленных в черте города и оживлённых местах. Советские инженеры нашли изящный (эффективный) способ комбинирования двух функций в одном элементе, создав стальную башню с опорным трубопроводом. Неброская на вид, она проще и быстрее остальных производится и монтируется, поэтому именно стальные ВБ составляют 75% всех массово установленных водонапорных башен.
- Вертикальный трубопровод. Точнее, их два — подающий и отводящий. Подающий прокладывается от насосов под верхнюю крышку основного резервуара. Через него бак заполняется водой. Отводящий имеет значительный диаметр (от 200 мм) и подключен к системе водоразбора.
- Вентиляционный стояк или люк. Расположен в верхней части бака и служит для выравнивания объёма воздуха и поддержания постоянного атмосферного давления.
- Насосная станция. Отдельно стоящее здание, построенное над скважиной, в котором расположены водоподъёмные насосы . Её задача — обеспечить заполнение резервуара до необходимого (максимального) уровня.
- Автоматика. Даже примитивная ВБ должна быть снабжена как минимум датчиком заполнения, который включит насосы на подкачку в случае падения уровня воды.
- Система фильтрации. Каждая башня предусматривает возможность установки фильтров любого уровня.
1 — насосная станция с автоматикой; 2 — подающая труба; 3 — резервуар; 4 — вентиляционный люк; 5 — трубопровод подачи воды потребителям
Функции водонапорной башни
Ёмкость резервуара башни редко составляет меньше 50 куб. м воды, а это подразумевает коллективное использование, что влечёт за собой неравномерное объёмное потребление. В подавляющем большинстве случаев ВБ устанавливают в районах частного сектора, где развито садоводство и постоянно потребляется вода. В таких случаях башня является частью системы водоснабжения целых районов.
- Выравнивание работы насосной станции. Водоснабжение района осуществляется при помощи насосной станции, которая поднимает воду из скважины. При подключении станции напрямую к трубопроводу неизбежно будут происходить перегрузки в пик водоразбора, что приведёт к частому выходу из строя оборудования. Резервуар выполняет функцию гидроаккумулятора, который поддерживает давление в системе за счёт гравитации. Благодаря этому насосы работают в стабильном режиме и не перегружаются.
- Выравнивание давления в сети. Эта функция напрямую следует из предыдущей. В данном случае энергия насосов не тратится на поддержание постоянного давления в трубопроводе — это обеспечивает водяной столб.
- Аварийный запас воды. В случае поломки или профилактики работы можно проводить без остановки подачи воды потребителям.
- Водоподготовка. Вода из скважины далеко не всегда соответствует требованиям ГОСТ и СанПиН. Башня и резервуар имеют достаточно свободного места для установки различных систем грубой очистки, доводящих качество воды до приемлемого уровня. Так, например, в «ножке» стальной башни часто устраивают плавающий фильтр, который улавливает оксид железа, образующийся при аэрации воды.
Функциональные задачи водонапорной башни не зависят от её конструкции, высоты, объёма резервуара и местоположения. Все башни выполняют одинаковые задачи, описанные выше.
Сама идея накопления запаса воды вполне применима для индивидуальных водопроводов, особенно там, где она постоянно расходуется — в сельскохозяйственных и животноводческих комплексах. Узлы водонапорной башни можно также интегрировать в жилое здание и экономить электроэнергию для поддержания постоянного давления. Как соорудить водонапорный резервуар, мы расскажем в следующей статье .